드릴링, 보링, 리밍 및 태핑: 차이점 설명

홀 가공은 익숙한 공정이지만 드릴링, 리밍, 카운터싱크, 보링의 차이점은 무엇일까요? 오늘 설명해 드리겠습니다.

1. 드릴링

드릴링은 일반적으로 직경이 80mm 미만인 고체 재료에 구멍을 만드는 초기 공정입니다. 두 가지 방법이 있습니다. 드릴링하나는 드릴 비트를 회전시키는 것이고 다른 하나는 공작물을 회전시키는 것입니다. 이 두 가지 방법에서 발생하는 오류는 서로 다릅니다.

드릴 비트 회전 방식에서는 드릴 비트의 비대칭 절삭날과 불충분한 강성으로 인해 비트가 이탈하여 구멍의 중심선이 비뚤어지거나 직선이 아닐 수 있지만 구멍의 직경은 변하지 않습니다.

반대로 공작물이 회전할 때 드릴 비트의 편차로 인해 구멍 직경이 변경될 수 있지만 중심선은 직선을 유지합니다.

일반적인 드릴링 도구는 다음과 같습니다. 트위스트 드릴, 센터 드릴 및 심공 드릴이 있으며, 직경 0.1~80mm 범위의 트위스트 드릴이 가장 널리 사용됩니다.

드릴 비트는 구조적 한계로 인해 굽힘 및 비틀림 강성이 낮고 센터링 기능이 약해 드릴링 정확도가 일반적으로 IT13에서 IT11 사이로 낮습니다; 표면 거칠기 도 일반적으로 Ra 50~12.5μm로 비교적 높습니다.

그러나 드릴링은 금속 제거율과 절단 효율이 높습니다. 주로 볼트 구멍, 나사산 바닥 구멍, 오일 구멍과 같이 높은 정밀도가 필요하지 않은 구멍에 사용됩니다.

더 높은 정밀도와 표면 품질이 필요한 구멍은 리밍, 카운터싱크, 보링 또는 연삭과 같은 후속 공정을 통해 마무리해야 합니다.

2. 리밍

리밍은 미리 드릴링, 주조 또는 단조된 구멍을 추가로 가공하여 지름을 확대하고 구멍의 품질을 향상시키는 공정입니다. 리밍은 정밀 가공 전 사전 마무리 작업으로 사용하거나 요구 사항이 덜 엄격한 홀의 최종 공정으로 사용할 수 있습니다. 리머는 트위스트 드릴과 비슷하지만 톱니가 더 많고 교차 절삭 모서리가 없습니다.

드릴링과 비교하여 리밍은 다음과 같은 특징이 있습니다:

(1) 리머에는 여러 개의 톱니(3~8개)가 있어 안내가 잘되고 안정적인 절단을 제공합니다;

(2) 리머는 교차 절단 모서리가 없어 절단 조건이 개선됩니다;

(3) 가공 공차가 작아 칩 플루트가 얕고 코어가 두꺼워져 공구 바디가 더 강하고 견고해집니다. 리밍의 정밀도는 일반적으로 IT11에서 IT10 사이이며, 표면 거칠기 값은 Ra 12.5에서 6.3 사이입니다. 리밍은 일반적으로 직경이 100mm 미만인 구멍에 사용됩니다. 더 큰 구멍(D ≥ 30mm)을 드릴링할 때는 더 작은 드릴 비트(구멍 직경의 0.5~0.7배)로 사전 드릴링한 다음 원하는 크기로 리밍하여 품질과 효율성을 개선하는 것이 일반적입니다. 홀 가공.

원통형 구멍 외에도 카운터보어라고도 하는 다양한 특수 모양의 리머를 사용하여 카운터싱크 구멍을 가공하고 끝면을 평평하게 가공할 수 있습니다. 카운터보어의 앞쪽 끝에는 이미 가공된 구멍의 방향을 안내하는 가이드 컬럼이 있는 경우가 많습니다.

3. 카운터싱크

카운터싱크는 구멍을 정밀 가공하는 방법 중 하나이며 생산에 널리 사용됩니다. 작은 구멍의 경우 내부 연삭이나 정밀 보링에 비해 카운터싱킹이 더 경제적이고 실용적인 방법입니다.

(1) 카운터 싱크

카운터싱크는 일반적으로 손으로 작동하는 유형과 기계로 작동하는 유형으로 나뉩니다. 손으로 작동하는 카운터싱크는 작업 부분이 더 긴 직선형 생크가 있어 더 나은 안내를 제공하며, 일체형 및 조절 가능한 외경 유형으로 제공됩니다.

기계로 작동하는 카운터싱크는 섕크와 슬리브 유형으로 제공됩니다. 카운터싱크는 원형 구멍뿐만 아니라 테이퍼형 카운터싱크로 테이퍼형 구멍도 처리할 수 있습니다.

(2) 카운터싱크 프로세스 및 적용

카운터싱크 허용치는 마감 품질에 큰 영향을 미칩니다. 여유량이 너무 많으면 카운터싱크에 가해지는 하중이 증가하여 절삭날이 빠르게 무뎌지고 매끄러운 표면을 만들고 치수 공차를 유지하기가 어려워집니다. 여유량이 충분하지 않으면 이전 공정에서 남은 자국이 제거되지 않아 홀의 가공 품질이 개선되지 않습니다.

거친 카운터싱크의 일반적인 허용치는 0.35~0.15mm이며, 미세한 카운터싱크의 경우 0.15~0.05mm입니다.

쌓인 모서리의 형성을 방지하기 위해 카운터싱크는 일반적으로 낮은 절단 속도에서 수행됩니다(고속의 경우 강철 강철 및 주철을 가공하는 카운터싱크, v <8m/min). 이송 속도는 가공되는 구멍의 직경에 따라 달라지며, 직경이 클수록 더 큰 이송 속도가 필요하며 강철 및 주철을 가공하는 고속 강철 카운터싱크의 일반적인 이송 속도는 0.3~1mm/r입니다.

카운터싱크를 사용하려면 적절한 절삭유 냉각, 윤활 및 청소를 위해 가장자리에 칩이 쌓이는 것을 방지하고 적시에 칩을 제거할 수 있습니다.

카운터싱크는 연삭 및 보링에 비해 생산성이 높고 홀 정확도를 쉽게 유지할 수 있지만, 이전 공정에서 보장해야 하는 홀 축의 위치 오차를 보정할 수 없습니다. 카운터싱크는 계단식 홀과 막힌 홀 가공에는 적합하지 않습니다.

카운터싱크의 치수 정확도는 일반적으로 IT9에서 IT7 사이이며, 표면 거칠기는 일반적으로 Ra 3.2에서 0.8 사이입니다. 더 높은 정밀도가 요구되는 중간 크기의 홀(예: IT7 등급 홀)의 경우, 생산 시 일반적인 가공 순서는 드릴링-리밍-카운터싱크입니다.

4. 지루함

보링은 미리 뚫은 구멍을 확대하는 가공 공정으로 절단 도구. 이 작업은 보링 머신과 선반 모두에서 수행할 수 있습니다.

1. 지루한 방법

지루한 방법에는 세 가지가 있습니다:

a) 공구 이송 동작으로 공작물 회전: 이 방법은 일반적으로 선반에서 사용됩니다. 이 프로세스는 보링된 구멍의 축이 공작물의 회전 축과 정렬되도록 합니다. 그리고 원형 는 주로 기계 스핀들의 회전 정확도에 따라 달라지며, 축 방향 기하학적 형상 오차는 주로 공작물의 회전축에 대한 공구 이송 방향의 정밀도에 따라 결정됩니다. 이 방법은 외부 원통형 표면과의 동심도가 필요한 보링 홀에 적합합니다.

b) 공작물 이송 동작을 통한 공구 회전: 보링 머신의 스핀들이 보링 공구를 회전시키는 동시에 작업 테이블이 공작물을 앞으로 이동시킵니다.

c) 이송 동작으로 공구 회전: 이 방법을 사용하면 보링 바의 돌출 길이가 하중을 받는 변형과 마찬가지로 변화하여 스핀들 박스 근처에서는 직경이 커지고 멀어질수록 직경이 작아지는 테이퍼형 구멍이 생깁니다. 또한 보링 바의 투영 길이가 증가함에 따라 스핀들 자체의 무게로 인한 굽힘 변형도 증가하여 가공되는 구멍의 축이 그에 상응하는 굽힘을 유발합니다. 이 방법은 짧은 구멍을 보링하는 데에만 적합합니다.

2. 다이아몬드 보링

다이아몬드 보링은 일반 보링에 비해 후방 절삭량이 적고, 이송 속도가 작으며, 절삭 속도가 빠른 것이 특징입니다. 높은 가공 정밀도(IT7~IT6)와 매우 매끄러운 표면 조도(Ra 0.4~0.05)를 얻을 수 있습니다. 초기에는 다이아몬드 보링 공구를 사용하여 다이아몬드 보링을 수행했지만, 현재는 일반적으로 경질 합금, CBN 및 합성 다이아몬드 공구에 사용됩니다. 주로 비철금속 공작물 가공에 사용되며 주철 및 강철 공작물에도 적용할 수 있습니다.

다이아몬드 보링의 일반적인 절삭 파라미터는 황삭 보링의 경우 0.2~0.6mm, 정삭 보링의 경우 0.1mm, 이송 속도 0.01~0.14mm/r, 주철은 100~250m/min, 강철은 150~300m/min, 비철금속은 300~2000m/min의 절삭 속도입니다.

다이아몬드 보링에서 높은 가공 정밀도와 표면 품질을 보장하기 위해 기계(다이아몬드 보링 머신)는 높은 기하학적 정확도와 강성을 가져야 합니다. 메인 스핀들 베어링은 정밀 앵귤러 콘택트 볼 베어링 또는 정수압 슬라이딩 베어링을 사용하는 경우가 많으며 고속 회전 부품은 정밀하게 균형을 맞춰야 합니다. 또한 작업대가 안정적이고 느린 이송 동작을 수행할 수 있도록 이송 메커니즘이 원활하게 움직여야 합니다.

다이아몬드 보링은 엔진 실린더 보어, 피스톤 핀 홀, 공작기계 스핀들 박스의 메인 스핀들 홀과 같은 최종 정밀 홀 가공을 위해 대량 생산에 널리 사용됩니다. 그러나 가공 시 주의해야 할 점은 다음과 같습니다. 철 금속 다이아몬드 보링의 경우, 다이아몬드의 탄소 원자가 철 원소와 강하게 결합하여 공구 수명이 단축되므로 다이아몬드 대신 경질 합금 또는 CBN으로 만든 보링 공구를 사용해야 합니다.

3. 지루한 도구

보링 공구는 싱글 엣지 보링 공구와 더블 엣지 보링 공구로 분류할 수 있습니다.

4. 보링의 기술적 특징 및 적용 범위

드릴링-확장-리밍 공정에 비해 보링은 공구 크기에 제한을 받지 않고 오류를 수정할 수 있는 능력이 뛰어납니다. 여러 번의 패스를 통해 초기 홀 축 편차를 보정하고 위치 결정 표면의 높은 위치 정확도를 유지할 수 있습니다.

외경 선삭에 비해 보링은 공구 바 시스템의 강성이 낮고 변형이 크며 열 방출 및 칩 제거 조건이 열악하고 공작물과 공구 모두 상당한 열 변형을 경험합니다. 따라서 보링의 가공 품질과 생산 효율은 외경 선삭만큼 높지 않습니다.

요약하면, 보링은 다양한 크기와 정밀도 수준의 구멍을 가공할 수 있는 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 직경이 크고 치수 및 위치 정확도 요구 사항이 높은 홀에 거의 독점적인 방법입니다. 보링의 가공 정밀도는 IT9에서 IT7까지이며 표면 거칠기는 Ra입니다. 보링은 보링 머신, 선반, 밀링 머신 및 기타 장비에서 수행될 수 있습니다. 공작 기계 유형를 사용하여 유연성이라는 이점을 제공합니다. 대량 생산에서는 보링 효율을 개선하기 위해 보링 지그를 사용하는 경우가 많습니다.

5. 연마

1. 연마 원리 및 연마 도구

호닝은 연마 스틱(오일스톤)이 장착된 호닝 공구를 사용하여 구멍을 마무리 가공하는 방법입니다. 호닝하는 동안 공작물은 공작 기계의 스핀들에 의해 구동되는 호닝 툴이 선형으로 회전하고 왕복하는 동안 고정된 상태로 유지됩니다.

호닝 공정에서 연마 스틱은 공작물 표면에 일정한 압력을 가하여 매우 얇은 재료 층을 제거하여 표면에 크로스해치 패턴을 만듭니다. 연마 입자가 동일한 경로를 따르지 않도록 하려면 호닝 공구의 분당 회전 수와 분당 왕복 스트로크 수가 상대적으로 중요해야 합니다.

호닝 패턴의 교차 각도 θ는 호닝 공구의 왕복 속도(va) 및 원주 속도(vc)와 관련이 있습니다. 각도 θ의 크기는 호닝의 품질과 효율성에 영향을 미치며, 일반적으로 θ는 거친 호닝의 경우 40-60°로, 정밀 호닝의 경우 더 미세하게 설정됩니다. 깨진 연마 입자와 칩의 배출을 용이하게 하고 절삭 온도를 낮추며 가공 품질을 개선하려면 호닝 중에 충분한 절삭유를 사용해야 합니다.

홀 벽의 균일한 가공을 보장하려면 연마 스틱의 스트로크가 홀의 양쪽 끝을 넘어 연장되어야 합니다. 균일한 호닝 여유를 보장하고 스핀들 회전 오차가 가공 정확도에 미치는 영향을 최소화하기 위해 일반적으로 호닝 공구와 기계 스핀들 사이에 플로팅 연결이 사용됩니다.

연마 스틱의 방사형 확장 및 축소 조정은 수동, 공압, 유압 및 기타 구조로 이루어질 수 있습니다.

2. 호닝의 기술적 특징 및 적용 범위

1) 호닝은 IT7-IT6 수준의 가공 정밀도로 높은 치수 및 형상 정확도를 달성합니다. 홀의 진원도 및 원통도 오차는 매우 엄격한 범위 내에서 제어할 수 있습니다. 그러나 호닝은 가공된 홀의 위치 정확도를 향상시키지 않습니다.

2) 호닝은 0.2~0.025μm의 표면 거칠기(Ra)와 금속 표면의 변경된 결함 층의 매우 얕은 깊이(2.5-25μm)로 높은 표면 품질을 달성합니다.

3) 연삭 속도에 비해 호닝 공구의 원주 속도가 높지는 않지만(vc=16-60m/min), 연마 스틱과 공작물 사이의 접촉 면적이 넓고 상대적으로 높은 왕복 속도(va=8-20m/min)로 인해 호닝은 여전히 높은 생산성을 유지할 수 있습니다.

호닝은 엔진 실린더 및 다양한 유압 장치의 정밀 홀 가공을 위해 대량 생산에 널리 사용됩니다. 홀 직경의 범위는 일반적으로 5mm 이상부터 시작하며, 호닝은 길이 대 직경 비율이 10보다 큰 깊은 홀을 가공할 수 있습니다. 그러나 호닝은 가소성이 높은 비철 금속 공작물의 구멍 가공에는 적합하지 않으며 키홈이나 스플라인이 있는 구멍을 가공할 수 없습니다.

6. 브로칭

1. 브로칭 및 브로치

브로칭은 특수 설계된 브로치를 사용하여 브로칭 머신에서 수행되는 생산성이 높은 정밀 가공 공정입니다. 브로칭 기계에는 수평과 수직의 두 가지 주요 유형이 있으며, 수평이 가장 일반적입니다.

브로칭하는 동안 브로치는 느린 선형 동작(기본 동작)을 수행합니다. 안정성을 보장하기 위해 동시에 맞물리는 브로치 톱니의 수는 일반적으로 3개 이상이어야 하며, 그렇지 않으면 고르지 않은 절단으로 인해 공작물 표면에 링 모양의 잔물결이 생길 수 있습니다. 브로치가 파손될 수 있는 과도한 브로칭 힘을 방지하기 위해 동시에 작동하는 절삭 톱니의 수는 일반적으로 6~8개를 초과하지 않아야 합니다.

브로칭 방법에는 다음과 같이 세 가지가 있습니다:

1) 레이어별 브로칭은 공작물에서 여분의 재료를 레이어별로 순차적으로 절단하는 작업입니다. 용이하게 하려면 칩 브레이킹브로치 톱니는 서로 맞물리는 칩 브레이커 홈으로 연마됩니다. 이 방법을 위해 설계된 브로치를 플레인 브로치라고 합니다.

2) 세그먼트 브로칭은 가공된 표면의 각 층이 비슷한 크기의 엇갈린 톱니 그룹(일반적으로 그룹당 2~3개의 톱니)에 의해 절단되는 것이 특징입니다. 각 톱니는 단일 금속 층의 일부만 제거합니다. 이 방법을 위해 설계된 브로치를 로터리 스타일 브로치라고 합니다.

3) 복합 브로칭은 레이어별 브로칭과 세그먼트별 브로칭의 장점을 결합한 것입니다. 황삭 부분에서는 세그먼트 브로칭을 사용하고 마감 부분에서는 레이어별 브로칭을 사용합니다. 이를 통해 브로치 길이를 단축하고 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 표면 품질도 개선할 수 있습니다. 이 방법을 위해 설계된 브로치를 콤비네이션 브로치라고 합니다.

2. 브로칭의 기술적 특성 및 응용

1) 브로치는 한 번의 브로칭 스트로크로 구멍의 황삭, 정삭, 버니싱을 순차적으로 수행할 수 있어 생산 효율이 높은 멀티 에지 공구입니다.

2) 브로칭의 정밀도는 주로 브로치의 정확도에 따라 달라집니다. 정상적인 조건에서 브로칭은 표면 거칠기(Ra)가 6.3~1.6μm에 이르는 IT9~IT7의 허용 오차를 달성할 수 있습니다.

3) 브로칭 시 가공되는 구멍에 의해 공작물이 자체적으로 위치가 결정되므로(브로치의 앞부분이 위치 결정 요소 역할을 함) 다른 표면에 비해 구멍의 위치 정확도를 보장하기가 어렵고, 내면과 외면 사이의 동심도가 필요한 회전 부품의 경우 브로칭을 먼저 수행한 후 구멍을 기준으로 다른 표면을 가공하는 경우가 많습니다.

4) 브로치는 원형 구멍뿐만 아니라 모양의 구멍과 스플라인 구멍도 가공할 수 있습니다.

5) 브로치는 다음과 같은 고정 크기 도구입니다. 복잡한 모양 비용이 높아서 큰 구멍을 가공하는 데는 적합하지 않습니다.

브로칭은 일반적으로 직경이 10~80mm이고 구멍 깊이가 직경의 5배를 넘지 않는 중소형 부품의 관통 홀 가공을 위해 대량 생산에 사용됩니다.