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기계 공구 및 툴링 관련 고려사항

절삭유의 특징 – 절삭유를 이용한 가공

절삭유의 특징 – 절삭유를 이용한 가공
 

경우에 따라 절삭유 없이 가공(건식 가공)하는 것이 환경 및 비용 측면에서 이점이 될 수 있습니다. 그러나 많은 작업에서는 공차, 표면 품질 및 가공성을 위해 절삭유가 필요합니다. 절삭유가 필요하면 잠재력을 극대화할 수 있도록 최적화해야 합니다.

 

고압 절삭유

대부분 기계의 기본 고압 절삭유 성능은 약 70/80 bar(1015/1160 psi)입니다. 일부 기계는 까다로운 작업 및 소재에서 더욱 높은 압력인 최대 150 bar(2176 psi)의 절삭유를 사용할 수도 있습니다.

선삭 가공과 드릴링 가공 모두에서 도움이 되지만, 주의가 필요합니다.

  • 고압 절삭유용으로 개발된 공구(예: 관통 절삭유 지원 드릴, 목표 지점으로 분사하는 선삭 공구)를 사용할 때만 장점이 발휘됩니다.
  • 선삭 공구에서 칩을 브레이킹하는 데 필요한 절삭유 압력은 노즐 설계, 가공 소재, 절입 깊이 및 이송에 따라 다릅니다.
  • 필요한 절삭유 유량은 압력과 절삭유 홀의 총 절삭유 공급 면적에 따라 달라집니다.

작업별로 최적의 공구와 펌프(압력 및 유량)를 선택하십시오. 올바르게 적용된 고압 절삭유 시스템은 기계 가동률과 금속 절삭 효율이 높아서 투자비용 회수가 빠릅니다.

 

절삭유를 이용한 가공의 장점

고압과 최적화된 절삭 공구 및 퀵 체인지가 결합되어서 이점이 많습니다.

칩 컨트롤

빨간불이 켜지면 생산 시간을 가장 많이 빼앗는 두 가지 요소를 제거하십시오.

  • 기계 작동 중단: 공구나 가공물 주위에 긴 칩이 쌓임
  • 서비스: 칩 컨베이어에 쌓인 칩이 수시간 또는 수일 동안 장비 작동을 중단시킬 수 있습니다.
 
드릴링 가공의 칩 배출

관통 절삭유를 사용하면 플루트의 칩 걸림을 방지해 칩 배출에 도움이 됩니다.

고정 노즐 위치

작업자 설정이 필요하지 않아서 기계 가동률이 향상됩니다.

절삭 속도 증가

금속 절삭 효율이 향상됩니다.

정밀 절삭유와 고압

노즐이 달린 최신 선삭 공구를 이용해 기계의 높은 압력을 통해 고속 절삭유 분사를 할 수 있습니다. 절삭유 분사는 인서트 레이크 측면의 절삭 영역을 향하며, 칩을 들어 올리는 유압식 웨지처럼 작동합니다. 그 결과 인서트와 소재 사이의 밀착 길이가 짧아져 절삭 부하가 감소하고 온도가 낮아지고 칩 컨트롤이 개선됩니다.

 

고압 절삭유의 원리

압력(p): 단위 영역당 힘

  • 파스칼, N/m
  • Bar (1 bar = 0.1 MPa)
  • psi, pounds/in2 (1 bar = 14.5 psi)

저속(v): 단위 시간당 분사량, litre/min (gallon/min)

속도(w): 튜브를 통해 절삭유가 분사되는 속도, m/s (ft/s)

공급 면적을 줄이면 주어진 압력에서 분사 속도가 증가하고 유량이 감소합니다. 최적화된 소직경 노즐을 사용하면 정확한 층류 분사가 가능합니다.

유량 속도 w1
 
 
유량 속도 w1w2>>w1
 

아래 도표에는 압력이 80 bar(1160 psi)로 고정된 상태에서 노즐 직경 대비 필요 유량이 표시되어 있습니다. 소직경 노즐을 사용하면 고속 제트를 분사할 수 있으며 동시에 기존 절삭유 냉각 시스템과 비교하여 필요한 유량과 에너지를 줄일 수 있습니다.


X축: 노즐 수
Y축: 유량, litres/min
 

펌프 요구사항

고압 절삭유를 제대로 사용하기 위한 펌프 요건은 다음과 같습니다.

압력

칩 파쇄를 위해 필요한 압력은 소재 및 절삭 매개변수에 따라 다릅니다. 대부분의 작업에서는 80 bar(1160 psi)면 충분합니다. 인코넬이나 슈퍼 듀플렉스 같이 단단한 소재에는 최대 150 bar(2176 psi)의 고압을 사용합니다.

유량

유량 요건은 절삭유 배출구의 수와 직경에 의해 결정됩니다.

  • 20미크론의 필터를 사용하십시오.
  • 선삭: 1 mm(0.039 inch)의 절삭유 노즐 3 개가 있는 공구 홀더를 사용하는 경우 유량 요건은 공구 위치별로 분당 20리터입니다. 그러나 절삭유를 동시에 사용하는 공구의 수(공구 수 × 분당 20리터)를 고려해야 합니다. 기계의 크기 때문에 순환 시간을 확보하려면 대형 탱크가 필요합니다.
  • 드릴링 가공: 드릴의 절삭유 홀 직경은 드릴 직경에 비례해 증가하기 때문에 대직경 드릴에서는 더 높은 유량이 필요합니다. 압력이 아니라 유량의 양이 목표입니다. 가변 압력 펌프가 권장되며, 가능한 큰 직경의 드릴로 낮은 압력을 사용하는 것이 좋습니다.

  • 드릴 직경20 l/min​​40 l/min​
    ​12​70 bar​​70 bar​
    20​30 bar​​70 bar​
    ​2512 bar​​50 bar​
    ​30​6 bar​23 bar​​
    ​40​1 bar​​3 bar​
    ​601 bar​​
 

절삭유 연결

고압 절삭유 시스템의 장점 중 하나는 절삭유 파이프 세팅 횟수가 줄어든다는 점입니다. 외부 파이프 사용 시 절삭유 위치를 올바르게 세팅하려면 보통 2~3회 세팅해야 합니다. 컨트롤이 불량한 칩이 때때로 파이프에 충격을 주어 정기적으로 다시 세팅해야 하기 때문에 일관되지 않은 공정과 공정 중단이 발생합니다.

정밀 노즐이 장착된 공구 홀더를 사용할 경우 절삭유가 공구에서 절삭날로 고정된 상태로 공급되지만, 이 경우에도 절삭유를 공구 홀더에 연결해야 합니다. 파이프 연결부를 생크 홀더에 연결할 수 있지만, 공구를 교환할 때마다 셋업 시간이 증가하면서 간섭 및 칩 트랩이 발생합니다.

가장 좋은 방법은 플러그 앤 플레이 솔루션인 퀵 체인지를 사용하는 것입니다. 절삭유가 공구 홀더 클램핑 유닛에 지속적으로 공급됩니다. 이러한 해결책과 함께 고압 절삭유를 사용하면 칩 컨트롤 외에도 셋업 시간 감소와 금속 절삭 효율 개선이라는 추가적인 이점이 있습니다.

터닝 센터 및 선반의 절삭유 연결

Coromant Capto® 클램핑 유닛을 이용하면 절삭유가 터릿을 공급되어 기계 외부에서 퀵 체인지와 사전 측정이 가능합니다. 클램핑 유닛은 터닝 센터, 수직 선반, 수평 베드 선반 등 모든 스타일의 선반에서 사용할 수 있으며, 새 클램핑 세트에서는 200 bar(2900 psi)의 압력이 가능합니다.

자동 선반의 절삭유 연결

자동 선반의 절삭유 공급은 터닝 센터에 비해 매우 다양합니다. 슬라이딩 가이드의 지지에는 유제보다 합성 오일이 사용되고 오일이 모든 공구로 동시에 공급됩니다.

대부분의 장비가 고압 펌프와 함께 제공되지만, 툴링을 최적화하지 않으면 절삭유 공급 부위(절삭유 출구 직경 x 출구 수)가 펌프의 유량 용량에 비해 너무 커서 최대 압력에 도달하지 못합니다.

따라서 다음을 통해 공급 부위를 줄이는 것이 중요합니다.

  1. 내부 절삭유 공급 방식의 공구를 사용하고 공구로의 외부 공급을 차단합니다.
  2. 절삭유 공급 부위를 최적화해 필요 유량을 최소화합니다.

QS™ 홀딩 시스템에는 기계에 고정된 스토퍼로 절삭유를 공급하는 공구 홀더가 포함되어 있습니다. QS 공구 홀더 뒤에 있는 절삭유 튜브를 통해 공구 장착과 동시에 절삭유가 노즐로 바로 공급됩니다.

직경이 1 mm(0.039 inch)인 노즐을 통해 정확한 분사가 가능하기 때문에 칩 컨트롤을 개선하고 필요 유량을 최소화할 수 있습니다.

보링 바 셋업 속도를 높여주는 슬리브

EasyFix와 같은 고압 금속 실링 슬리브를 통해 원통형 섕크 보링 바의 신속한 셋업이 가능합니다. 스프링 작동식 볼이 보링 바에 홈을 고정해 수초 안에 센터 위치를 찾을 수 있습니다.

 
 

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