경화강 가공 과정에서는 올바른 절삭 공구를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 뛰어난 절삭능력과 강한 내마모성을 바탕으로 엔드밀 경도가 높은 고경도강 가공시 안정적인 절삭효과를 제공합니다. 가공 정밀도를 보장하고 공구 수명을 연장하려면 코팅 엔드밀을 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 종류의 공구 코팅은 마찰과 열 축적을 효과적으로 줄이는 동시에 공구의 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 절단 공정에서 합리적인 절단 매개 변수, 절삭유 사용 및 공구의 정기적인 유지 관리는 모두 가공 품질을 보장하고 생산 효율성을 향상시키는 중요한 요소입니다.
경화강이란?
경화강 가공에서는 올바른 절삭 공구를 선택하는 것이 중요합니다. 뛰어난 절삭능력과 강한 내마모성을 바탕으로 엔드밀 경도가 높은 고경도강 가공 시 안정적인 절삭 결과를 제공합니다. 가공 정밀도를 보장하고 공구 수명을 연장하려면 코팅 엔드밀을 사용하는 것이 좋습니다. 이 공구의 코팅은 마찰과 열 축적을 효과적으로 줄이는 동시에 공구의 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 절단 공정에서 합리적인 절단 매개변수, 절삭유 사용 및 공구의 정기적인 유지 관리는 모두 가공 품질을 보장하고 생산 효율성을 향상시키는 중요한 요소입니다.
- 높은 경도, 높은 강도, 거의 가소성이 없는 것이 경화강의 주요 절단 특성입니다. 경화강의 경도가 HRC50~60에 도달하면 강도는 ob=2100~2600MR3에 도달할 수 있습니다. 가공된 재료의 가공성 분류 규정에 따르면 경화강의 경도와 강도는 모두 9a로 절단하기 가장 어려운 재료입니다.
- 높은 절삭력 및 높은 절삭 온도: 고경도 및 고강도 공작물에서 칩을 절단하기 위해 단위 절삭력은 4500MR에 도달할 수 있습니다. 절삭 조건을 개선하고 방열 면적을 늘리려면 공구의 주 편향 각도와 보조 편향 각도를 더 작게 선택해야 합니다. 이로 인해 진동이 발생하므로 더 나은 프로세스 시스템 강성이 필요합니다.
- 구성인선을 생성하는 것은 쉽지 않습니다. 경화강은 경도가 높고 취성이 높아 절단 시 구성인선이 발생하기 쉽지 않습니다. 가공된 표면은 더 낮은 표면 거칠기를 얻을 수 있습니다.
- 칼날이 부러지고 마모되기 쉽다 : 경화강의 취성이 높기 때문에 절단시 칩과 칼날의 접촉이 짧고 절삭력과 절삭열이 공구 가장자리 근처에 집중되어 발생하기 쉽습니다. 칼날이 부러지고 마모됩니다.
- 낮은 열전도율 : 일반 경화강의 열전도율은 7.12W(m”K)로 45강의 약 1/7 수준입니다. 소재의 가공성 등급은 9a로 절단이 매우 어려운 소재입니다. 경화강의 열계수가 낮기 때문에 절삭열이 칩에 전달되기 어렵고 절삭 온도가 매우 높아 공구 마모가 가속화됩니다.
경화강 절단을 위한 공구 재료 선택 방법
공구 재료의 합리적인 선택은 경화강을 절단하기 위한 중요한 조건입니다. 경화강의 절단 특성에 따라 공구 재료는 높은 경도, 내마모성, 내열성을 가져야 할 뿐만 아니라 일정한 강도와 열전도율도 가져야 합니다.
초경합금: 초경합금의 성능을 향상시키기 위해서는 초경합금을 선택할 때 초미립자 TaC나 NbC를 적당량 첨가한 초경합금을 선택하는 것이 바람직합니다. WC-Co 초경합금은 TaC를 첨가하면 원래의 800℃ 고온강도를 150~300MPa 증가시킬 수 있고, HV40~100은 상온경도를 증가시킬 수 있기 때문이다. NbC 첨가 후 고온강도가 150~300MPa 증가하고, 상온경도가 HV70~150 증가합니다. 더욱이, TaC와 NbC는 입자를 미세화하고 초승달 모양의 사출 마모에 저항하는 초경합금의 능력을 향상시킬 수 있습니다. TaC는 또한 마찰계수를 낮추고, 절삭온도를 낮추며, 초경합금의 열균열 및 열가소성 변형에 저항하는 능력을 향상시키며, WC 입자를 0.5~1μm로 미세화하고 경도를 HRA1.5~2만큼 증가시키며, 굽힘 강도는 600~800MPa입니다. 고온 경도는 일반 초경합금보다 높습니다.
열압착 복합 세라믹 및 열압착 질화규소 세라믹: AI203에 TiC 등의 금속 원소를 첨가하고 열간 압착 기술을 사용하면 세라믹의 밀도와 알루미나 기반 세라믹의 성능이 향상되어 경도가 HRA95.5로 향상됩니다. , 굽힘 강도는 800~1200MPa에 도달할 수 있고 내열성은 1200℃~1300℃에 도달할 수 있어 사용 중 접착 및 확산 마모를 줄일 수 있습니다. 질화규소계 세라믹은 Si3N4에 TiC 등의 금속원소를 첨가해 만든 것으로 경도 HRA93~94, 굽힘강도 700~1100MPa를 갖고 있다. 이 두 가지 세라믹은 경화강의 터닝, 밀링, 보링 및 대패 작업에 적합합니다.
PCRN(입방정 질화붕소 복합 시트) 공구: 경도는 HV8000~9000, 복합 굽힘 강도는 900~1300MPa, 열전도율은 상대적으로 높고 내열성은 1400℃~1500℃로 공구 재료 중 가장 높습니다. 경화강의 반정삭 및 정삭에 매우 적합합니다.
경화강용 절삭 공구의 기하학적 매개변수를 선택하는 방법
경화강을 절단할 때 합리적인 절삭 공구 형상 매개변수 없이 우수한 절삭 공구 재료만으로는 만족스러운 결과를 얻을 수 없습니다. 따라서 공구 재료의 절삭 성능을 효과적으로 발휘하기 위해서는 특정 공구 재료, 피삭재 재료 및 절삭 조건에 따라 공구 형상 매개변수를 합리적으로 선택하는 것이 필요합니다.
경사각: 경사각의 크기는 경화강 절단에 큰 영향을 미칩니다. 경화강의 경도와 강도가 높기 때문에 절삭력이 크고 공구 가장자리 근처에 집중됩니다. 치핑 및 절단을 방지하려면 경사각을 0 및 음수 값으로 선택해야 하며 일반적으로 γ0=-10°~0°입니다. 피삭재 재질이 단단하고 간헐적인 절단이 필요한 경우 더 큰 네거티브 경사각(γ0=-10°~-30°)을 선택해야 합니다. 포지티브 경사각 인서트를 사용하는 경우 블레이드 강도를 높이기 위해 폭 bγ=0.5~1mm 및 γ01=-5°~-15°의 더 큰 네거티브 챔퍼를 연삭해야 합니다.
후방 각도: 경화강 절단용 공구의 후방 각도는 공구 후방 면의 마찰을 줄이기 위해 일반 공구의 후방 각도보다 커야 합니다. 일반적으로 α0=8°~10°가 더 좋습니다.
주 경사각 및 보조 경사각: 공구 끝의 강도를 강화하고 방열 조건을 개선하기 위해 주 경사각 κr=30°~60°, 보조 경사각 κ'r=6°~15 °.
블레이드 경사각: 블레이드 경사각이 음수이면 공구 끝 강도를 높일 수 있습니다. 그러나 음수 값이 너무 크면 fp 힘이 증가하여 프로세스 시스템의 강성이 열악할 때 진동이 발생합니다. 따라서 정상적인 상황에서는 λs=-5°~0°입니다. 단속 절단의 경우 λs=-10°~-20°; 단단한 치아 표면 스크래핑 호브의 경우 블레이드 경사각 λs=-30°입니다.
블레이드 팁 아크 반경: 크기는 도구 팁 강도와 처리된 표면의 거칠기에 영향을 미칩니다. 가공 시스템의 강성의 영향으로 인해 블레이드 끝 원호 반경 γε=0.5~2mm가 적절합니다.
절단 경화 강철 공구는 각 공구 표면의 샤프닝 품질을 향상시키고 공구 내구성을 향상시키기 위해 합리적인 기하학적 매개변수 선택을 기반으로 신중하게 샤프닝하고 연마해야 합니다.
경화강 절단 시 절단량 선택 방법
경화강의 절단량은 주로 절삭 공구 재료의 물리적, 기계적 특성, 공작물 재료, 공작물 형상, 공정 시스템의 강성 및 가공 허용량에 따라 선택됩니다. 절삭량의 세 가지 요소를 선택할 때 먼저 합리적인 절삭 속도를 선택하고 절삭 깊이, 이송 속도를 선택하십시오.
절삭 속도 : 일반 경화강의 내열성은 200℃~600℃, 초경합금의 내열성은 800℃~1000℃, 세라믹 절삭 공구의 내열성은 1100℃~1200℃, 내열성은 입방정 질화붕소는 1400℃~1500℃입니다. 고속도강을 제외한 일반강의 경도는 약 400℃에 도달하면 감소하기 시작하지만 위의 공구재료들은 원래의 경도를 유지합니다. 따라서 경화강을 절단할 때에는 위의 특성을 최대한 활용하고 공구의 일정한 내구성을 유지하기 위해서는 절단 속도가 너무 낮거나 너무 높지 않아야 합니다. 현재의 경험에 따르면, 경화강 절단을 위한 다양한 공구 재료의 절단 속도는 초경 절삭 공구의 경우 vc=30~75m/min입니다. 세라믹 공구의 경우 vc=60~120m/min; 입방정 질화붕소 공구의 경우 vc=100~200m/min. 간헐적으로 절단하거나 피삭재의 경도가 너무 높은 경우에는 절단 속도를 줄여야 합니다. 일반적으로 위에서 언급한 최소 절단 속도의 1/2 정도입니다. 연속 절단 중 가장 좋은 절단 속도는 칩이 진한 빨간색일 때입니다.
절삭 깊이: 일반적으로 가공 여유와 공정 시스템의 강성에 따라 선택됩니다. 일반적인 상황에서는 αp=0.1~3mm입니다.
이송 속도: 일반적으로 0.05~0.4mm/r. 피삭재가 단단하거나 단속적으로 절삭하는 경우에는 단위 절삭력을 줄이기 위해 이송 속도를 줄여 치핑 및 툴링을 방지해야 합니다.
세라믹 엔드밀로 경화강을 절단하는 방법
세라믹 절삭 공구 재료를 사용하여 담금질된 강철을 절단하는 것은 초경 엔드밀을 사용하여 담금질된 강철을 절단하는 것과 비교하여 상당한 효과가 있습니다. 이는 세라믹 공구의 경도와 내열성이 초경합금보다 높다는 사실에 주로 반영됩니다. 이를 이용해 만든 터닝 공구, 밀링 커터, 나사 가공 공구는 경화된 강철을 성공적으로 절단할 수 있습니다.
세라믹 절삭 공구 재료가 초경합금보다 경도와 내열성이 더 높다는 사실을 최대한 활용하여 선택된 절삭 속도는 일반적으로 50% 더 높은 초경합금 절삭 담금질강의 절삭 속도보다 높아야 합니다. 예를 들어, 50m/min의 절삭 속도에서 세라믹 공구의 측면 마모는 초경합금의 측면 마모에 가깝습니다. 절삭 속도가 95m/min으로 증가하면 초경합금보다 내마모성이 훨씬 높아집니다. 예를 들어, 세라믹 블레이드로 제작된 3면 엣지 밀링 커터를 사용하여 깊이 5.2mm, 너비 16mm, 길이 700mm의 담금질된 강철 키홈을 102m/min의 절삭 속도로 밀링하면 공구는 기본적으로 입지 않습니다.
세라믹 절삭 공구가 절삭 중에 충격 하중을 받을 때 공구는 팁 강도를 높이고 공구 손상을 방지하기 위해 작은 선행 각도, 큰 팁 호 또는 원형 인서트를 선택해야 합니다. 예를 들어, 원형 세라믹 블레이드로 제작된 기계 클램프 엔드밀을 사용하여 담금질된 강철을 밀링하는 경우, vc=120~150m/min, vf=230~290mm/min, αp=1~2mm입니다.
블레이드와 팁의 강도를 높이려면 음의 경사각과 음의 가장자리 경사각을 사용해야 합니다. 블레이드와 블레이드 표면의 거칠기 ra는 0.4μm 미만이어야 합니다.
절삭 중에는 일반적으로 절삭유를 사용하지 않습니다. 사용하는 경우 처음부터 끝까지 완전히 공급되어야 합니다. 그렇지 않으면 열팽창 및 수축으로 인해 블레이드가 깨질 수 있습니다.
세라믹 공구의 굽힘 강도는 초경합금보다 낮습니다. 공구의 단위 면적당 힘을 줄이기 위해서는 절삭 중 이송 속도가 더 작아야 하며 일반적으로 f=0.08~0.15mm/r입니다.
입방정질화붕소 절단 도구를 사용하여 경화강을 절단하는 방법
입방정 질화붕소 절삭공구(CBN)는 연마공구 제조에 좋은 재료일 뿐만 아니라 날카롭게 하기 쉽습니다(다이아몬드 연삭휠로 날카롭게 할 수 있음). 또한 선삭공구, 보링커터, 밀링커터, 건드릴, 리머, 기어커터 등의 제조에도 좋은 소재입니다. CBN은 주로 각종 경화강의 절단에 사용되며, 기타 난삭재 절단에도 사용할 수 있습니다. . 금속 제거율이 높을 뿐만 아니라 표면 처리 품질도 우수합니다. 다양한 경화강을 절단하면 연삭을 효과적으로 대체하고 가공 절차를 단축하며 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 시중에 판매되는 CBN 블레이드의 대부분은 CBN 블레이드의 굽힘강도를 향상시키기 위한 목적으로 초경합금을 함유한 복합시트 형태의 인덱서블 블레이드나 공구로 제작된다.
CBN 공구는 높은 경도(hv8000~9000)와 높은 내열성(1400℃~1500℃)으로 인해 초경합금에 비해 몇 배 빠른 절삭 속도로 경화강을 절삭할 수 있으며 내구성이 뛰어납니다. 경질합금의 몇 배에서 수십 배. 경화강 절단 시 CBN 공구와 초경합금 공구의 비교.
CBN 블레이드의 국내 제조업체로는 LDP-J라는 브랜드 이름을 생산하는 Chengdu Tool Research Institute; 제6연삭휠공장에서는 DLS-F1, DLS-F2, DLS-F3를 생산하고 있습니다. CBN 인덱서블 블레이드와 용접 나이프를 생산하는 제조업체도 많습니다. LDP-J와 DLS-F1은 주로 다양한 경화강의 절단에 사용됩니다. DLS-F2는 주로 각종 주철의 절단에 사용됩니다. DLS-F3은 주로 내열합금 및 티타늄 합금 절단에 사용됩니다.
CBN 공구는 저속 절삭에는 적합하지 않습니다. CBN 공구는 절단 중에 발생하는 절단 열에 의존하여 절단을 위한 작은 범위의 절단 영역에서 공작물 재료를 부드럽게 합니다.
경도가 HRC55-65인 재료를 절단할 때 CBN 공구의 절단 속도는 50-120m/min이어야 합니다. 밀링 시 vc=100-160m/min, 분당 이송 속도 vf=70-160mm/min; 리밍 시 vc=60-130m/min, ap=0.1-0.2mm, f=0.07-0.2mm/r입니다. CBN 공구는 주로 경화강의 반정삭 및 정삭에 사용됩니다. 가공된 표면은 연삭처럼 타지 않으며 효율은 연삭보다 약 10배 높습니다.
경화강 절단 시 CBN 공구의 형상 매개변수는 γ0=-15°~-5°, α0=α'0=10°~15°, κr=30°~60°, κ'r=5°~15°입니다. , λs=0°~10°, γε=0.3~1mm.
CBN 공구를 사용하여 경화강을 절단할 때 연삭을 대체하는 것이 가장 효과적인 경우는 무엇입니까?
연삭 공정 대신 CNC 공작 기계로 복잡한 표면과 여러 복잡한 표면을 절단하면 노동력이 1/3~2/3로 줄어들고 높은 위치 정확도가 보장됩니다.
내부 구멍 또는 복잡한 모양의 작은 구멍. 연삭을 사용하는 경우 연삭 휠의 모양도 복잡해야 합니다. 때로는 연삭이 불가능합니다. 이때는 선회가 가장 유리하다.
부품의 여러 표면(외부 원, 내부 구멍, 단면, 계단, 홈)을 연삭해야 합니다. 이때 터닝(turning)을 이용하여 하나의 공정을 완료할 수 있으며, 연삭을 위한 툴링을 줄일 수 있다.
담금질 후 부품은 변형되기 쉽고 작은 여백이 남으므로 스크랩이 발생하기 쉽습니다. 이때 더 큰 마진을 남길 수 있습니다. 담금질 후 남는 마진을 CBN 절삭공구로 잘라낸 후 연삭하여 큰 변형으로 인한 스크랩을 줄일 수 있습니다.
하중 변화가 큰 고주파 부품을 가공하고 어려운 조건에서 사용하는 경우 공작물의 표면 구조와 물리적, 기계적 특성이 연삭된 것보다 우수하여 부품의 수명을 연장할 수 있습니다.
밀링 커터, 엔드밀과 같은 절삭 공구를 선택할 때 중요한 것은 가공할 소재의 경도와 가공물의 형상을 기준으로 공구 재질과 기하학적 매개변수를 적절하게 선택하는 것입니다. 고경도강 가공에서는 절삭 속도, 절삭 깊이, 이송 속도를 최적화하는 방법과 올바른 공구 재료 및 코팅 선택이 가공 품질을 보장하고 생산 효율성을 향상시키는 중요한 요소입니다. 절삭 공구를 신중하게 선택하고 절삭 매개변수를 합리적으로 조정하면 절삭 결과가 향상될 뿐만 아니라 공구 수명도 연장되어 경제적이고 효율적인 가공 목표를 달성할 수 있습니다.
