CNC 선반 공구 선택하기: 전문가 팁

CNC 선반은 제조 부문에서 그 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. 선삭 가공품의 품질을 보장하려면 고효율, 고속, 고자동화의 요구 사항을 충족하는 선반 공구를 채택해야 합니다.

참조하세요:

• 세계 10대 선반 기계 제조업체

이 문서에서는 다양한 유형의 공구와 적절한 공구를 선택하는 방법에 대해 설명하여 CNC 선반 공구에 대한 개요를 제공합니다.

생산에 CNC 선반이 널리 사용됨에 따라 정량적 생산 라인의 형성과 CNC 프로그래밍의 개발은 CNC 가공의 중요한 측면이 되었습니다.

NC 프로그래밍 과정에서 인간과 컴퓨터의 상호 작용을 통해 실시간으로 공구를 선택하고 절삭 파라미터를 결정해야 합니다.

따라서 프로그래머는 가공되는 부품의 품질과 효율성을 보장하기 위해 절삭 공구를 선택하는 방법과 절삭 파라미터를 결정하는 원리에 대해 잘 알고 있어야 합니다. 이는 결과적으로 CNC 선반 사용의 이점을 극대화하고 기업의 경제적 효율성과 생산 수준을 향상시킵니다.

I. CNC 도구의 구조

CNC 선반 공구의 종류는 방대하며 각기 다른 기능을 가지고 있습니다. 다양한 가공 조건에 따라 적합한 공구를 선택하는 것은 프로그램 편집의 필수 단계이므로 선반 공구의 유형과 특성에 대한 기본적인 이해가 필요합니다.

CNC 선반에 사용되는 공구에는 외부 원형 선반 공구, 드릴 비트, 보링 공구, 절삭 공구, 나사 가공 공구 등이 있으며, 그 중 외부 원형 선반 공구, 보링 공구, 드릴 비트가 가장 일반적으로 사용됩니다.

CNC 선반에 사용되는 선반 공구, 보링 공구, 절삭 공구, 나사 가공 공구는 일체형과 기계 클램프형으로 나뉩니다. 경제적인 CNC 선반 외에도 기계 클램프 타입의 인덱서블 선반 공구가 현재 널리 사용되고 있습니다.

(1) CNC 선반용 인덱서블 공구의 특성

CNC 선반에 사용되는 인덱서블 선반 공구의 기하학적 파라미터는 블레이드의 구조적 모양과 공구 본체의 블레이드 슬롯 방향의 조합에 의해 형성됩니다.

일반 선반과 비교하면 일반적으로 본질적인 차이는 없으며 기본 구조와 기능적 특성은 동일합니다.

그러나 CNC 선반의 가공 절차는 자동으로 완료되므로 인덱서블 선반 공구에 대한 요구 사항은 일반 선반에서 사용되는 요구 사항과 다릅니다. 구체적인 요구 사항과 특성은 다음 표에 나와 있습니다.

표 2-2 인덱서블 선반 공구의 특성

(2) 인덱서블 터닝 도구의 종류

인덱서블 선삭 공구는 용도에 따라 외부 원형 선삭 공구, 프로파일링 선삭 공구, 엔드 페이스 선삭 공구, 내부 원형 선삭 공구로 분류할 수 있습니다, 그루빙 선삭 공구, 분리 선삭 공구, 나사산 선삭 공구는 표 2-3과 같습니다.

표 2-3 인덱서블 터닝 공구의 유형

(3) 인덱서블 터닝 도구의 구조 형태:

레버 유형:

그림 2-16과 같이 레버, 나사, 심, 심 핀, 커팅 인서트로 구성됩니다. 이 방법은 레버가 나사를 누르는 힘에 의해 커팅 인서트를 고정하는 방식입니다.

유효 경사각 범위는 -60° ~ +180°로 모든 종류의 포지티브 및 네거티브 경사각에 적합합니다. 칩이 막힘 없이 흐르고 절단 열이 나사 구멍과 레버에 영향을 미치지 않습니다. 두 개의 슬롯 벽이 커팅 인서트를 강력하게 지지하고 인덱싱 정확도를 보장합니다.

웨지 유형:

그림 2-17과 같이 클램핑 나사, 심, 핀, 웨지, 커팅 인서트로 구성됩니다. 이 방법은 핀과 쐐기 사이의 압축력을 이용하여 커팅 인서트를 고정합니다.

유효 경사각 범위가 -60° ~ +180°로 모든 종류의 음의 경사각에 적합합니다. 양쪽에 슬롯 벽이 없으므로 프로파일 절단 또는 여유 공간이 있는 역방향 작업에 적합합니다.

웨지 클램핑 유형:

그림 2-18과 같이 클램핑 나사, 심, 핀, 누름 쐐기, 커팅 인서트로 구성됩니다. 이 방법은 핀과 쐐기의 하중을 이용하여 절단 인서트를 고정합니다.

웨지 타입과 동일한 기능을 가지고 있지만 칩 흐름이 웨지 타입만큼 부드럽지는 않습니다.

또한 볼트 누르기, 구멍 누르기, 상부 누르기 등의 다른 유형이 있습니다.

II. 블레이드 재질

절단 성능의 품질 도구 재료 는 절삭 작업의 생산성과 가공 표면의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.

새로운 공구 재료의 등장은 종종 생산성을 크게 향상시켜 가공하기 어려운 특정 재료를 가공하는 데 핵심이 되고 공작 기계의 개발과 업그레이드를 촉진합니다.

(1) 공구 절삭 부품의 재질에 대한 요구 사항

동안 금속 절단공구의 절삭 부분은 고압, 고온, 강한 마찰을 받게 되며, 가공 공차가 고르지 않거나 절삭 표면이 불연속적인 경우 공구도 충격을 받게 됩니다.

도구가 절단 작업을 처리할 수 있도록 하려면 도구의 절단 부분 재료가 다음과 같은 절단 성능을 가져야 합니다:

높은 경도 및 내마모성

공구는 공작물보다 더 단단해야 칩을 절단할 수 있습니다. 실온에서 공구의 경도는 60HRC 이상이어야 합니다. 공구 재료의 경도가 높을수록 내마모성이 우수합니다.

충분한 강도와 인성

절삭 공정 중 압력과 충격을 견디기 위해서는 공구 재료가 충분한 강도와 인성을 가져야 합니다.

높은 내열성 및 화학적 안정성

내열성은 고온 조건에서 절삭 성능을 유지하는 공구 재질의 능력을 말합니다. 내열성은 내열 온도로 표현됩니다.

내열 온도는 기본적으로 공구의 절삭 성능을 유지할 수 있는 최대 온도를 의미합니다. 내열성이 좋을수록 공구 재료에 허용되는 절삭 온도가 높아집니다.

화학적 안정성은 공구 재료가 고온 조건에서 공작물 재료 및 주변 매체와의 화학 반응에 저항하는 능력을 의미하며, 여기에는 항산화 및 접착 방지 능력이 포함됩니다.

화학적 안정성이 높을수록 공구의 마모가 느려집니다. 내열성과 화학적 안정성은 공구의 절삭 성능을 측정하는 주요 지표입니다.

공구 재료는 우수한 절삭 성능 외에도 가공성과 경제성이 우수해야 합니다.

공구강은 경화 변형이 최소화되어야 하며, 얕고 탈탄 층, 좋은 경화성; 고경도 재료는 좋은 연삭 성능을 가져야하며 열간 압연 성형 도구는 좋은 고온 가소성을 가져야하며 용접 도구에 사용되는 재료의 용접 성능이 좋아야하며 사용되는 도구 재료는 우리나라 자원에서 가능한 한 풍부하고 저렴해야합니다.

(2) 일반적으로 사용 절삭 공구 재료

일반적으로 사용되는 절삭 공구 재료는 고속강(HSS), 초경합금, 세라믹 재료, 초경 재료의 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

고속 강철

고속강은 합금 공구강으로 상당한 양의 합금 원소 텅스텐, 몰리브덴, 크롬, 바나듐과 같은 탄소 질량 분율이 약 1%인 원소입니다.

열처리 후 HSS의 경도 의 내열 온도는 550~600°C, 굽힘 저항은 약 3500MPa, 충격 인성은 평방미터당 약 0.3MJ로 62~65 HRC에 달합니다.

HSS는 강도와 인성이 우수하고 충격을 견딜 수 있으며 연삭이 용이하여 드릴 비트, 밀링 커터, 브로칭 공구, 나사 커터, 기어 커터와 같은 복잡한 모양의 공구를 제조하는 데 주로 사용되는 소재입니다. 내열성 제한으로 인해 HSS는 고속 절삭에는 사용할 수 없습니다.

초경합금

초경합금은 고경도, 고융점 텅스텐 카바이드(WC) 분말을 압착 및 소결하여 형성됩니다, 티타늄 탄화 카바이드(TiC), 탄탈 탄화물(TaC), 니오븀 카바이드(NbC), 코발트(Co)를 바인더로 사용합니다.

상온에서의 경도는 88-93 HRA, 내열 온도는 800-1000°C로 HSS보다 훨씬 단단하고 내마모성 및 내열성이 뛰어납니다.

따라서 초경 공구의 허용 절삭 속도는 HSS 공구보다 5-10배 더 높습니다. 그러나 굽힘 저항은 HSS의 1/2에서 1/4에 불과하고 충격 인성은 HSS의 일부에 불과합니다. 초경합금은 부서지기 쉽고 충격과 진동에 민감합니다.

초경합금 공구는 생산성을 크게 향상시킬 수 있기 때문에 대부분의 선삭 공구, 평면 가공 공구에 채택되고 있을 뿐만 아니라, 초경합금 공구는 생산성 향상에도 기여하고 있습니다, 페이스 밀링 커터뿐만 아니라 상당한 양의 드릴 비트, 리머 및 기타 밀링 커터도 있습니다.

요즘에는 복잡한 브로칭 공구, 나사 절삭 공구, 기어 절삭 공구도 초경합금으로 점차 만들어지고 있습니다.

현재 우리나라에서 일반적으로 사용되는 경질 합금은 세 가지 유형이 있습니다:

WC와 Co로 구성된 텅스텐 카바이드 합금은 ISO의 K 범주와 유사하게 YG로 코드화됩니다. 주로 주철, 비철금속, 비철금속과 같은 부서지기 쉬운 재료를 가공하는 데 사용됩니다. 비금속 자료.

일반적인 브랜드로는 YG3, YG6, YG8이 있습니다. 숫자는 Co의 비율을 나타내며, 나머지는 WC의 비율입니다.

경질 합금에서 Co는 바인더 역할을 합니다. 합금에 포함된 Co가 많을수록 인성이 향상됩니다. 따라서 YG8은 거친 가공 및 중단 절삭에 적합하고, YG6은 반제품 가공에 적합하며, YG3은 미세 가공 및 연속 절삭에 적합합니다.

텅스텐 티타늄 코발트 합금은 WC, TiC, Co로 구성되며 ISO에서 P 범주와 유사하게 YT로 코드화됩니다. TiC는 WC보다 더 단단하고 내마모성 및 내열성이 뛰어나지만 취성도 강하기 때문에 YT 등급 합금은 YG 등급 합금보다 경도와 내열성이 더 높습니다. 하지만 충격과 진동에 대한 저항력은 떨어집니다.

강철을 가공할 때 소성 변형이 심하고 칩과 공구 사이의 마찰이 심하기 때문에 절삭 온도가 높습니다. 그러나 칩이 스트립 모양이고 절삭이 비교적 안정적이기 때문에 YT급 경질 합금은 강철 가공에 적합합니다.

일반적인 유형의 텅스텐 티타늄 카바이드 합금에는 YT30, YTl5 및 YT5가 있습니다. 숫자는 TiC의 비율을 나타냅니다. 따라서 YT30은 강철의 미세 가공 및 연속 절삭에 적합하고 YTl5는 반제품 가공에 적합하며 YT5는 거친 가공 및 중단 절삭에 적합합니다.

텅스텐 티타늄 탄탈륨(니오븀) 합금은 YT 등급에 소량의 TaC 또는 NbC를 첨가하여 구성되며 ISO의 M 범주와 유사하게 YW로 코드화됩니다. YW 등급 경질 합금의 경도, 내마모성, 내열성, 굽힘 강도 및 충격 인성은 모두 YT 등급보다 높으며 마지막 두 지표는 YG 등급과 유사합니다.

따라서 YW급 합금은 강철과 주철, 비철 금속 칩을 모두 가공할 수 있으며 범용 경질 합금으로 알려져 있습니다. 일반적인 브랜드로는 YWl과 YW2가 있으며, 전자는 반제품 및 미세 가공에 사용되고 후자는 황삭 및 반제품 가공에 사용됩니다.

현재, 경질 합금 절삭 공구는 종종 TiC C, TiN 및 Al과 같은 고경도 재료의 코팅을 채택합니다.₂O₃. 코팅된 초경 공구의 수명은 코팅되지 않은 공구보다 2~10배 더 깁니다.

세라믹 소재 ③ 세라믹 소재

세라믹 소재는 탄화물보다 경도, 내마모성, 내열성, 화학적 안정성이 높지만 더 부서지기 쉽습니다. 주로 정밀 가공에 사용됩니다.

세라믹 절삭 공구에 사용되는 재료에는 알루미나 세라믹, 금속 세라믹, 질화규소 세라믹(Si3N4) 및 Si3N4 복합 세라믹이 있습니다. 1980년대 이후 세라믹 절삭 공구는 빠르게 발전해 왔습니다.

금속 세라믹, 질화규소 세라믹 및 복합 세라믹의 굽힘 강도와 충격 인성은 탄화물 세라믹에 근접하여 반제품 가공 및 절삭유를 사용한 거친 가공에 적합합니다.

초경질 재료

합성 다이아몬드는 흑연에서 금속의 촉매 작용을 통해 고온과 고압에서 만들어집니다. 합성 다이아몬드는 다이아몬드 연삭 휠을 만드는 데 사용되며, 다결정화 후에는 절삭 공구용 카바이드 기판을 기반으로 한 합성 다이아몬드 날을 생산하는 데 사용됩니다.

다이아몬드는 자연계에서 가장 단단한 재료로, 내마모성이 매우 높고 절삭 날이 날카로워 매우 얇은 칩을 절단할 수 있습니다. 하지만 매우 부서지기 쉽고 철 금속과 친화력이 강하기 때문에 거친 가공이나 철 칩 절단에는 사용할 수 없습니다.

현재 합성 다이아몬드는 주로 탄화물 연삭용 연마재로 사용됩니다. 또한 비철 칩과 그 합금의 고속 정밀 선삭 및 보링에도 사용할 수 있습니다.

입방정 질화붕소(CBN)는 육방정 질화붕소(백색 흑연이라고도 함)를 고온, 고압에서 변형한 것입니다. CBN은 다이아몬드 다음으로 높은 경도와 내마모성을 지니고 있으며 최대 1400~1500°C의 고온을 견딜 수 있습니다.

1200~1300°C에서 철 금속과 화학적으로 반응하지 않습니다.

그러나 고온에서 물과 화학적으로 반응할 수 있으므로 일반적으로 건식 절단에 사용됩니다. CBN은 경화강, 냉간 주철, 고온 합금, 용사 재료, 경질 합금 및 기타 가공하기 어려운 재료의 정밀 가공에 적합합니다.

III. 칼날의 모양

"블레이드 모양 선택" 아이콘은 그림 2-20에 나와 있습니다. 주요 매개변수 선택 방법은 다음과 같습니다:

커팅 엣지 각도

절삭날 각도의 크기에 따라 칼날의 강도가 결정됩니다. 공작물의 구조와 강성이 허용하는 경우 가능한 한 큰 절삭날 각도를 선택해야 합니다. 일반적으로 이 각도는 35°에서 90° 사이입니다.

그림 2-19에서 R형 원형 칼날은 무거운 절삭 시 안정성이 우수하지만 큰 반경 방향 힘을 발생시키는 경향이 있습니다.

블레이드 모양 선택

칼날의 모양은 주로 가공할 공작물의 표면 모양, 절삭 방법, 공구 수명, 칼날 회전 수 등에 따라 선택됩니다.

등변 삼각형 칼날은 주요 절삭날 각도가 60° 또는 90°인 외부 원형 선삭 공구, 끝면 선삭 공구 및 내부 홀 선삭 공구에 사용할 수 있습니다. 이 칼날은 절삭날 각도가 작고 강도가 약하며 내구성이 낮기 때문에 절삭량이 적은 경우에만 사용해야 합니다.

정사각형 날은 절삭날 각도가 90°로 정삼각형 날의 60°보다 커서 강도와 방열 성능이 향상됩니다. 이 블레이드는 다용도로 사용할 수 있으며 주로 45°, 60°, 75° 등의 주요 절삭날 각도를 가진 외부 원형 선삭 공구, 엔드 페이스 선삭 공구 및 보링 공구에 사용됩니다.

오각형 칼날은 절삭날 각도가 108°이며, 강도와 내구성이 높고 방열 면적이 넓습니다. 하지만 절삭 시 큰 반경 방향 힘을 발생시키므로 가공 시스템의 강성이 좋은 상황에서만 사용해야 합니다.

다이아몬드 모양과 원형 칼날은 주로 표면 성형 및 아크 표면 가공에 사용됩니다. 모양과 크기는 가공 대상과 함께 국가 표준을 참조하여 결정할 수 있습니다.

IV. NC 선반 공구의 종류

CNC 선반은 점점 더 안정적이고 내구성이 뛰어나며 쉽게 교체할 수 있는 공구를 요구하고 있습니다.

최근 몇 년 동안 CNC 기계 클램프 인덱서블 공구는 널리 보급되어 가공 공정에서 중요한 역할을 하며 사용되는 공구의 많은 부분을 차지합니다.

무엇 CNC의 유형 선반 도구?

CNC 선반 공구는 구조에 따라 일체형, 인레이형, 특수형의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

또한 공구를 제조하는 데 사용되는 재료에 따라 다이아몬드 공구, 고속 강철 공구 등 네 가지 그룹으로 분류할 수 있습니다, 초경합금 도구, 도자기 등 다른 재료로 만든 도구도 사용할 수 있습니다.

CNC 선반 공구는 칼날의 개수에 따라 분류할 수도 있습니다. 단일 블레이드 공구 또는 다중 블레이드 공구입니다. 단일날 공구는 주 절삭날이 하나만 있는 반면, 다중날 공구는 주 절삭날이 두 개 이상 있습니다.

기존 선반 도구와 비교하여 CNC 도구는 다음과 같은 특징이 있습니다:

• 높은 정확도
• 우수한 호환성
• 긴 수명
• 우수한 강성(특히 거친 가공 공구의 경우)
• 신속한 도구 교체에 편리함
• 안정적인 절단 성능
• 낮은 진동 저항 및 열 변형
• 간편한 공구 크기 조절로 공구 교체 시간 단축
• 신뢰할 수 있는 칩 또는 쇳조각 파쇄 기능

효율적인 칩 제거와 프로그래밍 및 도구 관리를 용이하게 하려면 일련화 및 표준화도 필요합니다.

V. CNC 선반 공구 선택

도구의 선택은 CNC 가공 프로세스 는 인간과 기계의 상호작용을 통해 수행됩니다.

참조하세요:

• 10가지 CNC 가공 팁: 더 나은 가공 품질을 위한 팁

프로그래머는 가공 용량, 가공 절차, 공작물 등 다양한 요소를 고려하여 CNC 선반용 공구 및 공구 홀더를 적절히 선택해야 합니다. 재료 속성, 절단 매개변수 등 다양한 기능을 제공합니다.

도구 선택의 일반적인 규칙은 견고하고 내구성이 뛰어나며 정확하고 설치 및 조정이 쉬운 도구를 우선적으로 선택하는 것입니다.

가공 요구 사항을 충족하면서도 가공 시 강성을 높이기 위해 생크가 짧은 공구를 선택하는 것이 좋습니다.

경제적인 CNC 선반을 사용하는 과정에서 연삭, 측정 및 공구 교체는 수동으로 수행되므로 보조 시간이 길어집니다. 이 보조 시간을 최소화하려면 공구 순서를 효율적으로 배치하는 것이 중요합니다.

따라야 할 일반적인 원칙은 다음과 같습니다:

• 사용하는 도구의 수 최소화
• 고정된 후 하나의 도구로 모든 가공 단계를 완료합니다.
• 러프 가공과 마감 가공에 별도의 도구 사용
• 유사한 공구로 가공할 때는 표면 마감 가공을 우선시하십시오.
• 공작물 표면 크기와 호환되는 공구 크기를 선택합니다.
• 자유형 표면 가공의 경우, 볼 헤드 공구는 표면 정삭에 자주 사용됩니다.
• 플랫 헤드 커터는 절삭이 보장되지 않는 한 곡면의 거친 표면 및 마감 가공에 선호됩니다.

도구의 내구성과 정확성은 비용과 관련이 있다는 점에 유의해야 합니다. 고품질 도구를 선택하면 도구의 비용이 증가하지만 처리의 품질과 효율성이 향상되어 전체 처리 비용이 절감됩니다.

CNC 선반 공구에 대한 이 논의를 통해 공구 구조, 제조 재료 및 절삭 날의 수에 따라 공구 유형을 분류할 수 있다는 것을 배웁니다. 공구의 선택은 인간과 기계의 상호 작용을 통해 이루어집니다. CNC 가공 프로세스. CNC 선반 가공에서 중요한 구성 요소인 이 도구는 중요한 역할을 합니다.