'초정밀 가공'이라는 말을 들으면 가장 먼저 떠오르는 이미지는 깨끗하고 먼지가 없는 작업실과 엄청나게 작은 부품을 만드는 기계입니다. 그것도 일부지만 실제 이야기는 말 그대로 갈팡질팡하고 있습니다. 규모보다는 모든 작업에서 맞서 싸우고 있는 누적된 오류에 대한 것이 더 중요합니다. 많은 상점에서는 최신 CNC가 있기 때문에 이를 수행할 수 있다고 주장하지만 복잡하고 강화된 강철 부품에서 5미크론 미만의 실제 위치 공차를 유지하는 것은 완전히 다른 짐승입니다. 이론적 정밀도가 공구 편향, 열 드리프트 및 재료 메모리의 현실을 충족시키는 곳입니다.
재단: 캐스팅부터 시작됩니다
잘못된 기초에 정밀도를 적용할 수는 없습니다. 이것은 힘들게 배운 교훈입니다. 초기에 우리는 외부는 아름답지만 벽 두께가 일정하지 않거나 고정 장치와 초기 밀링에 이미 몇 시간을 보낸 후에만 나타나는 내부 수축이 있는 일반 주조 공장으로부터 매몰 주조물을 받았습니다. 전체 프로세스가 스크랩이 됩니다. 이것이 전체 체인에 대한 통제가 협상 불가능한 이유입니다. 같은 회사 칭다오창센위안과기유한회사(QSY) 쉘과 매몰 주조를 가공 작업과 통합한다는 올바른 아이디어가 있습니다. 30년 동안 주조 작업을 해오면서 니켈 기반 합금의 입자 구조가 어떻게 형성되는지 이해하고 금형에서 부품의 방향을 조정하여 나중에 가공 응력을 최소화할 수 있습니다. 그것은 그냥 살 수 있는 것이 아닙니다. 그것은 구운 지식입니다.
코발트 및 니켈 기반 합금과 같은 특수 합금에 중점을 두는 것이 말해줍니다. 이것은 표준 알루미늄 빌렛이 아닙니다. 그들은 거칠고 마모성이 높으며 비용이 많이 듭니다. 시도 중 마이크로 정밀 가공 표준 프로세스를 사용하면 손상된 도구와 공차를 벗어난 부품을 빠르게 찾을 수 있습니다. 주조품의 가공 전 상태가 중요합니다. 표면 스킨, 냉각으로 인한 잔류 응력 등을 주조 단계에서 관리하지 않으면 기계공은 첫 번째 절단부터 패배하게 됩니다.
인코넬의 연료 시스템 부품에 대한 프로젝트가 생각납니다. 사양에서는 위치 공차가 ±0.005mm인 0.8mm 직경의 크로스홀을 요구했습니다. 우리는 매몰 주조를 외부에서 소싱했는데 완벽해 보였습니다. 그러나 드릴링 작업 중에 마이크로 드릴은 아주 조금씩 지속적으로 걸었습니다. 우리는 다양한 피드, 속도, 심지어 다양한 브랜드 도구를 사용해 보았습니다. 실패는 일관됐다. 근본 원인은? 원래 공정에서 주조의 특정 영역에서 재료 밀도가 일관되지 않습니다. 수업료는 매우 비쌌습니다. 진정한 소규모 작업을 위해서는 기계공과 주조소가 동일한 언어를 사용해야 했습니다. 이것이 원스톱 제공업체가 갖고 있는 통합적 이점입니다.
공작기계는 시작일 뿐입니다
모두가 기계에 집착합니다. 그렇습니다. 유리 스케일 피드백 시스템, 온도 보상 및 견고한 프레임을 갖춘 고정밀 CNC가 필요합니다. 그러나 그것은 입장료입니다. 실제 차별화 요소는 덜 매력적인 요소인 경우가 많습니다. 예를 들어 작업대. 10mm 입방체 부품의 경우 표준 바이스는 쓸모가 없습니다. 왜곡을 최소화하도록 설계된 맞춤형 운동학적 마운트 또는 진공 척이 필요합니다. 클램핑으로 인한 힘으로 인해 전체 공차 예산보다 부품이 쉽게 왜곡될 수 있습니다.
그 다음에는 도구가 있습니다. 카탈로그에 있는 기성 초경 엔드밀로는 문제가 되지 않습니다. 우리는 특정 합금과 기능을 기반으로 도구를 연마하는 전문 도구 제작자와 협력합니다. 스테인리스강의 미묘한 윤곽을 가공하기 위한 0.5mm 볼 노즈 엔드밀과 주철용 볼 노즈 엔드밀은 형상과 코팅이 근본적으로 다릅니다. 귀하는 이러한 공급업체와 관계를 발전시킵니다. 재료 샘플을 보내면 프로토타입을 다시 보냅니다. 이는 반복적인 실습 프로세스입니다.
절삭유 및 칩 배출은 이 규모에서 엄청난 과제가 됩니다. 작은 칩을 다시 자르면 마이크로 공구가 부러질 수 있습니다. 우리는 냉각뿐만 아니라 주로 절삭 영역 밖으로 미세한 칩을 분사하기 위해 고압의 스핀들 관통 절삭유 시스템으로 전환했습니다. 간단해 보이지만 압력을 가하면(칩을 제거할 수 있을 만큼 충분하지만 도구나 부품이 휘어질 만큼 충분하지 않음) 하루 동안 테스트 절단하고 현미경으로 검사할 수 있습니다.
측정은 문지기이다
이곳은 고무가 도로와 만나는 곳입니다. 귀하의 컴퓨터 판독값은 X0.000, Y0.000이라고 표시될 수 있지만 실제로 그럴까요? 에 대한 마이크로 정밀 가공, 프로세스 중 프로빙은 도움이 되지만 결정적이지는 않습니다. 최종 검증은 기계 외부의 온도 조절이 가능한 계측실에서 이루어집니다. 팁 직경이 0.3mm인 접촉식 트리거 프로브가 있는 좌표 측정 기계(CMM) 또는 취약한 형상의 비접촉 측정을 위한 광학/비디오 시스템에 대해 이야기하고 있습니다.
데이터가 이야기를 말해줍니다. 단순히 합격/불합격을 찾는 것이 아닙니다. 당신은 통계적 공정 관리(SPC) 차트를 보고 있습니다. 4시간 동안의 배치 실행 동안 기계가 예열되면서 보어 직경에 변동이 있습니까? 마이크로 기어 톱니 측면의 표면 마감이 일관됩니까, 아니면 부품 번호 100개 중 50개부터 공구 마모 징후가 보입니까? 측정 보고서는 단순한 인증서가 아닙니다. 전체 프로세스에 대한 진단 도구입니다.
측정 프로토콜이 잘못되어 아름다운 부품이 작동하지 않는 것을 본 적이 있습니다. 1mm 프로브 팁으로 1mm 형상을 측정하는 것은 의미가 없습니다. 부품을 측정하는 것이 아니라 프로브를 측정하는 것입니다. 형상에 맞게 계측 규모를 적절하게 조정해야 하며, 이는 종종 일련의 특수 프로브 및 고정 장치에 투자하는 것을 의미합니다. 이는 많은 상점이 간과하는 상당한 자본 및 지식 투자입니다.
인적 요소와 반복적 실패
자동화는 훌륭하지만 이 분야는 여전히 기술자의 직관에 크게 의존합니다. 프로그래머는 원하는 모든 것을 시뮬레이션할 수 있지만 작업을 설정하는 사람은 컷을 듣습니다. 약간의 고주파 고조파인 소리의 변화는 부품에 나타나기 오래 전에 공구 떨림이나 마모의 첫 징후일 수 있습니다. 이 촉각, 청각 피드백 루프는 대체할 수 없습니다. 숙련된 기계공이 화면만 보는 것이 아니라 기계 가까이에 기대어 귀를 기울이는 모습을 볼 수 있는 이유도 바로 이 때문입니다.
실패는 당신이 그것을 도구화한다면 최고의 선생님입니다. 우리는 두 보어 사이의 직각도를 유지할 수 없는 소형 티타늄 커넥터를 사용했습니다. 기계는 보정되었고 도구는 새 것이었습니다. 우리는 모든 것을 확인하는 데 며칠을 보냈습니다. 그 원인은 도구 홀더의 고정 손잡이에서 거의 감지할 수 없는 정도의 유격(약 2미크론)인 것으로 밝혀졌습니다. 일반적인 가공에서는 관련이 없습니다. 이 마이크로 드릴링 작업의 특정 방사형 힘으로 인해 공차를 없애기에 충분한 런아웃이 발생했습니다. 이제 미세 작업에 사용되는 공구 홀더에 대해 별도의 유지 관리 및 검사 일정이 생겼습니다.
이러한 반복적이고 문제 해결적인 사고 방식은 작업장과 정밀 파트너를 구분하는 요소입니다. 마법의 기계를 갖는 것이 아닙니다. 이는 특정 재료와 형상에 대해 문서화되고 정제된 프로세스를 구축하는 것입니다. 수직통합 운영이 강점을 보이는 부분이 바로 여기에 있다. 가공 시 문제가 발생하면 원료의 열량이나 주조품의 타설 온도를 파트너사에서 추적할 수 있습니다. QSY, 이에 따라 프런트엔드 프로세스를 조정합니다. 그 피드백 루프는 엄청나게 강력합니다.
이 모든 것이 이어지는 곳: 실제 요구 사항
그렇다면 이러한 미세 정밀도에 대한 끊임없는 노력은 실제로 어디에 사용됩니까? 이는 단지 실험실의 호기심이 아닙니다. 이는 의료 분야에 사용됩니다. 뼈 성장을 위한 다공성 표면이 있는 정형외과용 임플란트입니다. 각 작은 구멍은 사양 내에 있어야 합니다. 이는 항공우주 산업에 사용됩니다. 터빈용 연료 인젝터 노즐은 믿을 수 없을 정도로 단단한 합금으로 가공된 형상에 따라 흐름 특성이 결정됩니다. 몇 미크론의 편차는 스프레이 패턴, 효율성, 배출을 변화시킵니다.
더 작은 봉투에 더 많은 복잡성이 요구됩니다. 단일 구성요소에 마이크로 밀링, 터닝, 드릴링은 물론 EDM(방전 가공) 기능까지 결합될 수 있습니다. 이로 인해 고정 및 데이텀 정렬이라는 물류상의 어려움이 극한으로 치닫고 있습니다. 처음 4개 면에 이미 추가한 기능을 왜곡하지 않고 다섯 번째 면을 가공하기 위해 부품을 어떻게 잡을 수 있습니까? 종종 솔루션은 그 자체로 정밀 부품이 되는 맞춤형 고정 장치입니다.
공급자의 역량을 살펴보면 이제 브로셔 외에 무엇을 찾아야 할지 알 수 있습니다. 5축 마이크로머시닝 센터가 있는지 묻지 마세요. 10mm 미만 부품용 계측 장비에 대해 문의하세요. 벽이 얇은 주물의 워크홀딩을 어떻게 처리하는지 물어보십시오. 귀하가 필요로 하는 특정 합금에 대한 경험을 요청하십시오. QSY 표준 스톡 또는 맞춤형 코발트-크롬 믹스. 이러한 질문에 대한 답은 그들이 그라인딩을 이해하고 있는지, 아니면 단지 유행어를 타고 있는지를 알려줄 것입니다. 참 마이크로 정밀 가공 재료 과학, 기계 공학, 그리고 숙련된 환자 기술이 결합된 전체적인 학문입니다.
