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[코오로이기술센터와 함께하는 Tool Life Solution] 샤프트 가공, 칩 배출이 문제라면?

갑자기 허리가 아프다고 가정해 보자. 평소 겪어 보지 못한 고통에 당황하는 것도 잠시. 인터넷에 ‘허리 통증 원인’ ‘허리가 갑자기 아파요’ 등 나와 꼭 맞는 증상과 해결법을 검색해 본다. 약국에서 파스와 연고를 사서 발라보고 부모님과 주위 사람의 조언을 얻어 각종 민간요법까지 실행한다. 하지만, 그래도 허리가 계속 아프다면? 고민하지 말고 전문의에게 진료를 받아야 한다.

MFG는 작년 9월 시행한 설문조사 결과를 바탕으로 3개월간 문제 해결 특집을 꾸려 절삭 가공을 한다면 누구나 적용할 수 있는 가장 보편적이고 놓치기 쉬운 기본적인 문제를 다뤘다. 제조인들이 질문해준 문제의 해답을 찾기 위해 우리는 여러 공구 업체에 자문했다. 코오로이를 찾았을 때, 특집 관련 답을 전해주면서도 가공 조건에 따라 문제 발생 원인과 해결 방법은 천차만별이라며 한 가지 파일을 건넸다.

파일 속에 담긴 내용은 코오로이기술센터에서 최근 2년간 해결한 절삭 가공 문제들과 해결책을 모은 사례집이다. MFG는 보다 구체적인 가공 조건과 해결책이 담긴 사례집을 활용해 연재 기사를 선보일 예정이다. 절삭공구계의 전문의 코오로이기술센터와 함께하는 첫 번째 연재 기사는 자동차 부품 중 엔진의 전동장치와 차축을 연결하고 차동장치를 통해 동력을 전달하는 샤프트류의 생산성 개선 사례를 다룬다. 샤프트 가공 시 발생할 수 있는 공구 수명, 불량률, 칩 배출 문제를 짚어본다. 외경 정삭, 내경 황삭, 황 ・정삭 등 가공 조건과 솔루션으로 도입된 공구를 살펴볼 수 있으니 샤프트 가공에 문제를 겪고 있다면 집중하시길!

공정 자동화의 걸림돌, 칩 처리 문제 해결

문제: 공정을 자동화하는데 샤프트 가공의 칩 처리 문제가 걸림돌입니다.

답안지: 황, 정삭 가공 시 칩 말림 현상이 발생해 자동화에 문제가 생긴 사례다. 코오로이기술센터는 구간별 칩맵을 파악하고 칩 처리 불량 구간의 툴패스 변경, 피드와 절입량의 변화를 꾀했다. 먼저, 절입량이 변경되는 테이퍼 구간과 절입량이 많은 R5.5 구간의 절입량을 일정하게 만들어 칩 말림 현상이 일어나는 걸 방지하기 위해 황삭 공정을 추가했다. 2차 황삭 공정의 피드 값을 0.15mm/rev에서 0.25mm/rev로 변경하여 칩 말림 방지와 1차 황삭 공정 추가로 발생한 Cycle time의 증가를 상쇄시켰다. 정삭 가공은 절입량이 적고 이송이 느려 얇고 가는 칩이 발생해 끊어지지 않고 길게 늘어져 홀더에 감기는 경향이 있다. 따라서 정삭 여유량을 0.2mm에서 0.4mm로 변경 인서트 Nose R의 2/3 이상이 되도록 하고 피드값을 0.15mm/rev에서 0.18mm/rev로 변경하여 원활한 칩 컬링이 이루어지도록 개선하였다. 구간별 이송량 및 툴패스 변경 그리고 절삭조건 변경 통해 칩 처리가 개선됐고, 칩 뭉침에 의한 공구의 돌발 파손 문제도 개선되어 자동화에 박차를 가할 수 있게 됐다.3-3

플루트를 통한 원활한 칩 배출

문제: 내경 보링바를 사용하여 황삭 가공을 하고 있는데, 칩 처리 문제로 골머리를 앓고 있습니다.

답안지: 먼저 문제의 원인을 파악하기 위해서는 가공 재질을 파악할 필요가 있다. 이 업체가 가공하는 SM45C는 저온 프레스 제품으로, 외피는 경한 특성을 가졌고 내피는 칩 처리가 안되는 특성을 지닌 냉간 단조 재질이다. 연성이 높은 단조 특성상 칩브레이킹이 어려운 데다가, 보링바를 이용한 황삭 가공 시 칩 배출 공간이 협소해 내부 공간에 칩이 뭉쳐 문제가 발생한다. 이는 곧 인서트와 홀더 파손으로 이어진다. 코오로이기술센터는 이 문제를 해결하기 위해 인덱서블 드릴(KING DRILL) 외인부에만 인서트를 장착해, 드릴의 플루트를 통해 칩 배출을 유도했다. 칩 이동 공간의 확보로 칩 배출 문제가 해결됨으로써 인서트와 홀더의 파손성이 개선됐고, 200% 이상 공구 수명이 향상되는 결과를 얻게 됐다.

킹드릴
킹드릴

써메트 CC1500 도입으로 공구 수명 380% 향상

문제: CVD 코팅 공구를 사용해 샤프트의 외경 정삭 가공을 하는 업체입니다. 공구 수명이 너무 짧고 불량률이 줄어들지 않아 고민입니다.

답안지: 코오로이기술센터는 공구 수명을 늘리고, 불량률을 낮추기 위해 기존에 사용하던 CVD 코팅 제품 대비 내마모성이 우수한 써메트 CC1500 제품을 적용했다. CC1500은 CN1500이라는 써메트 재종에 고인성 PVD 코팅을 적용한 제품이다. 써메트는 일반 초경 재질보다 경도가 강하고, 내마모성이 우수해 고속 정삭 가공에 적합하다. 공구가 마모되면 가공 시 가공물의 치수가 변하게 되는데 써메트는 내마모성이 좋아 공구로 사용하게 되면 그만큼 가공물의 치수 변화가 적어 공구 수명이 증가한다. 솔루션 도입 결과 공구 수명이 380% 향상됐고, 가공 중에 발생하는 치수 변화가 줄어들어 효과적으로 불량률이 감소했다.

재종 라인업
재종 라인업
샤프트 가공을 하고 있지만, 기사에 소개된 사례와 가공 조건이 다르다고요? 아니면 겪고 있는 문제가 다른가요? 그렇다면 코오로이기술센터에 직접 연락해보세요! 문제해결을 위한 기술 지원과 제품 테스트까지, 솔루션을 도입하기 전까지 모든 비용은 코오로이기술센터에서 무료로 제공합니다.

 

 

 

About 김란영 기자

따끈한 밥 위에 스팸 한 조각처럼 감칠맛 나는 기사로 여러분의 입맛을 책임지겠습니다. 맛있게 읽으세요 :)