경화강의 성공적인 밀링을 위한 핵심 요소

과거에는 경화강을 황삭 밀링할 때 절삭 속도와 이송 속도가 매우 낮고 절삭 깊이와 공구 이동 거리만 사용할 수 있었습니다. 이 처리 방법은 느리고 시간이 많이 걸리며 공작물에 깊은 계단식 도구 자국을 형성할 수 있습니다. 따라서 여러 번 후속 반 정삭 밀링 및 정삭 밀링을 수행해야 합니다. 또 다른 대안은 경도가 낮은 공작물에 황삭을 수행한 다음 열처리를 수행한 다음 밀링 머신에 경화된 공작물을 다시 클램핑하여 다중 클램핑을 통해 반미세 밀링 및 파인 밀링을 완료하는 것입니다. 또 다른 방법은 경화강을 방전가공(EDM)하는 것이지만 이 공정 역시 시간과 비용이 많이 듭니다.

이제, 절삭 깊이가 작고 이송이 큰 고속 하드 밀링 기술이 이러한 시간 소모적이고 힘든 기존 공정을 점차 대체하고 있습니다. 가공 작업장은 먼저 다이 블랭크에 구멍과 수선을 드릴링 한 다음 열처리를 수행 한 다음 고속 밀링 전략을 채택하여 일회성 클램핑을 통해 황삭 및 미세 밀링을 완료 할 수 있습니다. 하드 밀링은 ​​금속 제거율이 높습니다. 황삭 후 거의 순 형상의 공작물을 얻을 수 있으므로 반 미세 밀링 및 미세 밀링의 작업량을 크게 줄일 수 있습니다. 경질 밀링 가공 표면 마감은 10-12rms에 도달할 수 있습니다. 이 프로세스는 생산 효율성을 크게 향상시키고 공작물의 다중 클램핑 및 반복 처리 비용을 줄일 수 있습니다.

그러나 고속 하드 밀링 기술을 성공적으로 적용하기 위해서는 공정에 영향을 미치는 핵심 요소를 철저히 이해하고 충분히 고려하는 것이 필요합니다.

가공물 재료의 경도 및 가공성

일반적인 경화강에 대해 측정된 경도 범위는 일반적으로 hrc48-65입니다. 그러나 실제 가공의 가공성을 고려할 때 로크웰 경도가 모든 것을 나타내는 것은 아닙니다. 예를 들어, D2 다이 강철의 경도는 약 hrc60-62이지만 높은 크롬 함량(11%-13%)은 재료의 인성을 증가시키므로 가공성은 경도가 hrc62-65인 공작물 재료에 더 가깝습니다. D2 다이강 및 이와 유사한 다성분 합금강의 경우 공구 공급업체에서 제공하고 일반적으로 더 높은 경도 재료에 적용할 수 있는 절삭 매개변수를 사용해야 합니다.

일정한 칩 부하 유지

밀링(특히 고경도강의 고속 밀링)에서 공구 수명을 연장하고 부품 품질을 향상시키는 핵심은 밀링 커터의 절삭날이 지탱하는 칩 부하의 일관성을 유지하는 것입니다. 칩 부하 =이송 속도 ÷ 스핀들 속도 × 블레이드 수. 칩 부하가 너무 많이 또는 부적절하게 변경되면(너무 크거나 너무 작음) 밀링 커터가 너무 빨리 마모, 파손 또는 손상됩니다.

다이 생산에서 일반적인 3차원 프로파일을 밀링할 때 일정한 칩 부하를 유지하는 것은 특히 어렵습니다. 기존의 프로그래밍 방법은 일반적으로 선형 높은 절삭 속도와 큰 이송 공구 경로를 채택하지만 복잡한 프로파일을 밀링할 때 공구가 받는 하중이 지속적으로 변하고 공작 기계가 필요한 칩 하중을 유지하지 못할 수 있습니다. 예를 들어 밀링 커터가 90 ° 각도에 도달하면 절삭 각도가 두 배가되고 절삭력도 증가합니다. 이송 속도를 줄이지 않으면 밀링 커터가 빠르게 마모되거나 손상됩니다. 변화하는 다이 프로파일을 밀링하기 위해 가공 기술자는 이송 과부하 컨트롤러를 통해 이송 속도를 수동으로 줄일 수 있거나 캠 가공 프로그램과 공작 기계 제어 시스템이 공동으로 이송 속도를 합리적인 수준으로 줄일 수 있습니다.

공작 기계에 캠 가공 프로그램과 도구를 로드하고 밀링 커터의 z 방향 높이를 공작물 위 약 25.4mm로 설정하면 가공 기술자가 지정된 이송 속도에 도달할 수 있는지 여부를 결정할 수 있습니다. 실제 이송 속도는 한번의 시운전을 통해 알 수 있습니다. 물리학의 기본 원리는 항상 필요한 이송 속도와 칩 부하를 유지하는 것을 불가능하게 만듭니다. 경험에 따르면 프로그래밍된 이송 속도의 유지 시간이 총 처리 시간의 80% 미만인 경우 칩 부하가 일정하도록 스핀들 속도를 그에 따라 줄여야 합니다.

도구 런아웃 감소

밀링에서 또 다른 중요하지만 종종 간과되는 요소는 공구 런아웃입니다. 일반적으로 런아웃이 0.01mm(인모 굵기의 1/7)보다 크면 공구 수명이 반으로 단축될 수 있습니다. 매우 작은 사양의 밀링 커터를 사용할 때는 공구 런아웃을 최대한 줄이는 것이 매우 중요합니다. 일부 소경 밀링 커터의 경우 0.01mm의 런아웃은 단일 톱니에 작용하는 칩 부하를 두 배로 증가시켜 밀링 커터의 절삭날 마모를 가속화합니다. 일부 가공 작업장은 고가의 공작 기계와 고급 공구를 사용하지만 정밀도가 낮은 저가의 공구 척을 사용하므로 많은 가공 문제가 발생합니다. 고정밀 공구 척(핫 피팅 척, 유압 척 등 포함)은 기본적으로 공구 런아웃의 부정적인 영향을 제거할 수 있습니다.

고급 프로그래밍 소프트웨어 채택

가공 프로그래밍 소프트웨어는 칩 부하를 일정하게 유지하는 데 필수적입니다. 저수준 프로그래밍 시스템과 비교할 때 고급 캠 시스템은 더 많은 데이터 포인트를 사용하여 공구 경로를 정의할 수 있습니다. 이러한 종류의 캠 프로그램은 또한 도구의 절단 및 절단을 제어할 수 있으므로 블레이드에 작용하는 절단력이 합리적인 수준으로 유지됩니다. 고급 CAM 소프트웨어는 일반적으로 더 비싸지만 일반적으로 그 이점이 더 높은 초기 구매 비용을 초과할 수 있습니다.

공작 기계 제어 시스템의 기능도 효율적인 밀링에 중요한 역할을 합니다. 고속 밀링 전략을 효과적으로 구현하려면 공작 기계가 캠 프로그램에 의해 지정된 가공 매개변수의 급격한 변화를 사전에 예측하고 원활하게 처리할 수 있는 강력한 컴퓨팅 파워를 가져야 합니다. 고속 밀링에서 복잡한 기계 동작 명령을 추적하고 실행하기 위해서는 많은 수의 코드 블록을 고속으로 처리하기 위해 공작 기계의 제어 및 서보 시스템이 필요하지만 구형 컨트롤러와 서버는 이를 충족하지 못할 수 있습니다. 요구 사항입니다.

공구 수명 관리

고속 밀링의 공구 수명을 위해 칩 부하, 공구 런아웃 및 기타 문제(예:공작 기계 강성)를 신중하게 고려하는 한 예기치 않은 결과가 발생할 수 있습니다. 경화강을 밀링할 때 밀링 커터를 올바르게 적용하면 공구 수명을 연장할 수 있습니다. 물론 공구 수명의 정의도 고려해야 할 요소 중 하나입니다. 다이의 표면 마감에 대한 고객의 요구 사항은 공구를 교체하기 전에 밀링 커터의 서비스 시간을 제한할 수 있습니다.

높은 절삭 온도는 공구 수명에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 고속 밀링에서 작은 절삭 깊이를 사용하면 밀링 커터가 절삭을 종료하는 시간이 증가하여 절삭날이 냉각되어 공구 수명이 연장될 수 있습니다. 경도가 HRC 48보다 큰 공작물 재료를 밀링할 때 공구에 대한 열 충격을 방지하기 위해 일반적으로 에어 제트 냉각 또는 오일 미스트/에어 미스트를 사용하여 냉각수를 교체할 수 있습니다. 어떤 경우에는 냉각수 흐름이 칩을 씻어내고 2차 절삭을 방지할 수 있지만, 제트 냉각은 빠르고 심한 온도 변화를 견딜 수 있는 도구의 필요성을 없애기 때문에 의심할 여지 없이 더 나은 옵션입니다.

적절한 절단 도구 선택

전체 산업의 발전 추세와 마찬가지로 금형 제품은 치수 정확도에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있으며 이러한 요구 사항은 금형 및 부품 가공에 사용되는 절삭 공구에 반영됩니다. 몇 년 전 볼 엔드 밀링 커터의 일반적인 반경 방향 치수 공차는 10μm였습니다. 현재는 5μM에 가깝습니다. 성형 정밀도가 낮은 볼 엔드밀로 가공한 부품에 대해서는 높은 피팅 정밀도를 달성하기 어렵습니다. 정밀 요구 사항이 엄격한 금형 제조 산업(예:액체 실리콘 압출 금형의 불일치 오류가 2μm로 감소)에서는 도구로 인한 오류를 방지하는 것이 매우 중요합니다.

밀링 경화 재료는 많은 절삭열을 발생시키기 때문에 하드 밀링에 사용되는 많은 초경 엔드밀은 AlTiN 코팅과 같은 열 차단 코팅을 사용합니다. 내열성과 강도를 향상시키기 위해 이러한 밀링 커터는 일반적으로 고경도 미세 결정질 초경합금 매트릭스(코발트 함량 8%)를 채택하고 절삭날은 모서리 붕괴를 방지하기 위해 음의 경사각을 채택합니다. 미세 밀링에는 입방정 질화붕소(CBN) 커터를 사용할 수 있으며 블레이드 엔드밀은 황삭 밀링에 매우 적합합니다.

마이크로 밀링 커터는 이전에는 EDM에서만 구현할 수 있었던 미세 형상을 가공할 수 있습니다. 현재 직경이 0.1mm 정도로 작은 밀링 커터가 있으며, 이러한 작은 커터라도 더 짧은 홈 길이를 채택하면 고속 밀링에 효과적으로 적용할 수 있습니다.

다양한 요소의 종합적인 균형

밀링 경화강의 생산 효율성과 가공 품질을 극대화하려면 정밀 공구, 고급 CAM 소프트웨어, 고성능 공작 기계, 고정밀 공구 콜렛을 종합적으로 적용하고 기타 조치(예:절삭유 교체)를 취해야 합니다. 도구, 공작 기계 및 공작물 재료 공급업체는 일반적으로 가공 작업장이 실제 공정 균형을 달성하고 생산성 목표를 달성할 수 있도록 자신의 전문 지식과 기술을 기꺼이 제공합니다.