CNC 가공에서 공구 수명은 가공 시작부터 공구 끝이 마모될 때까지 전체 공정 동안 공구 끝이 공작물을 절삭하는 시간, 즉 절삭 과정 중 공작물 표면의 실제 길이를 의미합니다.
1. 공구 수명을 향상시킬 수 있을까요?
공구 수명이 15~20분밖에 되지 않는데, 더 늘릴 수 있을까요? 물론 공구 수명은 쉽게 늘릴 수 있지만, 생산 속도를 희생해야 합니다. 생산 속도가 낮을수록 공구 수명 증가 효과가 더 두드러지지만, 생산 속도가 너무 낮으면 가공 중 진동이 발생하여 공구 수명이 오히려 줄어들 수 있습니다.
2. 공구 수명 향상이 실질적으로 어떤 의미가 있습니까?
공작물 가공 비용에서 공구 비용이 차지하는 비중은 매우 작습니다. 생산 속도가 감소하면 공구 수명은 늘어나지만 공작물 가공 시간도 늘어나게 되므로, 공구 하나로 가공되는 공작물 개수가 반드시 증가하는 것은 아니지만 공작물 가공 비용은 증가하게 됩니다.
여기서 정확히 이해해야 할 점은 공구 수명을 최대한 확보하면서 가공물의 수를 최대한 늘리는 것이 합리적이라는 것입니다.
3. 공구 수명에 영향을 미치는 요인
1. 라인 속도
선속도는 공구 수명에 가장 큰 영향을 미칩니다. 선속도가 샘플에 명시된 선속도의 20%를 초과하면 공구 수명이 절반으로 줄어들고, 50%까지 증가하면 5분의 1로 줄어듭니다. 공구 수명을 늘리려면 가공할 공작물의 재질과 상태, 그리고 선택한 공구의 선속도 범위를 알아야 합니다. 각 회사마다 절삭 공구의 선속도가 다르므로, 회사에서 제공하는 관련 샘플을 통해 사전 조사를 한 후 가공 조건에 따라 조정하여 최적의 효과를 얻을 수 있습니다. 황삭과 정삭 시의 선속도 데이터는 서로 다릅니다. 황삭은 주로 여유분을 제거하는 데 중점을 두므로 선속도를 낮춰야 하고, 정삭은 치수 정확도와 표면 조도를 확보하는 데 중점을 두므로 선속도를 높여야 합니다.
2. 절삭 깊이
절삭 깊이가 공구 수명에 미치는 영향은 선속도만큼 크지는 않습니다. 각 홈 유형마다 절삭 깊이 범위가 비교적 넓습니다. 황삭 가공 시에는 최대 여유 제거율을 확보하기 위해 절삭 깊이를 최대한 늘려야 하고, 정삭 가공 시에는 공작물의 치수 정확도와 표면 품질을 확보하기 위해 절삭 깊이를 최소화해야 합니다. 하지만 절삭 깊이는 형상에 맞는 절삭 깊이 범위를 초과해서는 안 됩니다. 절삭 깊이가 너무 크면 공구가 절삭력을 견디지 못해 공구 파손이 발생하고, 절삭 깊이가 너무 작으면 공구가 공작물 표면을 긁거나 압착하여 측면 마모가 심해져 공구 수명이 단축됩니다.
3. 사료
가공 속도 및 절삭 깊이에 비해 이송 속도는 공구 수명에 미치는 영향은 가장 적지만, 가공물의 표면 품질에는 가장 큰 영향을 미칩니다. 황삭 가공 시에는 이송 속도를 높이면 여유 제거율을 높일 수 있고, 정삭 가공 시에는 이송 속도를 낮추면 가공물의 표면 조도가 높아집니다. 따라서 조도가 허용된다면 이송 속도를 최대한 높여 가공 효율을 향상시킬 수 있습니다.
4. 진동
세 가지 주요 절삭 요소 외에도 진동은 공구 수명에 가장 큰 영향을 미치는 요인입니다. 진동의 원인은 공작기계 강성, 공구 강성, 공작물 강성, 절삭 매개변수, 공구 형상, 공구 끝단 호 반경, 날 이완 각도, 공구대 돌출 길이 등 다양하지만, 근본적인 원인은 가공 중 발생하는 절삭력을 견딜 만큼 시스템의 강성이 충분하지 않아 가공 중 공작물 표면에서 공구가 지속적으로 진동하는 것입니다. 따라서 진동을 제거하거나 줄이는 것은 종합적으로 고려해야 합니다. 공작물 표면에서 발생하는 공구 진동은 정상적인 절삭이 아닌 공구와 공작물 사이의 지속적인 충돌로 이해할 수 있으며, 이는 공구 끝단에 미세한 균열과 파손을 유발합니다. 이러한 균열과 파손은 절삭력을 증가시키고, 진동을 더욱 악화시켜 균열과 파손의 정도를 더욱 심화시키며, 결국 공구 수명을 크게 단축시킵니다.
5. 칼날 재질
가공 대상물을 가공할 때, 주로 가공 대상물의 재질, 열처리 요구 사항, 그리고 가공 중단 여부를 고려합니다. 예를 들어, 강철 부품 가공용 날과 주철 가공용 날, 그리고 가공 경도가 HB215인 날과 HRC62인 날이 반드시 동일할 필요는 없습니다. 또한, 간헐 가공과 연속 가공에 적합한 날도 다릅니다. 강철 부품 가공에는 강철 날을, 주조품 가공에는 주조용 날을, 경화강 가공에는 CBN 날을 사용하는 식입니다. 동일한 가공 대상물 재질이라도 연속 가공의 경우 경도가 높은 날을 사용하면 절삭 속도를 높이고 공구 끝단의 마모를 줄이며 가공 시간을 단축할 수 있습니다. 반면, 간헐 가공의 경우에는 인성이 우수한 날을 사용하면 치핑과 같은 비정상적인 마모를 효과적으로 줄이고 공구의 수명을 연장할 수 있습니다.
6. 칼날 사용 횟수
공구를 사용하는 동안 많은 열이 발생하여 날의 온도가 급격히 상승합니다. 냉각수 냉각이나 별도의 가공 처리를 하지 않으면 날의 온도가 낮아지지 않습니다. 따라서 날은 항상 고온 상태에 놓이게 되어 열에 의해 지속적으로 팽창과 수축을 반복하며 미세한 균열이 발생합니다. 처음 날을 가공할 때는 공구 수명이 정상적이지만, 날 사용량이 증가함에 따라 균열이 다른 날로 확산되어 결국 다른 날의 수명까지 단축시킵니다.
게시 시간: 2021년 3월 10일
