CNC 머시닝 센터 나사 가공 핵심 기술

나사 가공은 CNC 머시닝 센터의 매우 중요한 응용 중 하나입니다. 나사 가공 품질과 효율은 부품 가공 품질과 머시닝 센터 생산 효율에 직접 영향을 미칩니다.

CNC 머시닝 센터 성능 향상과 절삭 공구 개선으로 나사 가공 방법이 지속 개선되고, 나사 가공 정밀도와 효율도 점진적으로 향상되고 있습니다. 기술자들이 가공 시 나사 가공 방법을 합리적으로 선택해 생산 효율 높이고 품질 사고 예방할 수 있도록, 실무에서 흔히 쓰이는 CNC 머시닝 센터 나사 가공 방법을 다음과 같이 정리합니다:

탭 가공 방법

1 탭 가공 분류와 특징

탭으로 나사 구멍 가공하는 것이 가장 흔한 가공 방법. 주로 직경 작은 나사 구멍(D<30)과 구멍 위치 정밀도 요구 낮은 경우에 적합.

1980년대엔 나사 구멍에 플렉시블 탭핑 방식 사용. 즉 플렉시블 탭핑 척으로 탭 클램핑, 탭핑 척이 축방향 보상으로 공작기계 이송과 스핀들 속도 비동기로 인한 전진 오차 보정해 올바른 피치 보장. 플렉시블 탭핑 척은 구조 복잡, 고가, 파손 쉬움, 가공 효율 낮음. 최근 CNC 머시닝 센터 성능 점차 향상으로 강성 탭핑이 CNC 머시닝 센터 기본 구성이 됨.

따라서 강성 탭핑이 현재 나사 가공 주된 방법.

즉 스프링 콜릿으로 탭 클램핑, 스핀들 이송과 스핀들 속도를 공작기계가 제어해 동일하게 유지.

플렉시블 탭핑 척 대비 스프링 콜릿은 구조 간단, 저가, 용도 광범위. 탭 클램핑 외 엔드 밀, 드릴 등 다른 공구도 클램핑 가능해 공구 비용 절감. 동시에 강성 탭핑은 고속 절삭 가능해 머시닝 센터 효율 향상, 제조 비용 절감.

2 탭핑 전 나사 바닥 구멍 결정

나사 바닥 구멍 가공은 탭 수명과 나사 가공 품질에 큰 영향. 일반적으로 나사 바닥 구멍 드릴 비트 직경을 나사 바닥 구멍 직경 공차 상한에 가깝게 선택.

예: M8 나사 구멍 바닥 구멍 직경 Φ6.7+0.27mm, 드릴 비트 직경 Φ6.9mm. 이렇게 하면 탭 가공 여유분 감소, 탭 부하 감소, 탭 수명 증가.

3 탭 선택

탭 선택 시 우선 피삭재에 맞는 탭 선택 필수. 공구 회사는 피삭재별 다양한 탭 생산. 선택에 특별히 주의.

밀링 커터와 보링 커터 대비 탭은 피삭재에 매우 민감. 예: 주철 가공용 탭으로 알루미늄 부품 가공 시 나사 손실, 랜덤 버클, 심지어 탭 파손으로 공작물 스크랩 유발. 둘째, 관통 구멍 탭과 막힌 구멍 탭 차이 주의. 관통 구멍 탭 선단 더 길고 전방 칩 배출. 막힌 구멍 탭 선단 짧고 후방 칩 배출. 관통 구멍 탭으로 막힌 구멍 가공 시 나사 가공 깊이 보장 불가. 게다가 플렉시블 탭핑 척 사용 시 탭 생크 직경과 사각 폭이 탭핑 척과 동일해야 함. 강성 탭핑용 탭 생크 직경은 스프링 콜릿 직경과 동일해야 함. 요약: 합리적 탭 선택만이 원활한 가공 보장.

4 탭 가공 CNC 프로그래밍

탭 가공 프로그래밍 상대적 단순. 현재 머시닝 센터 보통 탭핑 서브루틴 고정화, 각 파라미터만 할당하면 됨. 하지만 수치 제어 시스템마다 서브루틴 포맷 다르고 일부 파라미터 의미도 다름 주의.

예: SIEMENS 840C 제어 시스템, 프로그래밍 포맷: G84 X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_. 프로그래밍 시 이 12개 파라미터만 할당 필요.

나사 밀링

1 나사 밀링 특징

나사 밀링은 나사 밀링 공구, 3축 머시닝 센터 연동, 즉 X,Y축 원호 보간, Z축 직선 이송 밀링 방식으로 나사 가공.

나사 밀링은 주로 대구경 나사와 난삭재 나사 구멍 가공에 사용. 주요 특징:

가공 속도 빠름, 효율 높음, 정밀도 높음. 공구 소재 보통 초경, 절삭 속도 빠름. 공구 제조 정밀도 높아 밀링 나사 정밀도 높음.

밀링 공구 적용 범위 넓음. 피치만 같으면 좌나사/우나사 상관없이 한 공구 사용 가능, 공구 비용 절감 도움.

밀링 가공은 칩 배출과 냉각 쉽고 절삭 성능이 탭보다 우수. 알루미늄, 구리, 스테인리스강 등 난삭재 나사 가공에 특히 적합.

대형 부품과 귀금속 컴포넌트 나사 가공에 특히 적합, 나사 가공 품질과 공작물 안전 보장.

공구 전단 가이드 없어 막힌 구멍 중 나사 바닥 구멍 짧고 언더컷 없는 구멍 가공에 적합.

2 나사 밀링 공구 분류

나사 밀링 공구 두 유형: 기계 클램프 초경 인서트 밀링 커터, 일체형 초경 밀링 커터. 기계 클램프 공구 적용 범위 넓음. 인서트 길이 미만 나사 깊이 구멍, 인서트 길이 초과 나사 깊이 구멍 모두 가공 가능. 일체형 초경 밀링 커터는 일반적으로 공구 길이 미만 나사 깊이 구멍 가공용.

3 나사 밀링 CNC 프로그래밍

나사 밀링 공구 프로그래밍은 다른 공구 프로그래밍과 다름. 가공 프로그램 잘못 작성 시 공구 손상이나 나사 가공 오류 유발 쉬움. 작성 시 다음 주의:

첫째, 나사 바닥 구멍 잘 가공. 소구경 구멍은 드릴, 대구경은 보링으로 나사 바닥 구멍 정밀도 보장.

절입/절출 시 공구 원호 궤적 채택, 보통 1/2 원으로 절입/절출, Z축 방향 1/2 피치 이동해 나사 형상 보장. 이때 공구 반경 보상값 적용.

X,Y축 원호 보간 1회전, 주축 Z축 방향으로 1피치 이동해야 함. 그렇지 않으면 나사 랜덤 버클 발생.

구체적 예시 프로그램: 나사 밀링 커터 직경 Φ16, 나사 구멍 M48×1.5, 나사 구멍 깊이 14.

가공 절차:

(나사 바닥 구멍 절차 생략, 구멍은 보링으로 바닥 구멍 가공
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 최심 나사까지 이송
G01 G41 X-16 Y0 F2000 이송 위치 이동, 반경 보상 적용
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 절입 시 1/2 원호 사용
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 전체 나사 가공
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 절출 시 1/2 원호 사용
G01 G40 X0 Y0 중심으로 복귀, 반경 보상 취소
G0 Z100
M30

바이트 가공법(픽 방법)

1 바이트 가공법 특징

박스 부품에 대구경 나사 구멍 가끔 발생. 탭과 나사 밀링 커터 없을 때 선반 비슷한 방법 사용 가능.

보링 바에 나사 선삭 공구 장착해 나사 보링 수행.

회사에서 한 배치 부품 가공, 나사 M52x1.5, 위치 0.1mm(그림 1 참조). 위치 요구 높고 나사 구멍 커서 탭 가공 불가, 나사 밀링 커터도 없어 테스트 후 픽 방법으로 가공 요구 충족.

2 바이트 가공법 주의사항

스핀들 시작 후 정격 속도 도달 위해 지연 시간 필요.

후퇴 시 수연마 나사 공구면 대칭 연마 안 되어 역방향 후퇴 불가. 스핀들 방향 결정, 공구 반경 방향 이동 후 공구 후퇴.

공구 홀더 제조 정밀해야, 특히 칼 홈 위치 일치 필수. 불일치 시 다중 공구 바 가공 불가. 랜덤 버클 유발.

아주 얇은 버클도 픽 버클 시 한 번 절삭으로 불가. 치아 손실과 표면 조도 불량 유발. 최소 2회 이상 절삭 필요.

가공 효율 낮음, 단품 소량, 특수 피치 나사, 해당 공구 없을 때만 적합.

3 구체적 예시 절차

N5 G90 G54 G0 X0 Y0
N10 Z15
N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 지연으로 스핀들 정격 속도 도달 보장
N25 G33 Z-50 K1.5 버클 가공
N30 M19 스핀들 방향 결정
N35 G0 X-2 칼 물림
N40 G0 Z15 공구 후퇴

결론

요약하면 CNC 머시닝 센터 나사 가공 방법: 탭 가공, 밀링 가공, 픽 방법. 탭 가공과 밀링이 주 가공 방법. 픽 방법은 임시 비상 방법.

올바른 나사 가공 방법과 공구 선택만이 나사 가공 효율과 품질 효과적 향상, CNC 머시닝 센터 효율 개선, 가공 비용 절감 가능.