CNC 터닝의 채터링은 가공 부품의 품질과 제조 공정의 효율성에 큰 영향을 미칠 수 있는 일반적이고 골치 아픈 문제입니다. CNC 터닝 공급업체로서 저는 고객과 생산 운영에 있어 잡담으로 인한 어려움을 직접 목격했습니다. 이번 블로그에서는 저의 경험과 업계 지식을 바탕으로 CNC 터닝에서 잡담을 일으키는 다양한 요인에 대해 자세히 알아보겠습니다.
1. 기계 - 도구 역학
공작 기계와 절삭 공구 사이의 상호 작용은 채터링에 기여하는 주요 요소입니다. 공작기계 자체에는 고유 진동수가 있습니다. 절단 과정에서 이 고유 진동수 또는 그 근처에 힘이 생성되면 공진이 발생하여 심각한 채터링이 발생합니다.
- 구조적 강성: 공작기계 구조의 강성은 중요한 역할을 합니다. 구조적 강성이 낮은 기계는 진동이 발생하기 쉽습니다. 예를 들어, CNC 선반의 베드가 충분히 단단하지 않으면 절삭력에 의해 휘어질 수 있습니다. 이러한 휘어짐으로 인해 절단 도구가 의도한 경로에서 벗어나게 되어 절단이 고르지 않게 되고 떨림이 발생할 수 있습니다. CNC 터닝 공급업체로서 우리는 보다 안정적인 절단 작업을 위해 고객에게 고강성 기계를 권장하는 경우가 많습니다.
- 스핀들 역학: 스핀들은 또 다른 중요한 구성 요소입니다. 스핀들의 균형이 맞지 않으면 진동이 절삭 공구에 전달될 수 있습니다. 스핀들 베어링이 마모되거나 손상되면 불규칙한 회전 운동으로 이어져 채터링이 발생할 수도 있습니다. 또한 스핀들 속도는 핵심 매개변수입니다. 기계의 고유 진동수를 자극하는 속도로 스핀들을 작동하면 공구 시스템이 떨림을 유발할 수 있습니다. 우리는 항상 우리의CNC 터닝 서비스 알루미늄 부품채터링 위험을 최소화하기 위해 최적화된 스핀들 속도로 생산됩니다.
2. 절삭공구 특성
절삭 공구의 설계와 상태는 채터링 발생에 직접적인 영향을 미칩니다.
- 공구 형상: 경사각, 여유각, 노즈 반경 등 절삭 공구의 형상이 절삭력에 영향을 미칩니다. 부적절한 형상의 공구는 과도한 절삭력을 발생시켜 진동을 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 경사각이 크면 절삭력이 줄어들 수 있지만, 너무 크면 공구가 약해지고 채터링 가능성이 높아질 수 있습니다. 반면, 작은 노즈 반경은 날당 이송 속도를 높일 수 있지만 절삭력과 채터링 위험도 증가할 수 있습니다.
- 공구 마모: 절삭공구가 마모되면 절삭성능이 저하됩니다. 절삭날의 마모로 인해 절삭력이 고르지 않아 진동이 발생할 수 있습니다. 마모된 공구는 구성인선(BUE) 형성을 유발하여 절삭 공정을 더욱 방해하고 떨림을 유발할 수도 있습니다. 공구 마모로 인한 떨림을 방지하기 위해서는 정기적인 공구 점검 및 교체가 필수적입니다. 우리는 생산할 때 공구 상태에 세심한 주의를 기울입니다.CNC 회전 스테인레스 스틸 부품, 스테인레스강은 공구 마모를 가속화할 수 있는 상대적으로 가공하기 어려운 재료이기 때문입니다.
3. 공작물 재료 특성
공작물 재료의 특성도 CNC 터닝 시 채터링에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 재료 경도: 일반적으로 단단한 소재일수록 더 높은 절삭력이 필요합니다. 공작기계 시스템이 이러한 높은 힘을 처리할 수 없으면 채터링이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 경화강을 선삭할 때 절삭력은 알루미늄 선삭에 비해 훨씬 더 큽니다. 그러기 위해서는 떨림을 방지하기 위해 더 견고한 기계와 적합한 절단 도구가 필요합니다.
- 물질적 불균질성: 일부 재료는 경도, 입자 크기 등의 불균일한 미세 구조를 가질 수 있습니다. 절삭 공구가 이러한 불균일성을 만나면 절삭력이 갑자기 변하여 진동과 떨림이 발생할 수 있습니다. 우리의 생산에서는구리 CNC 회전 부품, 구리는 상대적으로 부드러운 재료이지만 채터링을 방지하려면 어느 정도 재료 균일성을 보장해야 합니다.
4. 절단 매개변수
절삭 속도, 이송 속도, 절삭 깊이 등 절삭 매개변수를 선택하는 것은 채터링을 방지하는 데 중요합니다.
- 절단 속도: 앞서 언급한 바와 같이 공작기계 시스템의 고유진동수에 가까운 속도로 스핀들을 작동시키면 채터링이 발생할 수 있습니다. 절삭 속도는 칩 형성 과정에도 영향을 미칩니다. 부적절한 절삭 속도는 길고 연속적인 칩과 같은 비정상적인 칩 형성을 초래하여 절삭 공정을 방해하고 진동을 유발할 수 있습니다.
- 이송 속도: 이송률이 높으면 생산성이 높아지지만, 절삭저항도 높아집니다. 기계 - 공구 - 공작물 시스템의 이송 속도가 너무 높으면 채터링이 발생할 수 있습니다. 반대로 이송 속도가 매우 낮으면 공구가 가공물을 자르지 않고 마찰하여 열 발생이 증가하고 떨림이 발생할 수 있습니다.
- 절입량: 절입량이 클수록 절삭저항이 증가합니다. 공작기계 시스템이 이러한 힘을 견딜 만큼 견고하지 않으면 소음이 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 안정적인 절삭을 위해서는 최적의 절입량을 찾는 것이 필수적입니다. 우리는 항상 새로운 프로젝트마다 절단 매개변수 최적화 테스트를 실시하여 선택된 매개변수가 채터링의 위험을 최소화하는지 확인합니다.
5. 고정 및 공작물 고정
채터링을 방지하려면 적절한 고정 장치와 작업물 고정이 필수적입니다.
- 불충분한 클램핑: 공작물이 척이나 고정 장치에 단단히 고정되지 않으면 절단 과정에서 움직일 수 있습니다. 이러한 움직임은 절삭력에 급격한 변화를 일으키고 떨림을 유발할 수 있습니다. 예를 들어 벽이 얇은 가공물을 제대로 고정하지 않으면 절삭력에 의해 변형되어 절단이 불안정해지고 떨림이 발생할 수 있습니다.
- 고정물 디자인: 치구의 디자인도 작업물의 안정성에 영향을 미칩니다. 잘못 설계된 고정 장치는 적절한 지지력을 제공하지 못하여 작업물이 진동할 수 있습니다. CNC 터닝 프로젝트를 위한 고정 장치를 설계할 때 안정적이고 안전한 고정을 보장하기 위해 공작물의 모양, 크기 및 재질을 고려합니다.
결론
CNC 터닝의 채터링은 기계-공구 역학, 절삭 공구 특성, 공작물 재료 특성, 절삭 매개변수 및 고정 장치를 포함한 여러 요인으로 인해 발생하는 복잡한 문제입니다. CNC 터닝 공급업체로서 당사는 이러한 요인을 이해하고 채터링 발생을 최소화하기 위한 적절한 조치를 취하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 고강성 기계를 사용하고, 적합한 절삭 공구를 선택하고, 절삭 매개변수를 최적화하고, 적절한 공작물 고정을 보장함으로써 우리는 최소한의 떨림으로 고품질 가공 부품을 생산할 수 있습니다.
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참고자료
- 알틴타스, Y. (2000). 제조 자동화: 금속 절단 역학, 공작 기계 진동 및 CNC 설계. 케임브리지 대학 출판부.
- 쇼, 엠씨 (2005). 금속 절단 원리. 옥스포드 대학 출판부.
- 트렌트, EM, & Wright, PK (2000). 금속절단. 버터워스 - 하이네만.
