CNC 선반을 마주하다 - 단단한 재료를 다루는 방법은 무엇입니까?

2025-11-26 09:14:07

CNC 선반을 마주보며 – 단단한 재료를 다루는 방법

소개

CNC 선반은 원통형 부품을 만들기 위해 정밀 가공에 사용되는 매우 다양한 기계입니다. CNC 선반에서 수행되는 가장 일반적인 작업 중 하나는 공작물을 회전축에 수직으로 절단하여 평평한 표면을 만드는 페이싱 작업입니다. 그러나 경화강, 티타늄, 인코넬 및 기타 고강도 합금과 같은 단단한 재료를 가공하는 것은 높은 경도, 마모성 및 내열성으로 인해 독특한 과제를 안겨줍니다.

이 가이드에서는 최적의 결과를 얻기 위한 공구 선택, 절단 매개변수, 기계 설정 및 문제 해결 기술을 다루면서 CNC 선반에서 단단한 재료를 직면하는 모범 사례를 살펴봅니다.

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경질 재료 가공의 과제

경질 재료는 다음을 포함하여 CNC 터닝 작업에 여러 가지 어려움을 안겨줍니다.

1. 높은 절삭력 – 단단한 재료는 절삭하는 데 더 많은 힘이 필요하므로 공구 마모와 기계 응력이 증가합니다.

2. 과도한 열 발생 - 고온은 공구 성능 저하 및 가공물 변형을 초래할 수 있습니다.

3. 공구 마모 및 치핑 – 단단한 재료는 마모성이 있어 공구 마모를 가속화하고 가장자리 치핑을 유발합니다.

4. 표면 마감 불량 – 가공 매개변수가 부적절하면 표면이 거칠거나 떨림 자국이 생길 수 있습니다.

5. 가공 경화 – 일부 합금(예: 스테인리스강, 인코넬)은 가공 중에 경화되어 후속 절단이 더 어려워집니다.

이러한 문제를 극복하기 위해 기계 기술자는 툴링, 절삭 매개변수 및 가공 전략을 최적화해야 합니다.

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단단한 재료를 직면하기 위한 도구 선택

단단한 재료에 대한 성공적인 페이싱 작업을 위해서는 올바른 절단 도구를 선택하는 것이 중요합니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다.

1. 도구 재료

- 카바이드 인서트 – 경도와 내열성으로 인해 가장 일반적인 선택입니다. TiAlN(티타늄 알루미늄 질화물) 또는 AlTiN(알루미늄 티타늄 질화물) 코팅 재종은 내마모성을 향상시킵니다.

- 서멧 인서트 - 경화강의 마감 작업에 적합하며 내마모성이 우수합니다.

- 세라믹 인서트 – 초합금(예: 인코넬, 하스텔로이)의 고속 가공에 이상적이지만 단속 절삭에서는 부서지기 쉽습니다.

- CBN(입방정 질화붕소) 인서트 – 극도의 경도와 열 안정성으로 인해 경화강(HRC 45+) 가공에 가장 적합합니다.

- PCD(다결정 다이아몬드) 인서트 – 텅스텐 카바이드와 같은 비철 경질 재료에 사용됩니다.

2. 도구 형상

- 포지티브 경사각 – 절삭 부하를 줄이고 칩 배출을 향상시킵니다.

- 날카로운 절삭날 - 구성인선(BUE)을 최소화하고 표면 조도를 향상시킵니다.

- 강력한 인서트 형상 - 강화된 모서리를 갖춘 두꺼운 인서트는 단단한 재료의 치핑을 방지합니다.

- 칩 브레이커 – 칩 형성을 제어하고 공구 막힘을 방지합니다.

3. 툴 홀더 및 강성

- 견고한 공구 홀더 – 진동과 편향을 최소화합니다(예: Capto, HSK 또는 고강도 보링 바).

- 짧은 오버행 – 공구 편향을 줄여 정확도를 높입니다.

- 진동방지 공구 홀더 - 하드 터닝 시 진동을 흡수하는 데 도움이 됩니다.

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경질 재료에 대한 최적의 절단 매개변수

효율적인 가공을 위해서는 올바른 절삭 속도, 이송 속도 및 절삭 깊이를 선택하는 것이 중요합니다.

1. 절삭 속도(SFM 또는 m/min)

- 경화강(HRC 45-65) – CBN 인서트 포함 50-150 SFM(15-45m/min).

- 티타늄 합금 – 카바이드 또는 세라믹 인서트 포함 100-250 SFM(30-75m/min).

- 인코넬 및 초합금 – 세라믹 또는 카바이드 인서트 사용 시 50-150 SFM(15-45m/min).

- 스테인리스강 – 코팅된 카바이드가 포함된 150-300 SFM(45-90m/min).

참고: 속도가 낮을수록 열이 감소하지만 도구 압력이 증가할 수 있습니다. 속도가 높을수록 생산성이 향상되지만 열 손상 위험이 있습니다.

2. 이송 속도(IPR 또는 mm/rev)

- 황삭 – 0.005-0.015 IPR(0.1-0.4mm/rev).

- 마무리 – 0.002-0.008 IPR(0.05-0.2 mm/rev).

이송 속도가 너무 높으면 공구 마모가 증가합니다. 너무 낮으면 마찰이 발생하고 표면 마감이 불량해질 수 있습니다.

3. 절입량(DOC)

- 황삭 – 0.020-0.100"(0.5-2.5mm).

- 마감 – 0.005-0.020"(0.1-0.5mm).

깊게 절단하면 가공 시간이 단축되지만 더 견고한 설정이 필요합니다.

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경질 재료의 가공 전략

1. 열 축적 최소화

- 절삭유 또는 에어 블래스트 사용 - 열 균열을 방지하고 공구 수명을 연장시킵니다.

- 고압 절삭유(HPC) – 칩 배출 및 냉각 기능이 향상됩니다.

- 펙 페이싱 – 간헐적인 절단으로 열 축적이 줄어듭니다.

2. 진동 및 채터링 감소

- 강성 증가 – 긴 작업물에는 안정된 받침대나 심압대 지지대를 사용하십시오.

- 오버행 방지 - 공구를 터렛에 최대한 가깝게 유지하십시오.

- 완충 기술 – 진동 방지 도구 홀더 또는 조정된 보링 바.

3. 칩 컨트롤 최적화

- 적절한 칩브레이커 선택 - 가공물을 손상시킬 수 있는 길고 끈끈한 칩을 방지합니다.

- 이송 속도 조정 – 이송이 높을수록 단단한 재료의 칩을 깨는 데 도움이 될 수 있습니다.

4. 공작물 준비

- 사전 선삭(소프트 상태 가공) – 최종 스톡 제거를 줄이기 위해 경화 전에 거의 순 형상에 가깝게 가공합니다.

- 응력 완화 – 가공 전 어닐링 또는 응력 완화를 통해 왜곡을 최소화합니다.

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일반적인 문제 해결

| 문제 | 가능한 원인 | 솔루션 |

|------------|------|-------------|

| 과도한 공구 마모 | 높은 절삭 속도, 부적절한 코팅 | 속도를 줄이고 더 견고한 인서트 재종을 사용하세요 |

| 치핑 또는 파손 | DOC가 너무 높고 인서트 형상이 약함 | 더 강한 인서트를 사용하고 DOC를 줄이세요 |

| 표면 마감 불량 | 낮은 이송 속도, 진동 | 이송 증가, 강성 향상 |

| 가공경화 | 낮은 이송, 절단 대신 마찰 | 이송 속도를 높이고 날카로운 도구를 사용하십시오 |

| 채터 마크 | 강성 부족, 잘못된 속도 | 설정 안정화, RPM 조정 |

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결론

CNC 선반에서 단단한 재료를 가공하려면 공구 선택, 절삭 매개변수 및 가공 전략에 대한 신중한 계획이 필요합니다. 올바른 초경, CBN 또는 세라믹 인서트를 사용하고 속도와 이송을 최적화하며 견고한 설정을 보장함으로써 기계 기술자는 공구 수명을 연장하는 동시에 고품질 마무리를 달성할 수 있습니다. 또한 적절한 절삭유 도포 및 진동 제어는 열 축적 및 떨림과 같은 일반적인 문제를 완화하는 데 도움이 됩니다.

이러한 모범 사례를 따르면 CNC 작업자는 정밀도와 생산성을 유지하면서 단단한 재료를 효율적으로 가공할 수 있습니다. 공구 마모와 표면 품질을 기반으로 지속적인 모니터링과 조정을 통해 가공 성능이 더욱 향상됩니다.

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이 가이드는 CNC 선반에서 단단한 재료를 직면하는 포괄적인 접근 방식을 제공하여 가장 견고한 합금에서도 성공적인 가공 작업을 보장합니다.