미세 선삭에 적합한 절삭 공구를 선택하는 것은 가공 작업의 품질, 효율성 및 비용에 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 결정입니다. Micro Turning 공급업체로서 저는 제조업체가 이러한 선택을 하는 데 직면하는 어려움을 직접 목격했습니다. 이 블로그 게시물에서는 마이크로 터닝 요구 사항에 가장 적합한 절삭 도구를 선택하는 데 도움이 되는 몇 가지 통찰력과 지침을 공유하겠습니다.
마이크로 터닝 이해
마이크로 터닝은 공차가 엄격한 작고 복잡한 부품을 만드는 데 사용되는 정밀 가공 공정입니다. 절단 도구가 재료를 제거하여 원하는 형태로 만드는 동안 공작물을 회전시키는 작업이 포함됩니다. 이 공정은 높은 정밀도와 품질이 필수적인 의료, 항공우주, 전자, 자동차 등의 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
미세 선삭에는 작은 직경과 얇은 벽 작업의 고유한 요구 사항을 처리할 수 있는 특수 절삭 도구가 필요합니다. 이러한 공구는 정확한 절단을 제공하고, 날카로움을 유지하며, 공정 중에 생성되는 높은 절단력을 견딜 수 있어야 합니다.
마이크로 터닝용 절삭 공구 선택 시 고려해야 할 요소
1. 공작물 재료
가공하는 재료의 유형은 절삭 공구를 선택할 때 고려해야 할 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 재료마다 경도, 인성, 가공성과 같은 특성이 다르며 이는 절삭 공구의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
예를 들어 스테인리스강이나 티타늄과 같은 단단한 재료를 가공하는 경우 초경이나 세라믹 공구와 같이 경도와 내마모성이 높은 절삭 공구가 필요합니다. 반면, 알루미늄이나 황동과 같은 부드러운 소재를 가공하는 경우 고속도강(HSS) 공구와 같이 경도가 낮은 공구를 사용할 수 있습니다.
2. 절삭 공구 재료
절삭 공구의 재질도 성능에 중요한 역할을 합니다. 다양한 유형의 절삭 공구 재료가 있으며 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다.
- 고속도강(HSS): HSS는 우수한 인성과 날카로움, 저렴한 가격으로 인해 미세 선삭 가공에 널리 사용됩니다. 연질 금속, 플라스틱, 복합재 등 다양한 재료를 가공하는 데 적합합니다. 그러나 HSS 공구는 초경 및 세라믹 공구에 비해 경도와 내마모성이 낮기 때문에 더 자주 교체해야 할 수도 있습니다.
- 카바이드: 초경은 단단하고 내마모성이 강한 소재로 미세가공용 절삭공구에 많이 사용됩니다. 뛰어난 절삭 성능, 긴 공구 수명, 높은 정밀도를 제공합니다. 초경 공구는 스테인레스강, 티타늄, 경화강과 같은 단단한 재료를 가공하는 데 적합합니다. 그러나 HSS 공구보다 가격이 비싸고 부서지기 쉬우므로 높은 절삭력이나 진동을 받으면 파손될 수 있습니다.
- 세라믹: 세라믹 절삭공구는 초경공구에 비해 더욱 단단하고 내마모성이 뛰어납니다. 이는 고온 합금, 경화강 및 기타 가공이 어려운 재료를 가공하는 데 이상적입니다. 세라믹 공구는 높은 절삭 속도, 긴 공구 수명, 탁월한 표면 조도를 제공합니다. 그러나 이는 매우 부서지기 쉬우며 제대로 사용하지 않으면 쉽게 손상될 수 있습니다.
3. 도구 형상
경사각, 여유각, 절삭날 반경을 포함한 절삭 공구의 형상은 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 올바른 공구 형상은 절삭력을 줄이고 칩 형성을 개선하며 가공물의 표면 조도를 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 레이크 각도: 경사각은 절삭날과 공작물 표면 사이의 각도입니다. 포지티브 경사각은 절삭력을 감소시키고 칩 흐름을 개선하지만 절삭날의 강도를 감소시킬 수도 있습니다. 음의 경사각은 절삭날의 강도를 증가시키지만 절삭력을 증가시키고 칩 형성을 더욱 어렵게 만들 수 있습니다.
- 클리어런스 각도: 여유각은 절삭 공구의 측면과 공작물 표면 사이의 각도입니다. 여유각이 클수록 공구와 가공물 사이의 마찰이 줄어들어 공구 마모를 방지하고 표면 조도를 향상시키는 데 도움이 됩니다. 그러나 여유각이 너무 크면 절삭날의 강도가 저하될 수도 있습니다.
- 절삭날 반경: 절삭날 반경은 절삭날의 반경입니다. 절삭날 반경이 작을수록 절삭날이 더 예리해지며, 이는 가공물의 표면 조도를 향상시킬 수 있습니다. 그러나 절삭날 반경이 너무 작으면 절삭날의 강도가 감소하고 치핑이 발생하기 쉽습니다.
4. 절단 매개변수
절삭 공구를 선택할 때 절삭 속도, 이송 속도, 절삭 깊이와 같은 절삭 매개변수도 고려해야 합니다. 이러한 매개변수는 절삭력, 공구 마모 및 공작물의 표면 조도에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 절단 속도: 절삭 속도는 절삭 공구가 공작물에 대해 상대적으로 이동하는 속도입니다. 절삭 속도가 높을수록 소재 제거율이 증가하고 생산성이 향상되지만, 공구 마모가 증가하고 공구 수명이 단축될 수도 있습니다. 최적의 절단 속도는 공작물 재료, 절삭 공구 재료 및 공구 형상에 따라 다릅니다.
- 이송 속도: 이송 속도는 절삭 공구가 1회전당 공작물을 따라 이동하는 거리입니다. 이송률이 높을수록 소재 제거율은 높아지지만 절삭력이 증가하고 표면 조도가 저하될 수도 있습니다. 최적의 이송 속도는 공작물 재료, 절삭 공구 재료 및 공구 형상에 따라 다릅니다.
- 절입량: 절삭 깊이는 각 패스마다 절삭 공구로 제거되는 소재의 두께입니다. 절삭 깊이가 클수록 재료 제거율이 향상되지만 절삭력이 증가하고 공구 수명이 단축될 수도 있습니다. 최적의 절삭 깊이는 가공물 재료, 절삭 공구 재료 및 공구 형상에 따라 다릅니다.
마이크로 터닝용 절삭 공구의 종류
1. 단일점 절단 도구
단일 지점 절삭 공구는 미세 선삭에 사용되는 가장 일반적인 절삭 공구 유형입니다. 이는 공작물에서 재료를 제거하는 단일 절삭날로 구성됩니다. 단일 지점 절삭 공구는 HSS, 초경, 세라믹을 포함한 다양한 재료로 만들 수 있습니다.
단일 지점 절단 도구는 용도에 따라 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 단일 지점 절삭 공구의 일반적인 유형에는 선삭 인서트, 보링 바 및 나사 가공 공구가 포함됩니다.
2. 다점 절단 도구
드릴, 엔드밀, 리머 등 다점 절삭 공구도 미세 선삭에 사용됩니다. 이러한 공구에는 공작물에서 재료를 동시에 제거할 수 있는 여러 개의 절삭날이 있어 재료 제거율을 높이고 생산성을 향상시킬 수 있습니다.
다점 절단 도구는 용도에 따라 다양한 크기와 형상으로 제공됩니다. HSS, 카바이드, 세라믹 등 다양한 재료로 만들 수 있습니다.
결론
미세 선삭에 적합한 절삭 공구를 선택하는 것은 공작물 재료, 절삭 공구 재료, 공구 형상 및 절삭 매개변수를 포함한 여러 요소를 신중하게 고려해야 하는 복잡한 결정입니다. 이러한 요소를 이해하고 해당 작업에 가장 적합한 절삭 공구를 선택하면 가공 작업의 품질, 효율성 및 비용을 향상시킬 수 있습니다.
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참고자료
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2010). 제조 공학 및 기술. 피어슨 프렌티스 홀.
- 트렌트, EM, & Wright, PK (2000). 금속절단. 버터워스-하이네만.
- Stephenson, DA, & Agapiou, JS(2006). 금속절단 이론 및 실습. CRC 프레스.