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기타- 알루미늄 부품가공용 소경 커터
 
 
월간 기계기술기자 | 2006.01.01 | 2006년 1월호
 
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2010년도의 지구온난화 방지계획은 각 산업 및운송, 민생의 각 부문에 있어서 현재 큰 테마로 부각되고 있다. 특히 자동차 산업에 있어서는 리사이클 촉진, 부품의 경량화 및 소형화에 의한 연비 개선이 급속도로 추진되고 있어 지구온난화 방지 의식을 높여가고 있다. 이같은 환경문제에 대응하기 위해 많은 자동차산업 분야에서는 경량화를 추진하고 있어 알루미늄 부품이 증가하는 경향<그림 1>에 있다.
  본고에서는 자동차 알루미늄 부품가공용 소형 커터 HPC를 소개한다.
  알루미늄은 동일한 체적에서의 강도비율이 철의 2배이고 중량이 약 1/3이기 때문에 부품의 경량화가 가능하여 연비향상에 도움이 되는 재료이다.
 그 알루미늄 가공에 관해서는 경도가 낮기 때문에 절삭하기가 용이할 것이라고 생각하기 쉬운데 절삭시에는 날끝의 용착으로 인해 가공 면조도나 칩처리 성능이 악화된다. 그러므로 알루미늄(합금 포함)과의 친화성이 낮은 공구 재료를 선정할 필요가 있다.
  현재 가장 친화성이 낮은 공구 재료는 PCD(Polly Crystalline Diamond) 공구이다. 최근에는 알루미늄의 강도를 향상시키기 위해 Si 첨가량이 높은 피삭재가 많아졌기 때문에 초경 공구보다도 내마모성이 우수한 PCD공구가 주류로 되어가고 있다.
  한편 알루미늄 부품의 가공기는 해마다 대형 양산기(量産機)에서, 공정집약을 도모한 1회 준비로 전(全)가공을 보충하는 CNC 복합선반, 스페이스 절감 대응용 소형 머시닝센터로 옮겨가고 있다.
  어느 쪽이든 ATC 툴 포트의 간격이 좁아 대형 커터에서는 인접한 포트를 사용하기에 어려움이 있다. 그리고 아버도 소형화(BT50→BT40→BT30…)로 되고 있어 그 아버에 대응할 수 있는 소경 사이즈 커터의 요구가 높아지고 있다.
  소경 커터의 이점은 다음과 같다.
  •공구 교환시간의 단축(소형·경량화)
  •최고 회전수까지 도달하는 시간 단축(소형·경량화)
  •가공 거리 단축에 따른 가공시간 단축 <그림 2>
  이번에 소개하는 NTK-HPC 커터는 종전의 커터 지름 ø40~ø63보다도 더욱 소경 사이즈인 ø20~ø35를 라인업하여 고능률화의 요구에 대응한 상품이다<그림 3>.
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1. NTK-HPC커터의 특징
NTK-HPC 커터의 특징에 대해 소개한다 <그림 4>.
 ① 커터의 균형있는 설계로써 분당 18,000회전수까지의 고속 영역에 대응할 수있다.
 ② 다(多)날 사양에 의한 고이송 가공에서의 고능률화
 ③ 직(直)부착 보디로 날끝 조정 없이 세팅할 수 있다.
 ④ 소형이기 때문에 공구 교환이 용이하다.
 ⑤ 내부 급유방식을 표준으로 채택함
 ⑥ 절삭부하 경감 및 면조도 향상을 목적으로 하는 전용 팁 형상의 표준화
  이번에 개발한 소형 커터는 고속으로 사용할 수있고 또한 다날 사양을 채택하고 있기 때문에 고능률 향상을 도모할 수 있는 점이 큰 특징이다.
2. 팁 형상의 특징
종전의 팁 형상<그림 5>에서는 소형 부품가공을할 때 절삭부하가 증가하여 가공 공작물에 채터링 흔적을 볼 수 있었다. 그 채터링 흔적을 억제할 목적으로 저저항용 팁 형상을 개발하였다<그림 6>.그 저저항용 팁은 반지름 방향으로 경사각이 만들어지고 축방향으로는 커터가 경사각을 가져다주는 구조로 되어 있다.
  경사각·포지티브각을 가짐으로써 절삭 부하를 줄일 수 있게 되었다(사내비로 10~15% 주축 부하를 줄일 수 있음).
  그리고 바닥날에는 면조도 향상을 목적으로 하는 와이퍼 날이 달려있어 고이송 조건 하에서도 면조도를 향상시킬 수 있게 되었 다<그림 7>, <그림 8>.
  사용하는 PCD 공구에 관해서는 절삭날 길이를 4mm에 설정함으로써 절입량이 많은 공작물, 고저(高低) 단차가 있는 부품가 공이 용이해졌다. 통상적으로는 절입량이 증가하면 절삭저항이 증가하여 채터진동으로 인한 면조도 악화로 이어지나 저저항용 팁을 사용함으로써 절입량이 깊어져도 면조 도에 대한 악영향을 볼 수 없었다<그림 9>.
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3. 소경 커터의 특징
종전에는 PCD 공구를 세팅할 때 다이얼 게이지 등의 접촉식 계측기를 필요로 해서 팁을 교환할 때는 작업부하가 커지는 요인으로 거론되었다. 이번에는 직부착으로 된팁 세팅을 채택했기 때문에 날끝의 위치맞 추기를 할 필요가 없어 팁을 교환하기가 쉬워졌다. 그리고 표준으로 내부 급유방식을 적용하고 있기 때문에 가공점에 급유할 수있어 가공 면조도가 향상되는 특징을 가진 상품이다.
4. 가공사례
사용자측에서 실시한 HPC 가공사례를 소개한다<그림 10>, <그림 11>. 이번에 개발한 HPC 시리즈는 일본에서는 자동차 업계를 중심으로 현행 납땜 타입의 소경 커터에서부터 전환이 가속화되었는데 최근에는 해외공장에서 채택률이 증가하고 있다.
  이것은 용이한 세팅·반복 정밀도의 안정 이라는 점을 큰 이점으로 들 수 있다.
  앞으로도 국내와 해외에서 폭넓게 사용될수 있는 상품을 개발해 갈 것이다.
넓은 적용범위 : AD타입 인서트
 한국발터
각기 다른 반경을 지니는 다양한 종류의 공작물 가공을 위해, 발터는 Xtra·tecⓇ직각밀링 커터와 포큐파인 커터에 두루 적용하는 시스템 인서트를 공급한다. 이 인서 트는 코너반경이 다양하고 칩 브레이크 형상과 재종이 풍부하므로 거의 모든 공작물에 적용할 수 있을 정도로 적용범위가 넓다.

 
TAG :  소경  커터
 
 
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