Proposal for micro machining
엔도 타카마사 (遠藤孝政), 치사키 타이토 ( 木泰斗) 日進공구(주)
1. 서론
최근 제조업계에서는 국내외 경쟁이 보다 격화되고 있다. 때문에 각종 제품에는 제품의 소형화나 많은 기능을 갖게 함으 로써 부가가치를 높여 업계 내에서의 차별화를 꾀하는 것이 필 요하게 되었다. 이러한 제품의 양산에는 일반적으로 금형을 사 용하는데, 특히 의료·광학기기 등에서는 내부 부품의 미세화 가 추진되고 있다. 그래서 사용되는 금형이나 부품의 가공 방 법으로서는 에칭 가공이나 빔 가공으로 대응하는 경우가 많지 만 각각 문제점이 몇 가지 존재한다.
동사에서는 절삭가공에 의한 미세 부품이나 미세 금형 제작 (이하 마이크로 가공)에 대응하는 공구로서 2005년 세계 최초 로 표준화한 최소 날지름 10μm의 엔드밀을 발매, 이후 다양한 종류의 마이크로 공구를 제품화해 왔다.
여기서는 마이크로 공구와 가공 사례를 소개하기로 한다.
2. 마이크로 가공에 관해서
동사가 생각하는 마이크로 가공은 그림 1에 나타내듯이 초 정밀 가공과 일반 가공 사이에 위치하고 있다. 초정밀 가공은 장치·주변환경의 정비·고성능 측정기 등이 필요해 막대한 비용이 들었지만, 마이크로 가공은 일반적인 가공으로 사용해 온 고속 머시닝센터를 이용하여 기존 절삭가공 기술을 발전시 킴으로써 대응 가능한 가공이라고 생각한다.
동사에서는 그 툴로서 최소 날지름
10μm로부터 구성되는 엔드밀·드릴인‘마이크로 공구 시리즈’를 표준화하여 발매하 고 있다.또한 마이크로 공구 시리즈의 표준화에 있어 연삭 기술면에 서는 고정도이고 안정된 생산성, 소재면에서는 초경합금, cBN(입방정질화붕소) 각 소재에서의 입자 미세화 등 기술 개 혁이 필수였다. 그렇기 때문에 아래의 항목에 대해 연구를 하 여 제품화에 이르렀다.
① 엔드밀 성능의 좋고나쁨에 영향을 주는 날끝의 예리한 에지를 실현하기 위한 연삭 조건 및 숫돌의 선정
② 날끝의 예리한 에지와 내절손성을 양립시키기 위한 초경 소재, cBN 소재의 선정
③ 생산기계에서 반복 정도 1μm 이하의 확립
이들 항목을 달성함으로써 마이크로 시리즈의 양산을 가능하게 하고 있다.
3. 마이크로 공구 소개
동사에서 발매하고 있는 마이크로 공구 시리즈는 다양한 가 공 형태에 대응하기 위해 여러 종류를 라인업하고 있다. 그 개 요를 표 1에 나타낸다. 스퀘어 엔드밀·볼 엔드밀에는 공구 소 재가초경합금인‘NSME 100/NSME 230’,‘ NSMB 100’과 cBN 소재를 이용함으로써 고경도재 가공을 가능하게 한 ‘SMEZ 120’,‘ SMB 120’이있다.
그리고 드릴에는 논코트 타입의‘NSMD/NSMD-S’와 마 이크로 공구 전용으로 개발된‘무한 마이크로 코팅’을 실시한 ‘NSMD-M/NSMD-MS’가 있다.
4. 가공 사례
(1) 마이크로 유로(코어 형상) 다듬질가공
그림 2에 나타내는 유로(코어 형상)의 다듬질가공을 STAVAX(52HRC SUS 420 J2)에 대해 실시했다. 사용 공구 는 SMEZ 120
0.1mm(cBN 1매날 스퀘어 엔드밀). 황삭가공 에서부터 중다듬질가공까지는 별도의 공구로 가공하고 있다. 다듬질가공 시의 절삭 조건을 표 2에나타낸다.결과, 가공면의 표면조도는 Rz 0.96μm였다. 또한 유로의 폭 에 관해서는 목표값 0.1mm에 대해 0.096mm로 양호한 수치 를 얻을 수 있었다(측정기 : KEYENCE제 VK 9500).
(2) 마이크로 각인
그림 3에 나타내는 각인(캐비티 형상)의 가공을 STAVAX (52HRC SUS 420 J2)에 대해 실시했다. 사용 공구는 SMEZ 120
0.03mm(cBN 1매날 스퀘어 엔드밀). 절삭 조건을 표 3 에 나타낸다.결과, 가공면의 표면조도는 Rz 0.45μm였다. 또한 가공깊이 에 관해서는 목표값 6μm에 대해 실측값은 5μm로 양호한 수치 를 얻을 수 있었다(측정기 : KEYENCE제 VK 9500).
5. 맺음말
마이크로 가공의 제안으로서 마이크로 공구 시리즈와 그 가 공 사례의 일부를 소개했다. 마이크로 공구를 사용함으로써 절 삭가공에서는 지금까지 할 수 없었던 미세 형상가공을 할 수 있는 경우도 나오는 등 절삭가공의 폭을 넓힐 수 있는 효과적 인 수단 중 하나라고 생각한다.
당사에서는 앞으로도 여러 가지 검증을 통해 고객 요구에 대응할 수 있는 제품 개발을 하고자 한다.
엔도 타카마사, 치사키 타이토 : 개발부 연구개발팀
우)981-3408 宮城縣黑川郡大和町松坂平2-7-2
