산업 가공에 전자 기술이 널리 적용되면서 가공 장비의 성능이 비약적으로 발전했습니다. 금속 가공 산업에서 CNC 공작기계 복잡한 제품의 가공성을 개선했을 뿐만 아니라 제품의 품질과 가공 효율성을 크게 개선했습니다. 그러나 장비의 성능이 아무리 발전하더라도 최종 절단 공정은 절삭 공구로 완료됩니다. 속담처럼 "일을 잘하려면 먼저 공구를 날카롭게 해야 합니다." 공구 선택은 CNC 장비의 성능과 효율성에 큰 역할을 합니다. 사용하는 장비가 아무리 발전하더라도 해당 절삭 공구 지원이 없으면 장비의 성능을 입증할 수 없습니다.
CNC 가공에 일반적으로 사용되는 절삭 공구의 유형 및 특성
CNC 가공 절삭 공구는 CNC 공작 기계의 고속, 고효율 및 고도의 자동화 특성에 적응해야 합니다. 일반적으로 범용 공구, 범용 연결 공구 홀더 및 소수의 특수 공구 홀더를 포함해야 합니다. 공구 홀더는 공구에 연결되고 공작 기계 스핀들에 설치되어야 합니다. 현재 표준화되고 일련 번호가 지정되었습니다.
CNC 절삭 공구의 분류
- 사용하는 장비에 따라 다음과 같이 구분합니다. CNC 선반 공구, CNC 밀링 머신 공구, 가공 센터 공구;
- 공구를 만드는 데 사용되는 재료에 따라 고속도강 공구, 초경 공구로 나눌 수 있습니다.
다이아몬드 공구, 입방정질화붕소 공구, 세라믹 공구 등.
- 절단 과정에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
외부 원, 내부 구멍, 나사산, 홈 가공 도구 등을 포함한 선삭 도구:
드릴링 도구 포함 드릴 비트, 리머, 탭 등:
보링 도구;
밀링 공구 등
내구성, 안정성, 조정 용이성, 교체 용이성에 대한 CNC 공작 기계의 요구 사항을 충족하기 위해 최근 몇 년 동안 기계 고정형 인덱서블 도구가 널리 사용되어 수량 기준으로 전체 CNC 도구의 30%~40%에 달하고 금속 제거량은 전체의 80%~90%를 차지합니다.
CNC 공구의 특성
일반 공작기계에 사용되는 공구와 비교해 CNC 공구는 다양한 요구 사항을 갖고 있으며, 주로 다음과 같은 특징을 갖고 있습니다.
- 강성(특히 거친 공구)이 좋고, 정밀성이 높으며, 진동 저항성과 열 변형이 낮습니다.
- 호환성이 좋고 도구를 빠르게 교체할 수 있습니다.
- 수명이 길고, 절단 성능이 안정적이며 신뢰할 수 있습니다.
- 도구 크기를 쉽게 조절할 수 있어 도구 교체 조정 시간을 줄일 수 있습니다.
- 이 도구는 칩 제거를 용이하게 하기 위해 칩을 안정적으로 부수거나 굴릴 수 있어야 합니다.
- 프로그래밍과 도구 관리를 용이하게 하기 위한 직렬화 및 표준화.
CNC 가공 도구 선택
도구 선택의 기본 원칙
절삭 공구를 선택할 때 고려해야 할 사항이 많으며, 효율 원리, 가공 정확도 원리, 안정성 원리, 경제성 원리 등 이에 상응하는 원리가 많이 있습니다.
효율성 원칙은 실제로 다른 원칙, 특히 경제 원칙과 분리할 수 없습니다. 효율성을 요구하는 주된 목적은 전체 처리의 경제성을 보장하는 것입니다. 그러나 효율성은 특히 중요하므로 분리하여 별도로 논의합니다.
효율성 원칙은 우선 제품의 가공 정확도 요구 사항이 충족되고 일정 기간 내에 안정성이 유지된다는 전제 하에 효율성입니다. 이러한 기본 조건이 없다면 효율성은 문제가 되지 않습니다. 우리가 교통 수단(예: 자동차)이 더 빠른 속도를 가져다주기를 바라는 것과 마찬가지로 안전이 종종 최우선순위입니다.
둘째, 우리는 모든 조건에서 효율성을 강조하지 않을 것입니다. 효율성을 추구하는 데는 몇 가지 제약이 있습니다. 부품의 가공 효율성 향상은 다른 부품의 효율성에 적응해야 하고, 공정의 효율성 향상은 다른 공정의 효율성에 적응해야 합니다. 이러한 제약을 무시하고 맹목적으로 효율성을 추구한다면 보람이 없을 것입니다. 예를 들어, 조립 라인 생산에서 우리가 해결해야 할 것은 전체 생산 라인의 "병목" 프로세스입니다. 이 프로세스의 생산 능력이 향상되고 비트가 다른 장비와 일치하기만 하면 전체 생산 라인의 생산 능력이 향상되고 전체 제품의 생산 능력이 향상되고 제조 주기가 단축될 수 있습니다.
그러나 단일 기계 또는 유연한 제조 시스템의 요구 사항은 다릅니다. 대부분은 생산에서 다양한 품종과 소량 배치의 생산 작업을 수행합니다. 동시에 제약 조건이 적고 다른 프로세스와 관련이 적습니다. 종종 단일 또는 매우 적은 장치가 전체 구성 요소의 처리를 완료할 수 있습니다. 유연성으로 인해 특정 구성 요소 또는 특정 프로세스의 제조 주기가 단축되면 장비를 다른 부품 또는 다른 프로세스의 생산에 투입하여 더 많은 이점을 창출할 수 있습니다.
가공 효율성의 원칙 외에도 절삭 공구가 가공 정확도에 미치는 영향도 고려할 필요가 있으며, 특히 마무리 작업과 같이 가공 정확도와 표면 품질 요구 사항이 비교적 높은 응용 분야에서는 더욱 그렇습니다.
거친 가공 조건에서 우리는 일반적으로 효율성의 원칙을 먼저 채택합니다. 이 단계에서는 공작물 블랭크의 가공 여유를 빠르게 제거하고 공작물의 완성된 크기의 "순 크기" 상태에 빠르게 접근하는 것이 도구 선택 및 가공 매개 변수에서 고려하는 첫 번째 요소입니다. 그러나 마무리 조건에서는 상황이 매우 다를 것입니다. 마무리할 때는 정확성의 원칙을 먼저 채택해야 합니다. 즉, 먼저 가공의 치수 정확도, 표면 거칠기 및 표면 품질을 보장해야 합니다.
특정 절삭 공구 선택
특정 공구 선택은 공작 기계의 가공 용량, 공작물 소재의 성능, 가공 절차, 절삭량 및 기타 관련 요인을 기반으로 공구 및 공구 홀더를 올바르게 선택해야 합니다. 공구 선택의 일반 원칙은 다음과 같습니다. 설치 및 조정이 쉽고 강성이 좋으며 내구성과 정밀도가 높습니다. 가공 요구 사항을 충족한다는 전제 하에 공구 가공의 강성을 개선하기 위해 더 짧은 공구 홀더를 선택하십시오. 다음은 절삭 공정 분류에 따른 특정 공구 선택에 대한 몇 가지 기본 원칙에 대한 설명입니다.
선회 티멍청아
선삭 공구는 특정 선택에서 선삭 공구 막대와 카바이드 인서트의 선택으로 나뉩니다. 선삭 공구는 모든 CNC 공구 중 가장 표준화되어 있습니다. 그 중 일반적인 외부 원, 내부 구멍, 단면 및 프로파일 가공 공구 카바이드 인서트는 거의 완전히 보편적입니다. 따라서 공구 막대는 품질이 좋고 사양과 종류가 완벽하며 납품이 빠른 일부 대기업에서 선택해야 합니다.
동시에 대기업의 공구 부속품은 보장됩니다. 공구 막대의 전체 사용 주기 동안 많은 부속품이 필요하다는 것을 알아야 합니다. 일부 소규모 회사의 제품은 종종 변경됩니다. 터닝 공구 부속품을 구매할 수 없으면 폐기할 수밖에 없습니다. 인서트는 가공된 제품의 특성을 기반으로 합니다. 실제 절삭 비교 후 비용 대비 성능이 더 높은 제품을 선택하고 새로운 소재 블레이드가 나타나면 공구 막대를 변경하지 않고 사용할 수 있습니다.
그루빙 도구의 다양성은 매우 낮고 각 회사의 제품은 거의 보편적이지 않습니다. 따라서 선택하기 전에 절단 실험을 한 다음 비교한 후 선택해야 합니다.
교련 티멍청아
CNC 장비의 스핀들 속도와 가공 정확도는 매우 높으므로 드릴링 시 초경 공구를 사용하여 드릴링의 절삭 효율을 높이십시오. 일반적으로 U 드릴을 사용할 수 있는 경우 일체형 합금 드릴 비트를 사용하지 마십시오. 가공 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 드릴 비트의 연삭 공정을 절약하고 공구 교체를 간소화할 수 있습니다. 공작 기계가 제한되는 경우 초경 인서트를 사용하십시오.
코팅된 탭을 스레드 가공에 사용해 보세요. 그러면 가공 속도가 20%~30%까지 빨라질 수 있습니다. 국산 탭의 품질은 일반적으로 좋지 않기 때문에 수입 탭을 적절히 선택하거나 중국에서 고성능 소재를 사용하여 비표준 맞춤 제작을 할 수 있습니다.
지루한 티멍청아
보링 공구는 거친 보링 공구와 정밀 보링 공구로 구분됩니다.
거친 보링 중에 제품 배치가 크고 구멍 구조가 복잡한 경우(예: 계단 구멍) 비표준 보링 도구를 사용하도록 선택할 수 있습니다. 제조업체가 가공된 구멍의 구조에 따라 여러 개의 절삭날이 있는 도구를 설계하게 하여 복잡한 구멍의 거친 가공을 가공 중에 한 번에 완료할 수 있습니다.
미세 보링 도구는 모든 CNC 도구 중에서 가장 복잡하고 정밀한 도구이며, 물론 가장 가치 있는 도구이기도 합니다. 선택 시 세 가지 사항을 유의해야 합니다. 첫째, 보링 도구의 크기 조정은 정확해야 하며, 도구 조정 후의 크기는 가공된 구멍에 정확하게 반영되어야 합니다. 그렇지 않으면 정밀 구멍을 가공할 수 없습니다. 둘째, 보링 도구의 정확도는 장기간 유지되어야 합니다. 셋째, 보링 도구의 사양은 완벽해야 합니다. 예를 들어, 작은 구멍 보링 도구에는 다양한 크기와 다양한 보링 깊이의 보링 바가 장착되어 있어야 합니다.
갈기 씨전적인
카바이드 엔드밀 가공에서 가장 비싼 도구입니다. 동시에, 그들은 또한 가장 높은 금속 제거율을 가진 도구입니다. 최대 생산 효율을 달성하기 위해 작은 직경, 밀도가 높은 이빨 도구를 선택해 보세요. 동시에, 사용되는 합금 인서트는 가공 비용을 최소화하기 위해 여러 개의 절삭 날이 있어야 합니다. 대량으로 사용하기 전에 여러 가공 비교와 현장 가공 실험을 수행하고 가공 결과에 따라 가장 비용 효율적인 밀링 커터를 선택해야 합니다.
도구 시간연장자
머시닝 센터에서는 다양한 툴이 툴 매거진에 설치되고, 툴 선택 및 툴 변경 작업은 프로그램 규정에 따라 언제든지 수행할 수 있습니다. 따라서 드릴링, 보링, 확장, 밀링 및 기타 공정에 사용되는 표준 툴을 공작 기계 스핀들 또는 툴 매거진에 빠르고 정확하게 설치할 수 있도록 표준 툴 홀더를 사용해야 합니다. 프로그래머는 프로그래밍 중에 툴의 반경 및 축 치수를 결정하기 위해 공작 기계에 사용되는 툴 홀더의 구조적 치수, 조정 방법 및 조정 범위를 이해해야 합니다.
현재 우리가 사용하는 수입 또는 국산 가공 센터의 툴 홀더 대부분은 일본 MAS403BT 표준을 채택하고 있지만 일부 수입 장비도 ANSIB5.50CAT 표준을 채택하고 있습니다. 테이퍼 섕크 크기는 30, 35, 40, 45, 50, 60입니다. 일반적으로 사용되는 국산은 BT40 및 BT50 섕크입니다. 다양한 제조업체의 생산 샘플에는 거의 모든 툴 홀더 형태가 포함되어 있지만 대부분 제조업체는 BT40 및 BT50 섕크만 재고로 보유하고 있습니다. 따라서 공작 기계를 주문할 때 툴 홀더의 형태를 결정하는 것이 매우 중요합니다. 범용 툴 홀더를 사용하고 회사 내에서 모든 공작 기계는 표준 툴 홀더를 사용해야 합니다. 이런 식으로 공작 기계의 툴 홀더를 장착하고 공작 기계 간에 툴을 빌리고 백업 툴을 사용하는 것이 비교적 간단합니다.
경제적인 CNC 공작기계 가공에서 공구의 날카로움, 측정, 교체는 대부분 수작업으로 이루어지며 시간이 오래 걸리므로 공구 배열 순서를 합리적으로 정해야 합니다. 일반적으로 다음 원칙을 따라야 합니다.
- 도구의 수를 최소화하세요.
- 공구가 클램핑된 후에는 수행할 수 있는 모든 처리 단계를 완료해야 합니다.
- 거친 가공용 도구와 정밀 가공용 도구는 크기가 같은 도구라 하더라도 별도로 사용해야 합니다.
- 먼저 밀링을 한 후에 드릴링을 합니다.
도구의 내구성과 정확성은 도구 가격과 밀접한 관련이 있습니다. 대부분의 경우 좋은 도구를 선택하면 도구 비용이 증가하지만 이로 인해 처리 품질과 처리 효율성이 향상되면 전체 처리 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 도구의 개발은 날이 갈수록 변화하고 있습니다. 매년 많은 새로운 도구와 새로운 처리 방법이 등장합니다. 우리는 과감하게 시도해야 합니다. 기술의 향상은 처리 효율성을 크게 향상시킬 것입니다.
가공 효율성 향상
가공 공정에서 절삭량의 합리적인 선택은 가공 효율을 개선하는 데 중요한 요소입니다. 절삭량의 합리적인 선택 원칙은 다음과 같습니다. 거친 가공에서는 일반적으로 생산성을 개선하는 데 중점을 두지만 경제성과 가공 비용도 고려해야 합니다. 준정삭 및 정삭에서는 가공 품질을 보장한다는 전제 하에 절삭 효율, 경제성 및 가공 비용을 고려해야 합니다. 카운티 값은 공작 기계 설명서 및 절삭량 설명서에 따라 결정해야 하며 경험과 결합해야 합니다. 다음 요소를 구체적으로 고려해야 합니다.
절삭 깊이 ap. 공작 기계, 작업물 및 공구의 강성이 허용할 때 ap는 가공 여유와 같으며, 이는 생산성을 개선하는 효과적인 척도입니다. 부품의 가공 정확도와 표면 거칠기를 보장하기 위해 일반적으로 마무리를 위해 일정 여유를 남겨야 합니다. CNC 공작 기계의 마무리 여유는 일반 공작 기계보다 약간 작을 수 있습니다.
절삭 폭 L. 일반적으로 L은 공구 직경 d에 비례하고 절삭 깊이에 반비례합니다. 경제적인 CNC 공작 기계의 가공 공정에서 L의 일반적인 범위는 L=(0.6~0.9) d입니다.
절삭 속도 V. 절삭 속도를 높이는 것도 생산성을 향상시키는 효과적인 대책이지만 절삭 속도와 공구 내구성의 관계는 비교적 가깝다. 절삭 속도가 증가함에 따라 공구 내구성이 급격히 떨어지므로 절삭 속도의 선택은 주로 공구 내구성에 달려 있다. 또한 절삭 속도는 가공 재료와도 밀접한 관련이 있다. 예를 들어, 엔드밀 합금 30Cr Ni2MO VA를 밀링할 경우 절삭 속도는 약 8m/min입니다. 동일한 엔드밀을 사용하여 알루미늄 합금을 밀링할 경우 절삭 속도는 200m/min 이상으로 선택할 수 있습니다.
다양한 도구 제조업체에서 제공하는 도구의 절삭 속도는 크게 다릅니다. CNC 장비의 성능을 최대한 활용하고 처리 효율성을 개선하기 위해 가능한 한 절삭 속도가 빠른 도구를 선택해야 합니다. 예를 들어, 드릴링 처리에서는 선택할 수 있는 U 드릴 비트가 두 개 있습니다. 이송은 동일하지만 하나는 1000rpm의 속도를 사용하고 다른 하나는 3000rpm의 속도를 사용합니다. 분명히 드릴링 효율성의 비율은 1:3으로 매우 다릅니다. 실험 결과 절삭 속도를 20%만큼 높이면 부품당 총 비용이 15%만큼 감소합니다. 절삭 속도를 낮추고 도구 수명을 50%만큼 늘리면 부품당 총 처리 비용이 1%만큼만 감소합니다.
스핀들 속도 n (r/min). 스핀들 속도는 일반적으로 절삭 속도 v에 따라 선택됩니다. CNC 공작 기계의 제어판에는 일반적으로 스핀들 속도 조정(배율기) 스위치가 장착되어 있어 가공 프로세스 중에 정수 배수로 스핀들 속도를 조정할 수 있습니다.
이송 속도 Vf. Vf는 부품의 가공 정확도 및 표면 거칠기 요구 사항과 공구 및 작업물 재료에 따라 선택해야 합니다. V를 늘리면 생산 효율성도 향상될 수 있습니다. 표면 거칠기 요구 사항이 낮으면 V가 커야 합니다. 가공 중에 Vf는 기계 제어판의 조정 메커니즘을 통해 수동으로 조정할 수 있지만 최대 이송 속도는 장비 강성 및 이송 시스템 성능에 따라 제한됩니다.
CNC 밀링 공구의 선택은 다양한 영향 요인을 종합적으로 고려한 결과입니다. 기본 원칙을 따른다는 전제 하에 구체적인 상황에 따라 적절한 공구를 선택합니다. 동시에 선택한 공구 및 장비의 실제 조건과 결합하여 처리 매개변수를 합리적으로 선택하여 처리 효율을 극대화하고 총 처리 비용을 줄입니다. 동시에 당시에 가장 좋다고 여겨지는 선택은 항상 변하지 않으며 처리 및 새로운 처리 방법 및 공구의 개발에서 발생하는 문제에 따라 시간이 지남에 따라 조정해야 합니다.
