[첨단 헬로티]
이와타 치카 (岩田 知佳) 日進공구(주)
1. 서론
최근 흔하게 보는 인력 부족은 많은 기업에 영향을 초래하고 있다. 금형 제작 현장에서도 마찬가지로, 사람의 경험이나 감에 의존하는 부분이 많은 연마 공정을 가급적 줄이기 위해 절삭에서 경면가공에 대한 요구는 계속 높아지고 있다.
동사에서는 PCD 볼 엔드밀에 의한 경면가공을 제안하고 있는데, 실현에는 노하우가 필요하고 아직 과제가 남아 있는 상황이다. 이 글에서는 PCD 볼 엔드밀을 이용한 절삭가공에서, 경면성 향상에 유효한 대응을 소개한다.
2. 쿨런트에 의한 가공 면질의 차이
PCD 볼 엔드밀에 의한 경면가공에서 쿨런트가 미치는 영향을 검증하기 위해 그림 1에 나타낸 다면체 형상(피삭재 : STAVAX 52HRC)에서 쿨런트를 솔류블, 에멀전, 오일미스트, 불수용성 절삭유의 4종류를 이용해 비교 가공을 했다.
사용 공구와 절삭 조건은 표와 같다. 그림 1에 나타냈듯이 불수용성 절삭유 사용 시가 Ra 0.024µm로 면조도 값이 가장 작고, 솔류블 사용 시가 Ra 0.071µm로 면조도 값이 가장 커졌다. 수용성 절삭유(솔류블, 에멀전)의 사용 시에는 면조도 값이 커지는 경향에 있은 것을 확인할 수 있었다. 설비 상의 문제도 있지만, 요구 정도에 대응한 쿨런트를 선택하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
3. 전가공 정도가 다듬질 가공면에 미치는 영향
전가공 정도의 영향을 검증하기 위해 그림 1과 동일한 형상의 다면체 형상(피삭재 : STAVAX 52HRC)에서 중다듬질 시에 2개의 픽피드를 설정(pf : 0.03mm, 0.01mm), 다듬질 시에 대한 영향을 비교했다.
사용 공구와 절삭 조건은 표와 같다. 그림 2에 나타냈듯이 중다듬질 시의 픽피드를 작게 설정하는 편이 다듬질 면조도 Ra의 값이 작아지고, 보다 경면에 가까워진다는 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터 요구 정도에 대응한 적절한 전가공 정도로 하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
4. 흔들림 정도에 의한 가공 면질의 차이
주축 회전 시의 동적 흔들림량이 어느 정도 영향을 미치는지를 검증하기 위해 동일한 머시닝센터를 사용, 동적 흔들림량 차이에 의한 비교 가공을 했다. 그림 3에 나타낸 형상(피삭재 : STAVAX 52HRC)에서 ①동적 흔들림량 4.0µm, ②동적 흔들림량 0.5µm로 다듬질가공을 했다.
절삭 조건은 회전수 40,000min-1, 이송 속도 1,000mm/min, 픽피드 0.005mm, 절삭값 0.005mm이다. 수 µm 정도의 약간의 동적 흔들림량 차이는 있지만, ①은 가공면에 비춰 보이는 스케일의 일부에 일그러짐이 발생하고 있었다. 또한 면조도 값은 ①에서 Ra 0.031µm, ②에서 Ra 0.018µm로 되어 있다. 이 결과로부터 경면가공을 하는데 있어서는 회전 흔들림 정도의 관리가 중요하다고 할 수 있다.
5. 컷 포인트에 대응한 절삭값의 설정
평탄부 등 공구 끝단 부근을 사용하는 형상에서 실제 절삭값을 검증하기 위해 절삭값을 0.002mm와 0.005mm의 2개로 설정, 평면가공을 했다. 결과는 그림 4에 나타냈듯이 절삭값 0.002mm 설정 쪽이 실제 절삭값은 목표값에 가까워진다는 것을 알 수 있었다.
또한 절삭값 0.005mm 설정으로 가공한 면에는 공구의 응착물에 의한 요철을 확인할 수 있었으며, 공구 끝단은 마모되어 있었다. 공구 끝단 부근에서는 응착물에 의한 마모, 공구의 쓰러짐에 의한 잔삭이 발생하기 쉽고, 경면성도 저하하는 것으로 생각된다. 가공 포인트에 대응한 최적의 절삭값 설정이 중요하다고 할 수 있다.
6. 맺음말
PCD 볼 엔드밀에 의한 경면가공 실현에는 많은 요소가 관련되어 있다. 경면성을 실현하기 위해서는 주변 환경, 전가공 정도와 절삭 조건의 조정 등이 포인트가 된다. 동사에서는 보다 고정도의 경면가공을 실현하기 위해 정밀 가공에 필요한 요소와 기술을 앞으로도 제안해 갈 것이다.
