가공 채터 마스터하기: 원인, 예방 및 최적화

가공에서의 채터는 거의 모든 제조 공정에서 발생합니다. 제조에 사용되는 중장비는 많은 진동을 발생시켜 표면 마감 불량과 치수 정밀도 저하를 초래합니다.

기계공은 CNC 터닝, 밀링, 드릴링 등 다양한 공정에서 이 원치 않는 진동을 처리해야 합니다. 그러나 가공 채터와 그 원인을 이해하고 이를 피하는 방법을 알면 가동 중지 시간을 예방하는 데 도움이 되며, 이는 비즈니스에 치명적입니다.

이 기사는 채터링의 정의, 채터링 유형, 결과, 회피 방법을 다룹니다.

가공에서의 채터란?

가공에서의 채터링은 부품을 절삭하거나 드릴링할 때 발생하는 원치 않는 진동입니다. 채터는 워크피스와 공구의 진동 불균형이 서로에 대해 반복적으로 움직일 때 발생합니다. 진동은 가공 부품과 절삭 공구가 반대 방향으로 움직일 때 발생하여 공구의 회전당 변동하는 절삭 하중을 유발합니다.

이는 제조를 위한 부적절한 설계나 부적절한 툴링 때문일 수 있습니다. 채터링은 일반적으로 큰 소음과 가공 부품 표면의 눈에 띄는 파도를 생성합니다. 가공 채터는 두 가지 형태가 있습니다:

• 공진 진동
• 비공진 진동

비공진 진동은 고르지 않게 마모된 공구를 워크피스에 사용할 때 발생합니다. 이 진동은 가공 사이클 내내 종종 일정하며 조사하기 쉬운 기계적 원인으로 인한 것입니다.

반면 공진 진동은 오목한 모서리 가공과 같이 공구 경로의 특정 단계에서 발생합니다.

가공에서의 채터 유형

CNC 가공에서 마주칠 수 있는 두 가지 주요 채터 유형이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

공구 채터

일반적으로 CNC 밀링 커터는 절삭 작업 중 진동합니다. 이들은 부품을 트리밍하기 시작하면서 다양한 특징을 추가하며 진동을 워크피스에 전달합니다. 결과적으로 공구와 워크피스가 서로 미끄러지기 시작하여 채터가 크게 증가합니다.

워크피스 채터

밀링 머신의 작업대에 워크피스를 잘못 고정하면 일부 오프셋과 진동이 발생할 수 있습니다. 결과적으로 워크피스의 얇은 벽이 진동하기 시작하여 절삭 공구에 전달됩니다.

일부 채터는 종종 피할 수 없다는 점을 유의해야 합니다. 가공 중 발생하는 진동이 100µm를 초과하면 워크피스 표면에 스크래치가 생길 수 있습니다. 그러나 제품 품질을 위해 공구 및 워크피스 채터에 대해 조치를 취하는 것이 가장 좋습니다. 아래에서 채터를 피하는 방법을 논의하겠습니다.

가공에서 채터의 결과는 무엇인가?

제어되지 않은 가공 채터는 가공 효율 저하 등 다양한 해로운 영향을 초래할 수 있습니다. 그중 일부는 다음과 같습니다:

공구 수명 단축

절삭 공구는 공구 채터가 워크피스에 가하는 진동 충격을 견딜 수 없습니다. 이러한 충격은 절삭 날을 치핑하고 무디게 하여 절삭 부품의 표면 품질을 손상시킵니다. 또한 공구 수명과 절삭 효율을 감소시키며, 공구 교체 비용이 비쌉니다.

기계 수명 단축

다양한 가공 부품에 사용되는 공작기계는 진동 시 동일한 주파수로 진동하는 다양한 부품으로 구성됩니다. 스핀들과 다양한 운동 축을 생성하는 기타 필수 부품이 예상보다 빨리 마모되기 시작할 수 있습니다. 결과적으로 기계 채터는 기계 부품에 과도한 스트레스를 가하며, 방치하면 가공 효율을 감소시키고 가동 중지 시간을 초래할 수 있습니다.

불량한 표면 마감

가공 채터는 워크피스의 심미적 특성에 영향을 미치며 극한 상황에서는 공차를 저하시킬 수 있습니다. 기계 채터의 가장 명백한 결과 중 하나는 불량한 표면 거칠기입니다. 채터링은 표면에 눈에 띄는 파도를 일으켜 부품의 품질과 내구성을 저하시킵니다.

치수 정밀도 저하

절삭 공구가 CNC 가공 중 채터링하면 CAM에서 시작한 경로에서 벗어납니다. 이 편차는 부품이 맞지 않게 만들 수 있습니다. 이 부품들은 부정확한 치수로 인해 너무 빡빡하거나, 너무 길거나, 너무 짧거나, 너무 느슨할 수 있습니다.

제조 기업은 가공 작업에서 채터를 최소화하고 워크피스와 절삭 공구 모두를 양호한 상태로 유지하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. CNC 가공 중 채터를 줄이는 몇 가지 단계는 다음과 같습니다:

가공 전략 최적화

커터가 워크피스에 결합하는 정도는 기존 밀링에서 다양합니다. 밀링 커터가 경로를 따라 이동할 때 정기적으로 과도한 힘이 가해집니다. 따라서 채터를 줄이는 가장 좋은 방법은 규칙적인 결합 툴패스를 달성하는 것입니다. 절삭 깊이를 줄이는 대안도 시도할 수 있습니다.

또한 스핀들 구성을 재고해 보십시오. 예를 들어, 공진 채터가 가공 진동의 원인이라면 기계 RPM을 5% 증가 또는 감소시키면 발생하는 공진 진동을 최소화할 수 있습니다. 일부 CAM 소프트웨어에는 스핀들 속도를 지속적으로 변화시킬 수 있는 기능이 있습니다. 대부분의 제조업체는 그 다재다능함 때문에 이 기능을 채택합니다.

올바른 워크 홀딩 채택

밸런스 잡힌 공작기계는 더 나은 조정을 특징으로 합니다. 잘못된 위치와 고정 등 여러 요인이 CNC 가공에서 채터링의 주요 원인입니다. 그러나 엔드 페이스와 테이퍼 접촉이 있는 공구 홀더는 가공 중 최대 강성을 보장합니다. 결과적으로 최저 RPM에서 부품의 표면 품질이 손상되지 않습니다.

기계공 바이스, 진공 테이블, 척 또는 기타 워크홀딩 장치가 워크피스를 단단하고 고정되게 유지하기에 충분한 압력을 가하는지 확인해야 합니다.

지그와 고정구를 사용하여 필요한 클램핑 압력을 가할 때, 그러나 연장된 얇은 워크피스의 한쪽 끝만 클램핑하지 마십시오. 얇은 벽 부품이 충격을 흡수하기는 오히려 어렵습니다. 결과적으로 필러 재료가 전체 강성을 향상시키고 채터링을 줄입니다. 테일스톡 또는 유사한 형태의 안정적인 레스트 프레임이 이러한 부품에 이상적인 옵션입니다.

올바른 절삭 공구 사용

올바른 절삭 공구 사용은 가공 진동을 피하는 데 도움이 됩니다. 일부 절삭 공구는 다른 것보다 더 많은 진동을 생성합니다. 공구 채터를 워크피스 채터만큼 쉽게 제거하기는 어렵습니다. 결과적으로 공구 선택 시 다음 요소를 고려해야 합니다:

• 공구 코팅
• 올바른 기판 형상
• 공구의 종횡비

기계공과 엔지니어는 기술 사양을 충족하는 가장 큰 공작기계를 사용하는 경우가 많습니다. 커터가 더 단단할수록 채터링 가능성이 적습니다. 길거나 얇은 공구는 종종 휘어집니다. 따라서 가장 큰 직경의 더 짧은 공구를 선택하는 것을 고려하십시오.

그러나 다양한 홈 형상의 공구를 결합하는 것이 가공에서 채터를 최소화하는 가장 효과적인 방법입니다. 또한 공구 홀더에서 돌출된 공구 길이를 줄이고 단단히 고정하는 것을 고려하십시오. 이렇게 하면 기계 채터가 발생할 가능성이 적습니다.

절삭 날을 날카롭게 유지하여 CNC 밀링 기계의 절삭 힘을 최소화하십시오. 가공 환경의 안정성과 절삭 공구의 즉각적인 유지보수를 항상 고려해야 합니다. 마찬가지로 칩 로드가 규칙적이도록 적절하고 일관된 공구 압력을 가하는 것이 중요합니다.

이상적인 공구 경로 결정

CNC 밀링 작업은 상향 밀링과 하향 밀링 두 가지 유형이 있습니다. 절삭 힘을 클램핑 방향과 같은 방향으로 가하면 구부러진 부품의 채터링을 줄일 수 있습니다. 이는 고려해야 할 절삭의 필수적인 측면인 경우가 많습니다.

일반적으로 CNC 밀은 볼스크류가 사전 설치되어 있어 CNC 기계 기술의 효율성과 정밀도를 돕습니다. 결과적으로 수직 가공 센터를 사용하여 절삭 공정 중 채터링을 방지할 수 있습니다.

기계 설정 및 유지보수

예상대로 CNC 기계는 균열, 변형, 불연속이 없는 콘크리트 바닥에 설치되어야 합니다. 기계 배치가 가공 중 발생하는 채터링을 최소화하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 알아야 합니다.

탄력적이거나 부드럽거나 손상된 바닥은 CNC 개체의 떨림을 증가시킬 수 있습니다. 따라서 앵커와 조절 발을 사용하여 CNC 장치를 단단하고 안정적으로 유지하여 채터를 최소화하는 것을 고려해야 합니다.

웨이켄(WayKen), 효과적인 가공 솔루션 제공

채터와 같이 가공 작업에서 다양한 사소한 문제를 피하는 것은 항상 어렵습니다. 이는 최종 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 그때 CNC 가공 전문가가 필요합니다.

웨이켄(WayKen)은 20년 이상의 가공 경험을 바탕으로 기계공들이 어떤 가공 과제에도 대응하고 해결할 준비가 되어 있습니다. 단순형부터 복잡한 형상의 부품까지 항상 비용 효율적인 방식으로 효과적인 가공 솔루션을 제공할 수 있습니다. 결과적으로 귀하는 원하는 제품을 얻을 수 있다는 확신을 가질 수 있습니다. 지금 CAD 파일을 업로드하면 무료 견적과 DfM 피드백을 받을 수 있습니다.

결론

채터링은 생산성을 크게 저하시키는 가공 효과입니다. 기계 성능, 워크피스 품질, 절삭 공구, 공작기계 수명에 영향을 미칩니다. 발생에 기여하는 다양한 요인은 기계 설치 위치부터 툴패스까지 다양합니다.

그러나 심한 진동을 경험할 때마다 발생 원인을 철저히 조사하십시오. 공구와 워크피스가 올바르게 고정되어 있고 구성된 가공 옵션이 올바른지 확인하여 이 채터링을 효율적으로 완화하십시오.

자주 묻는 질문

가공에서 채터 마크란?

채터 마크는 연삭 시 회전이 어긋난 휠이나, 가공 진동으로 인해 선반에서 긴 워크피스를 선삭할 때 형성되는 규칙적인 자국으로 남는 불규칙한 표면 결함입니다.

가공 작업에서 채터의 원인은?

공작기계에 과도한 마모가 있으면 절삭 중 생성되는 절삭 힘이 크게 증가합니다. 증가된 절삭 힘은 보통 강성 기판 절삭 시 채터를 유발합니다.

회전 장비에서 진동의 원인은?

회전 장비에서 채터링 또는 진동의 가장 일반적인 원인에는 정렬 불량, 불균형, 마모, 느슨함이 포함됩니다. 회전 구성 요소 내 무거운 영역의 불균형은 편심 중량이 기계 축을 중심으로 회전하며 중심력을 생성할 때 진동을 초래합니다.

가공에서 채터를 어떻게 식별할 수 있나?

CNC 기계 채터는 보통 들립니다. 따라서 경험 많은 기계 조작자는 독특한 소리를 사용하여 채터 발생 시 성공적으로 식별할 수 있습니다. 또한 가공 채터는 워크피스 표면에 보이는 파도 자국을 만듭니다.