우리는 세라믹을 알고 있습니다 절단 도구 경화강, 내열 합금 또는 고온 합금을 가공하는 데 매우 적합하지만 작업자는 종종 실수로 시멘트 카바이드의 가공 방법을 따릅니다. 그들은 이 "카바이드 복합체"를 풀고 세라믹 도구 가공의 특수 요구 사항을 고려해야 합니다. 가공 재료에 따라 적절한 인서트 모양과 공작 기계, 도구 막대 및 고정구의 강성을 선택합니다.
카바이드 도구 복합체: 세라믹 도구의 오용
고온은 카바이드 가공의 주요 적입니다. 따라서 대부분의 작업자는 절삭 속도를 줄이고 이송 속도를 높이며 상황이 나쁠 때는 스핀들 속도를 더욱 낮춥니다. 그러나 카바이드에 가장 적합한 이 가공 방법은 세라믹 공구 가공에서 가장 큰 금기 사항입니다. 세라믹 공구 가공에서 발생하는 대부분의 문제는 절삭 속도가 부족하고 이송 속도가 너무 높기 때문입니다.
고온은 카바이드 밀링 공구보다 세라믹에 다른 영향을 미칩니다. 절단 공정 동안 절단되는 재료는 공구 레이크 면의 전단 영역에서 밀려나고 절단 열도 이 영역에 축적됩니다. 절단 속도가 증가함에 따라 전단 영역에서 생성된 열은 짧은 시간 내에 폐기물 칩에 의해 제거될 수 없어 고온을 형성하고 연화 효과를 생성합니다.
세라믹 도구의 절단 특징
초경합금의 융점은 약 1199℃이며, 고온은 초경합금 인서트의 매트릭스에 변형과 손상을 쉽게 일으킬 수 있습니다. 따라서 절삭 속도를 낮추면 초경합금 인서트의 합리적인 수명을 보장할 수 있습니다. 세라믹 재료의 융점은 1999℃로 높으므로 고속 가공 중에 발생하는 고온은 세라믹 인서트에 유익합니다.
세라믹 인서트에 가장 적합한 절삭 속도는 시멘트 카바이드 인서트보다 훨씬 높습니다. 고속 절삭 중에 발생하는 고온 효과는 가공된 재료를 부드럽게 만들어 절삭 중 저항을 크게 줄입니다. 따라서 동일한 조건에서 시멘트 카바이드 인서트보다 더 취약한 세라믹 인서트를 선택하면 시멘트 카바이드 인서트와 동일한 절삭 효과를 쉽게 얻을 수 있습니다. 때로는 세라믹 도구를 사용하면 재료 제거 속도가 분당 수백 피트에서 분당 수천 피트로 증가할 수 있습니다.
절삭 속도와 이송 속도의 적절한 조합은 전단 영역에서 세라믹 인서트에 이상적인 환경을 만들어냅니다. 그러나 스핀들 속도를 줄이면 도구에 스파크가 발생하여 블레이드와 도구가 고장납니다.
세라믹 인서트의 코팅 또는 비코팅 소재는 질화규소 또는 산화알루미늄 매트릭스를 기반으로 합니다. 질화규소 기반 세라믹 공구는 일반적으로 인성이 우수하며 단조 주철, 연성 주철 및 기타 가공하기 어려운 주철 및 고경도 합금의 거친 선삭 및 밀링에 더 적합합니다. 질화규소 기반 세라믹 공구는 주철 가공에 매우 적합할 뿐만 아니라 HRC65보다 낮은 경도를 가진 강철 소재를 가공하는 데도 적합합니다. 속도가 너무 낮아 휘스커 강화 세라믹을 사용할 수 없는 선삭 롤 및 고온 합금 가공에 사용할 수 있습니다. 주철을 선삭 및 밀링할 때 1524m/min의 표면 선형 속도가 가장 경제적인 공구 수명을 달성할 수 있습니다.
세라믹 도구 재료의 분류 및 응용
알루미나 기반 세라믹은 내마모성이 좋고 경도가 적당하며 가장 경제적인 세라믹 도구 재료입니다. 그러나 간헐적, 충돌 또는 고경도 재료 가공에는 피해야 합니다. 알루미나 기반 세라믹은 주로 회주철의 준정삭 및 정삭에 사용됩니다. 이 재료의 높은 압축 강도는 보링 주철에 매우 적합합니다. 그러나 알루미나 기반 세라믹은 열 충격 저항성이 낮기 때문에 가공 중에 냉각수를 사용하기에 적합하지 않습니다.
실리콘 카바이드(SiC) 단결정 또는 휘스커를 함유한 새로운 알루미나 기반 세라믹은 높은 융점, 높은 강도, 우수한 화학적 안정성, 내마모성 및 열충격 저항성을 가지고 있습니다. 휘스커는 세라믹 재료의 파괴 강도를 증가시킵니다.
위스커 강화 세라믹 인서트는 전통적인 카바이드 인서트만큼 파손되거나 치명적으로 파손되는 경우가 드뭅니다. 일반적으로 위스커 강화 세라믹 인서트는 예측 가능한 손상 모드에서 점진적으로 마모됩니다.
위스커 강화 세라믹은 다른 세라믹 재료보다 강하고 고온 합금 및 경화강, 고경도 주철, 플라즈마 분무 및 용접 표면 가공과 같은 유사한 재료를 가공하는 데 매우 적합합니다. 예를 들어, 위스커 강화 세라믹을 사용하여 고니켈 합금을 가공할 때 계면 온도는 982°C에 도달할 수 있으며 재료 제거율은 카바이드 공구의 10배 이상에 도달할 수 있습니다. 위스커 강화 세라믹의 고강도는 간헐적 선삭, 밀링 및 다이/몰드 가공에 매우 적합합니다.
열 충격에 대한 저항성이 뛰어나므로, 털 강화 세라믹 공구는 깨지거나 열 균열이 생길 걱정 없이 건식 절단, 습식 절단 또는 간헐적 냉각에 사용할 수 있습니다.
코팅된 휘스커 강화 세라믹은 연속적인 준정삭 및 정삭 작업과 긴 공구 수명이 필요한 유사한 경강도 및 중강도 작업에 매우 적합합니다. 코팅된 세라믹 공구의 수명은 코팅되지 않은 세라믹 공구의 3배이지만 밀링 및 간헐적 절단과 같은 혹독한 조건에서의 가공에는 적합하지 않습니다.
세라믹 도구는 티타늄 금속을 가공하는 데 권장되지 않습니다. 티타늄은 발화점이 매우 낮고 세라믹 도구 가공은 필연적으로 고온을 발생시켜 화재를 쉽게 일으킬 수 있습니다.
세라믹 도구의 클램핑 및 강성 요구 사항
툴바의 강성은 공작기계의 강성만큼 중요합니다. 대량 환경에서 세라믹 인서트는 인서트가 작은 움직임을 하지 못하도록 특수 툴바에 클램핑해야 합니다. 툴바 강성은 특히 긴 오버행이 있는 터닝에서 중요합니다. 큰 오버행은 고속 절삭 중에 툴바가 작은 처짐을 생성하기 쉽고, 처짐은 세라믹 툴을 손상시키는 진동을 일으킵니다. 따라서 세라믹 인서트의 툴바 오버행 길이는 가능한 한 짧아야 합니다. 툴바 처짐으로 생성되는 힘은 오버행 길이에 따라 세제곱적으로 증가하기 때문입니다. 즉, 다른 조건이 변경되지 않으면 툴바 오버행이 1배 증가하고 툴바 처짐은 이전보다 8배 증가합니다.
보링 도구 막대는 일반적으로 외부 선삭 도구 막대보다 종횡비가 더 크기 때문에 중금속 및 카바이드 보링 막대를 사용하는 것이 합리적입니다. 일반적으로 니켈 기반 합금은 종횡비가 3배인 강철 보링 도구, 종횡비가 5배인 중금속 보링 도구(예: 중금속 진동 방지 도구 막대) 및 종횡비가 7배인 카바이드 보링 도구를 사용하여 처리할 수 있습니다.