5축 가공: 최고의 가이드
5축 가공의 강력한 성능과 정밀도에 관심이 있으신가요? 이 블로그 게시물에서는 이 고급 제조 기술의 기본 사항을 자세히 살펴봅니다. 당사의 전문 기계 엔지니어가 자세히 설명합니다...
제조 과정에서 완벽한 절삭이 무엇인지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 다양한 절삭 공구 재료의 고유한 특성과 용도를 자세히 살펴봅니다. 노련한 기계 엔지니어의 통찰력을 통해 이러한 소재가 어떻게 가공의 효율성과 정밀도를 혁신적으로 향상시키는지 알아볼 수 있습니다. 지식을 업그레이드하고 공구 선택을 최적화할 준비를 하세요.
참조하세요:
고속강은 텅스텐, 몰리브덴, 크롬, 바나듐과 같은 원소를 첨가하여 높은 경도, 높은 내마모성, 높은 내열성으로 잘 알려진 공구강의 일종입니다. 고속 공구강 또는 열간 가공강이라고도 하며, 일반적으로 "백색강"이라고도 합니다.
고속강은 주로 복잡하고 가벼우며 충격에 강한 금속 절삭 공구를 만드는 데 사용됩니다. 고속강 공구의 제조 공정은 간단하고 쉽게 연마할 수 있기 때문에 새로운 소재가 등장했음에도 불구하고 여전히 금속 절삭 공구의 상당 부분을 차지하고 있습니다.
초경합금 은 내화 금속과 바인더 금속으로 만든 합금으로, P/M 야금 기술을 통해 생산됩니다. 이 소재는 높은 경도, 내마모성, 우수한 강도 및 인성, 내열성 및 내식성 등의 우수한 특성을 가지고 있습니다.
특히 최대 500°C의 온도에서도 높은 경도와 내마모성이 일정하게 유지되며, 1000°C에서도 여전히 높은 경도를 유지합니다. 따라서 초경합금은 고속강에 비해 절삭 성능이 뛰어나며 공구의 내구성을 수십 배 향상시킬 수 있습니다.
초경합금은 동일한 내구성으로 절삭 속도를 4~10배까지 높일 수 있습니다. 따라서 내열강, 스테인리스강, 고망간강, 공구강 등 가공하기 어려운 소재를 절단할 수 있어 공구 재료로 널리 사용됩니다.
다이아몬드는 알려진 광물 소재 중 열전도율이 가장 뛰어난 단단한 물질로 꼽힙니다. 다양한 금속 및 비금속 재료와의 마찰 마모가 초경합금의 1/50~1/800에 불과하여 절삭 공구에 이상적인 소재입니다.
대부분의 절삭 공구는 인공 단결정 다이아몬드로 만들어집니다. 다이아몬드 공구의 절삭날은 매우 날카롭기 때문에 단면이 작은 칩을 절단하는 데 중요합니다. 절삭 날은 거칠기가 낮고 마찰 계수가 낮아 절삭 시 칩핑이 발생하지 않아 고품질의 가공 표면을 얻을 수 있습니다.
다이아몬드 절삭 공구에는 천연 단결정 다이아몬드 공구, 단단한 합성 단결정 다이아몬드 공구, 다이아몬드 복합 공구의 세 가지 유형이 있습니다. 그러나 천연 다이아몬드 공구는 높은 비용 때문에 실제 생산에는 거의 사용되지 않습니다.
CBN(입방정 질화 붕소) 분말과 소량의 바인더(Co-Ni, TiC, TiN, Al2O3 등)를 고온 고압에서 촉매의 도움으로 소결하여 인공적으로 합성한 신소재입니다. 다이아몬드 공구에 비해 높은 경도, 우수한 내마모성, 탁월한 화학적 안정성, 높은 열 안정성을 자랑합니다.
1200~1300°C의 온도에서 사용해도 그 특성을 유지할 수 있으며 철 그룹의 금속과 반응하지 않으므로 강철 가공에 이상적입니다. 따라서 CBN 절삭 공구는 주로 가공하기 어려운 소재의 효율적인 가공에 사용되며 가공 산업에서 폭넓게 응용되고 있습니다.
세라믹 공구 소재의 주요 장점은 높은 경도와 내마모성, 고온에서 굽힘 강도 및 굽힘 저항성 감소를 최소화한다는 점입니다.
화학적 안정성이 높고 금속과의 친화력이 낮으며 고온에서 산화에 대한 저항성이 우수합니다. 녹는 온도에서도 강철과 반응하지 않아 접착력, 확산, 산화 마모가 적고 마찰 계수가 낮습니다. 또한 칩이 절삭 공구에 달라붙을 가능성이 적고 칩핑이 발생할 가능성도 적습니다.
그러나 세라믹 공구의 단점은 초경합금에 비해 취성이 높고 강도와 인성이 낮으며 굽힘 강도가 약하다는 점입니다.
절삭 공구 재료를 선택할 때는 최적의 성능, 수명, 비용 효율성을 보장하기 위해 다양한 요소를 고려하는 것이 중요합니다. 이 섹션에서는 절삭 공구 재질을 선택할 때 고려해야 할 주요 사항을 간략하게 설명합니다: 강도 및 경도, 인성, 내마모성, 열 안정성 및 경제성.
강도 및 경도
강도와 경도는 가공 작업 중 절삭력을 견디고 치수 안정성을 유지하는 재료의 능력을 결정하는 기본 속성입니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:
인성
인성은 에너지를 흡수하고 골절이나 칩핑에 저항하는 재료의 능력을 측정하는 중요한 요소입니다. 인성을 평가할 때는 다음 사항을 고려하세요:
내마모성
내마모성은 공구 수명을 연장하고 가공 정확도를 유지하는 데 가장 중요한 요소입니다. 주요 측면은 다음과 같습니다:
열 안정성
가공 중 발생하는 높은 온도는 절삭 공구 재료에 뛰어난 열 안정성을 요구합니다:
경제적 실행 가능성
절삭 공구 재료 선택의 경제적 측면은 전체 가공 비용을 최적화하는 데 매우 중요합니다:
엔지니어는 이러한 기준을 신중하게 평가하여 특정 가공 응용 분야에 가장 적합한 절삭 공구 재질을 선택하여 성능 요구 사항과 경제적 고려 사항의 균형을 맞출 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 최적의 공구 수명, 가공 품질 및 전반적인 공정 효율성을 보장합니다.
가공 작업
절삭 공구 재료는 다양한 가공 작업에서 중추적인 역할을 하며 생산성, 비용 효율성 및 제품 품질에 큰 영향을 미칩니다. 주요 가공 작업에는 다음이 포함됩니다:
밀링: 이 다목적 공정은 로터리 커터를 사용하여 공작물에서 재료를 제거합니다. 고속강(HSS) 및 초경 공구가 여전히 업계 표준이지만, 경화강 및 초합금의 고속 가공을 위해 첨단 세라믹-금속 복합재(서멧)와 입방정 질화 붕소(CBN) 인서트가 각광을 받고 있습니다.
선삭: 이 작업에서 단일 포인트 절삭 공구는 공작물이 회전하면서 재료를 제거합니다. 세라믹, 다결정 다이아몬드(PCD), 카바이드가 일반적이지만, 극저온 처리된 공구와 나노 구조의 다층 코팅이 공구 수명 및 표면 마감 품질 향상을 위한 게임 체인저로 부상하고 있습니다.
드릴링: 다점 또는 단일점 절삭 공구는 공작물에 원통형 구멍을 만듭니다. HSS 및 초경 외에도 최신 드릴링 작업에서는 절삭유 통과 드릴과 인덱서블 인서트 드릴을 사용하여 심공 작업에서 칩 배출 및 열 방출을 개선할 수 있습니다.
새로운 기술
몇 가지 첨단 기술이 절삭 공구 환경을 재편하고 있습니다:
적층 제조(AM): AM은 복잡한 형상의 공구를 생산하는 것 외에도 최적화된 내부 냉각 채널과 맞춤형 기판 구성을 갖춘 하이브리드 절삭 공구를 제작하여 까다로운 가공 시나리오에서 성능을 향상시킬 수 있습니다.
코팅 기술: 이제 첨단 물리 기상 증착(PVD) 및 화학 기상 증착(CVD) 기술을 통해 정밀하게 설계된 다층 코팅이 가능합니다. 여기에는 건식 가공을 위한 내열성 AlTiN 코팅과 가공하기 어려운 소재의 칩 흐름을 개선하기 위한 자체 윤활 MoS2 코팅이 포함됩니다.
스마트 도구: 절삭 공구에 마이크로 센서와 IoT 연결을 통합하면 절삭력, 온도, 공구 마모를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 이 데이터를 머신러닝 알고리즘과 결합하면 예측 유지보수, 적응형 가공 전략, 설비종합효율(OEE) 최적화를 실현할 수 있습니다.
극저온 가공: 액체 질소 냉각 시스템이 절삭 공구에 통합되어 항공우주 분야에 사용되는 내열성 초합금 및 복합재의 지속 가능한 고성능 가공이 가능해졌습니다.
제조 전문가는 이러한 기술 발전을 따라잡음으로써 갈수록 경쟁이 치열해지는 글로벌 시장에서 가공 공정을 최적화하고 사이클 시간을 단축하며 전반적인 제품 품질을 개선하기 위해 정보에 입각한 의사 결정을 내릴 수 있습니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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