사람들이 '정밀 가공 유형'에 관해 이야기할 때 밀링, 터닝, 연삭과 같은 공정만 나열하는 경우가 많습니다. 틀린 말은 아니지만 요점을 놓치고 있는 것입니다. 실제 이야기는 손에 있는 재료와 도면의 공차에 적합한 프로세스를 선택하고 이러한 프로세스가 어떻게 함께 작동해야 하는지에 관한 것입니다. 연삭을 통해서만 달성할 수 있는 표면 마감을 지정하는 설계를 너무 많이 보았지만 부품 형상으로 인해 연삭을 위한 클램핑이 거의 불가능했습니다. 기계뿐만 아니라 순서와 목적 등 실제 '유형'이 작용하는 곳이 바로 여기입니다.
주조부터 시작됩니다: 가공의 기초
이것은 당연한 것처럼 보일 수 있지만 주조를 시작하지 않고는 우리의 맥락에서 정밀 가공에 대해 이야기할 수 없습니다. 잘못된 주조는 골치 아픈 가공 부품을 보장합니다. 저는 주조와 기계 가공을 별개의 세계로 취급하는 공급업체와 협력해 왔으며 그 결과 항상 추가 비용과 시간이 발생했습니다. 이를 바로잡는 회사는 다음과 같습니다. 칭다오창센위안과기유한회사(QSY), 다르게 작동합니다. 주조와 기계 가공 분야에서 30년 이상 경력을 쌓은 그들은 좋은 쉘 몰드 또는 인베스트먼트 주조가 단지 모양에 관한 것이 아니라는 것을 이해하고 있습니다. 잔류 응력을 최소화하면서 일관되고 건전한 기반을 제공하는 것입니다. 코발트 기반 합금 매몰 주조로 부품을 가공하는 것은 단조 스톡 바로 시작하는 것과는 다른 경험입니다. 가공 매개변수, 공구 마모 등 모든 것이 변합니다.
연성주철이나 316 스테인리스강과 같은 재료에 대한 접근 방식은 패턴 단계부터 가공을 고려하는 것입니다. 구배 각도, 분할선 등 모두 기계공의 눈으로 배치됩니다. 이것은 이론적인 것이 아닙니다. 얇은 주조 벽을 심하게 절단하려고 하여 진동이 발생하고 마감이 망가지는 시나리오를 피하는 것입니다. 나는 초기 주조 설계의 거의 가공이 불가능한 위치에 중요한 밀봉 표면이 있었던 펌프 하우징 프로젝트를 기억합니다. 그것은 단지 주조소(당신이 찾을 수 있는 것과 같은 통합 가공 기능을 갖춘 주조소) 때문이었습니다. tsingtaocnc.com)가 초기에 참여하여 적절한 도구 접근이 가능하도록 코어를 재설계했습니다.
시너지가 핵심이다. 쉘 몰드 주조와 CNC 가공을 한 지붕 아래에서 전문화한다는 것은 프로세스 계획이 통합되어 있음을 의미합니다. 캐스팅은 단순한 공백이 아닙니다. 이는 정밀 가공 순서의 첫 번째이자 중요한 단계입니다. 이를 통해 별도의 공급업체로부터 제품을 소싱할 때 발생하는 많은 추측과 책임 전가가 제거됩니다.
CNC 가공: 주력 제품과 그 미묘한 차이
이제 메인 이벤트로 넘어갑니다. CNC 가공이라고 하면 넓은 교회입니다. 대량의 상대적으로 간단한 주조 부품의 경우 다축 밀링 센터가 적합합니다. 그러나 여기서 '정밀도'라는 용어는 상대적입니다. 강철 브래킷에 ±0.05mm를 유지하는 것이 중요합니다. 특수 합금의 밸브 시트에서 ±0.005mm를 달성하는 것은 완전히 또 다른 괴물입니다.
3축, 4축, 5축 중에서 선택하는 것은 단지 복잡성에 관한 것이 아닙니다. 종종 설정을 줄이는 것이 중요합니다. 부품을 다시 고정할 때마다 잠재적인 오류가 발생합니다. 니켈 기반 합금으로 제작된 복잡한 매몰 주조 터빈 부품의 경우, 우리는 한 번의 설정으로 중요한 표면을 마무리하기 위해 항상 5축 기계를 선택했습니다. 시간당 비용은 더 높지만 최종 부품의 정확성과 일관성은 훨씬 더 좋습니다. 3축 기계 간에 작업을 분할하여 비용을 절약하려는 실수를 저질렀고, 누적 공차 누적은 수정하기에는 악몽이었습니다.
그런 다음 전환이 있습니다. 주철 또는 강철 소재의 회전 부품의 경우 라이브 툴링을 사용한 CNC 터닝이 필수적입니다. 그러나 스테인리스강, 특히 경질 재종의 정밀 선삭은 속도, 이송, 절삭유 간의 균형입니다. 잘못된 조합은 가공 경화로 이어져 공구가 파손되고 표면 무결성이 손상됩니다. 절단된 부분을 듣고, 칩의 색상과 형태를 관찰하는 것은 촉각적 지식입니다. 어떤 프로그래밍 매뉴얼도 이를 완전히 가르칠 수는 없습니다.
마무리: 진정한 정확성이 나타나는 곳
이는 정밀 가공 유형에 대한 많은 논의가 부족한 부분입니다. 밀링/터닝을 끝으로 처리합니다. 실제로 유압 매니폴드, 베어링 시트 또는 밀봉 표면과 같이 진정한 정밀도가 필요한 부품의 경우 이는 준결승 단계에 불과합니다. 그라인딩은 마법이 일어나는 곳입니다. 그러나 연삭에도 표면 연삭, 원통 연삭, 센터리스 연삭 등의 유형이 있습니다.
우리는 경화강으로 만든 샤프트에 대한 프로젝트를 진행했습니다. 터닝 작업으로 거의 성공했지만 베어링 맞춤에는 Ra 0.2μm 마감과 단 몇 미크론의 기하학적 공차가 필요했습니다. 그것은 원통형 연삭 영역입니다. 비결은 거친 회전, 열처리, 마무리 회전, 그라인딩의 순서였습니다. 열처리 후 재료를 너무 많이 분쇄하려고 하면 열이 너무 많이 발생하고 표면이 단련될 위험이 있습니다. 균형을 맞추는 행위입니다.
때로는 연삭만으로는 충분하지 않을 때도 있습니다. 매우 매끄러운 표면을 위해 또는 연삭, 호닝 또는 랩핑으로 남겨진 미세한 피크를 제거하기 위해 사용됩니다. 이는 일반 작업장에서는 덜 일반적이지만 유체 동력 또는 항공 우주와 같은 산업에서는 중요합니다. 우리가 만든 밸브 스풀이 연삭 후에도 계속 달라붙는 것을 기억합니다. 문제는 원통형 표면에 약간의 미크론 미만 수준의 물결 모양이 있다는 것이었습니다. 해결책은 신속한 연마 프로세스였습니다. 치수는 크게 변경되지 않았지만 완벽한 기능을 할 수 있을 만큼 표면 질감이 변경되었습니다. 이것이 바로 뉘앙스입니다. 정밀도는 단순한 숫자가 아닙니다. 이는 해당 애플리케이션에 적합한 특성입니다.
물질은 독재자이다
가공 유형과 재료를 분리할 수는 없습니다. 함께 일하기 QSY주철과 같은 일반적인 재료는 관대합니다. 그것은 아름답게 가공되고 짧은 칩을 생성하며 공구에 적합합니다. 강철은 더 강하지만 예측 가능합니다. 스테인리스강, 특히 오스테나이트 등급은 끈적거리고 구성인선이 생기기 쉽습니다. 날카로운 도구, 포지티브 경사각, 그리고 다른 코팅이 필요할 수도 있습니다.
그러나 진짜 과제는 코발트 기반 및 니켈 기반 합금이라는 전문 분야입니다. 준비가 안 된 기계공에게는 악몽 같은 일입니다. 가공 경화 속도가 빠르고 마모성이 높으며 열전도율이 낮기 때문에 열이 절삭날에 집중됩니다. 이를 위해 모든 것이 변경됩니다. 가공 경화층 아래로 들어가기 위해 속도는 더 낮고 이송은 더 높을 수 있으며 초경 재종 선택이 중요합니다. 우리는 Stellite 부품에 표준 TiAlN 코팅 엔드밀을 사용하면 공구가 녹고 주조물이 폐기된다는 사실을 어렵게 배웠습니다. 코발트 함량이 높고 형상이 다른 특수 등급으로 전환하는 것이 유일한 방법이었습니다. 30년 간의 공급업체 경험이 여기에 있습니다. 청도강선원과학기술유한회사, 가시화됩니다. 그들은 무엇이 효과적인지 알 수 있을 만큼 충분한 도구를 사용했을 가능성이 높습니다.
여기서 냉각수 전략이 가장 중요합니다. 고압의 관통형 절삭유는 사치품이 아닙니다. 칩을 부수고 열을 멀리 운반하는 것이 필요합니다. 때로는 이러한 초합금의 마무리 작업을 위해 최소량 윤활(MQL) 접근 방식을 사용하여 열 충격 없이 더 나은 표면 마무리를 달성하기도 했습니다. 모든 것에 딱 맞는 것은 없습니다.
모든 것을 하나로 묶기: 실제 시퀀스
그렇다면 복잡한 부품의 일반적인 정밀 가공 공정은 어떤 모습일까요? 인베스트먼트 주조에서 나오는 이중 스테인리스 스틸로 된 가상이지만 매우 실제적인 펌프 임펠러를 살펴보겠습니다. 첫째, 주조소의 주물을 평가해야 합니다. 어쩌면 그것을 청소하기 위해 빠른 총격을 가할 수도 있습니다. 그런 다음 보어와 뒷면을 회전시키기 위해 CNC 선반으로 이동합니다. 이를 통해 기본 데이텀이 설정됩니다. 다음으로 4축 또는 5축 밀로 이동됩니다. 여기에서는 블레이드, 전면 슈라우드 및 모든 포트가 가공됩니다. 이는 무겁고 단속적인 절삭이므로 공구 안정성이 중요합니다.
그 후에 가공이 공격적이었다면 응력 완화 단계가 있을 수 있습니다. 그런 다음 중요한 밀봉 표면과 보어를 최종 공차로 마무리하기 위해 선반이나 연삭기로 돌아갑니다. 마지막으로 스테인레스 스틸에 대한 디버링, 청소 및 패시베이션 공정이 수행됩니다. 이 과정 전반에 걸쳐 첫 번째 작업 후, 황삭 후, 마무리 후 검사가 인터리브됩니다. 결국 부품의 품질을 검사할 수는 없습니다.
요점은 정밀 가공의 '유형'이 각각의 이유로 선택된 단계라는 것입니다. 그것은 흐름이다. 밀링만 하는 공장에서는 부품을 생산할 수 있지만, 주조 방법부터 최종 호닝까지 전체 체인을 통합 작업처럼 이해하는 공장에서는 신뢰할 수 있는 부품을 생산합니다. 제가 본 실패는 종종 이 체인의 단절로 인해 발생합니다. 기계공이 피드를 너무 높게 밀어 시간을 절약하거나, 다음 연삭 단계를 위해 표면을 망치거나, 가공 여유에서 고려되지 않은 열처리 공정으로 인해 발생합니다.
결국, 기계 유형별로 분류하는 것이 시작입니다. 그러나 진정한 전문 지식은 이러한 공정이 어떻게 상호 작용하는지, 재료가 규칙을 어떻게 규정하는지, 기초(잘 만들어진 주조)가 어떻게 후속 정밀도를 가능하게 할 뿐만 아니라 경제적으로 실행 가능하게 만드는지를 이해하는 데 있습니다. 이는 단순히 카탈로그를 읽는 것이 아니라 매장에 있는 것만으로도 얻을 수 있는 관점입니다.
