공구절손을 방지를 위한 팁, 절삭 가공에 있어서 공구절손의 원인과 대책

공구절손을 방지를 위한 팁, 절삭 가공에 있어서 공구절손의 원인과 대책

공구절손이란, 가공중의 공구에의 부하가 일정 이상이 되어, 

공구가 부러져 버리는 현상입니다.

 

가공 중의 공구 절손은, 가공 불량의 발생이나 설비에의 데미지 뿐만 아니라, 

계획대로 생산이 진행되지 않는 등 큰 기회 손실로 이어집니다.

 

이 포스팅에서는 절삭 가공 시 공구 파손의 원인과 효과적인 대책에 대해 해설합니다.

 

2023.12.22-레이저 가공의 가공 원리와 CO2, YAG, 파이버 레이저에 대한 해설

레이저 가공의 가공 원리와 CO2, YAG, 파이버 레이저에 대한 해설

 

공구 파손의 주된 원인

워크 절삭 가공 시 공구 절손이 발생할 경우 제품 불량으로 이어질 뿐만 아니라

공구 교환 등 후공정 작업에도 영향을 미칩니다.

 

또한 공구 직경이 클수록, 파손시 기계에 주는 데미지도 커지기 때문에 확실히 방지할 필요가 있습니다.

절삭 공구의 절손은 다음과 같은 경우에 자주 발생합니다.

 

공구와 절분이 엉켜버린 경우
절삭 저항이 공구의 허용치를 초과했을 경우
공구가 흔들려있는 경우
공구와 절분이 엉켜버린 경우

홀 가공이나 홈 가공 등 절분을 배출하기 어려운 상황에서는 

절분이 공구와 엉켜 버릴 수 있습니다.

 

절분이 엉키면 공구에 부하가 평소보다 커져 

어느 타이밍에 그 부하를 견디지 못하고 공구가 파손되어 버립니다.

 

절삭 저항이 공구의 허용치를 초과했을 경우

공구에는 각각 허용되는 절삭 저항값이 있으며, 그 값은 같은 공구라도 

가공 상황에 따라 달라집니다.

 

가공 시에 허용할 수 있는 저항치를 초과하는 것으로, 공구 절손이 발생합니다. 

 

특히 치핑이나 눈치채지 못하는 수준의 미세한 깨짐이 발생하고 있는 경우에는, 

통상보다 허용 저항치가 저하하고 있기 때문에, 공구 절손이 발생하기 쉬워집니다.

 

공구가 흔들려있는 경우

적절한 공구 구조가 되어 있지 않으면, 회전시에 흔들림이 발생해, 

공구가 파손되어 버리는 경우가 있습니다.

 

예를 들어 공구의 축이 회전 주축에 대해 어긋난 상태로 설치되면 

통상적으로 걸리지 않는 방향에서 부하가 걸리기 때문에 공구가 쉽게 부러집니다.

 

공구 절손으로 인해 발생하는 과제

공구절손에 의해 발생하는 과제에는 후공정의 공수증가, 

불필요한 생산시간의 발생등을 들 수 있습니다.

 

후공정에 공수가 걸리다
공구가 파손되어 버리면, 가공하고 있는 워크는 제품으로서 

사용할 수 없게 되어 파기가 됩니다. 

 

덧붙여 공구 절손에 의해서 설비에의 영향이 없는지의 

설비 점검이나 공구의 교환, 교환용 공구의 발주, 생산 계획의 재검토 등, 

다양한 후공정의 작업이 발생해 버리기 때문에, 가동률의 악화를 초래하게 됩니다.

 

생산 시간이 낭비되다
무인가동에 있어서 공구절손을 눈치채지 못한 채 가공을 계속해 버리면, 

대량의 불량품을 생산해 버려, 생산에 들인 시간이 낭비가 되어 버립니다.

 

공정에 따라서는, 공구 절손이 발생하기 전에 가공한 워크도, 

전수 검사가 필요하게 되는 등, 생산성이 큰폭으로 다운되어 버리는 일도 있습니다.

 

원인의 특정이 어렵다
공구 절손이 발생하는 요인은 다양합니다.

 

일시적인 부하가 원인이라도 거기에 이르기까지 

어떻게 부하가 축적되었는지를 명확하게 하는 것은 간단하지 않습니다.

 

부하가 축적되어 가는 경과를 알지 못하면 근본적인 대책을 세울 수 없을 것입니다.

 

공구 파손에 대한 대책 방법
공구 파손을 방지하기 위한 대책 방법으로는 다음과 같은 것을 들 수 있습니다. 

공구 선정에 의한 대책과 가공 조건에 의한 대책으로 나누어 해설합니다.

 

공구 파손에 대한 대책 방법

공구 파손을 방지하기 위한 대책 방법으로는 다음과 같은 것을 들 수 있습니다. 

공구 선정에 의한 대책과 가공 조건에 의한 대책으로 나누어 해설합니다.

 

공구 선정에 따른 대책
공구 선정에 의해 공구의 파손을 방지하는 대책으로는 다음과 같은 것이 있습니다.

 

절분 배출을 고려하다
칩이 엉킴으로써 공구에 큰 부하가 걸립니다.

따라서 가루를 잘게 쪼개는 기능을 가진 칩 브레이커의 채택이 효과적입니다.

 

절분이 미세하게 분단되면 공구에 엉키지 않고 예상치 못한 부하도 발생하지 않기 때문에 

공구 절손이 발생하기 어려워집니다.

 

고정밀 냉각수를 공급하다
절분을 제거하는 수단으로 고정밀의 냉각수 공급도 효과적입니다.

 

가공면에 정밀도 있게 냉각수를 공급할 수 있는 공구를 선정하면

 절분의 영향을 최소화할 수 있습니다. 

 

또한 가공면을 냉각함으로써 공구 절손으로 연결되는 치핑도 억제 할 수 있습니다.

 

공구의 흔들림을 고려하다
공구의 흔들림을 억제하기 위해서는 공구를 고정할 홀더의 선정이 중요합니다.

홀더에는 공구와의 결합 방법의 차이로 콜릿 척이나 밀링 척, 유압 척 등이 있습니다. 

 

다양한 종류의 홀더는 공구와의 궁합과 규격이 있기 때문에 

가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 조합의 선정이 포인트입니다.

 

가공 조건에 따른 대책

절삭 시 가공 조건에 따른 대책으로 절분 배출을 고려한 

패스 채택이나 절삭 시 부하를 낮추는 조건 설정 등을 들 수 있습니다.

 

절분 배출을 고려한 패스를 채용하다
칩이 막히지 않도록 칩 배출성을 고려한 스텝 이송 등의 가공 경로 설정이 효과적입니다. 

또한 절분을 분단하는 '요동 절삭' 등을 이용하여 절분을 배출할 수도 있습니다.

절삭 조건을 낮추다
절삭 시 공구에 걸리는 절삭 부하를 줄이기 위해서는 

주축의 회전수나 이송 속도, 절삭 깊이 등을 줄이는 것도 효과적입니다. 

 

공구와 가공 워크, 가공 패스 등의 조합에 따라서는 

절삭 조건을 올리는 것이 퍼포먼스를 발휘하는 경우도 있으므로 

효과를 확인하면서 조건을 조정할 필요가 있습니다.

프로세스 모니터링에 의한 대책
전용 시스템을 사용할 필요가 있지만 절삭 가공 시의 가공 프로세스를 

모니터링하는 것도 대책으로 효과적입니다.

 

대책 예로는 다음과 같은 것을 들 수 있습니다.

가공 중인 프로세스를 모니터링하다
절삭 가공 중의 프로세스에서 공구에 걸리는 부하를 확인할 수 있습니다.

 

전류값이나 음파 등 가공부하를 가시화할 때 인풋으로 하는 데이터는 

시스템별로 다르지만, 이들 데이터를 바탕으로 산출되는 공구에 

걸리는 가공부하를 바탕으로 잘려 발생방지를 위한 화면을 만드는 것이 가능해집니다.

 

일정 수준에 도달한 단계나 이상치의 검출을 트리거로 하여 

장치를 멈추는 등의 대책을 실시할 수 있습니다.

모니터링으로 원인을 특정하다
상술한 바와 같이 공구절손의 발생원인에는 다양한 것들이 있습니다.

 

가공프로세스를 모니터링함으로써 공구절손의 원인이

절삭공구의 마모에 의한 것인지, 돌발적인 사건에 의한 것인지를 확인할 수 있습니다.

 

원인을 파악할 수 있으면 적절한 대책을 실시할 수 있게 되어

마구잡이로 공구의 설정 수명을 단축시켜 버린다고 한 것을 방지할 수 있습니다.

공구 파손의 원인과 대책 정리
이 기사에서는 절삭 가공 시 발생하는 공구 절손의 원인과 효과적인 대책에 대해 해설했습니다. 

공구 절손의 원인을 특정하는 것은 간단하지 않습니다.

 

상황에 맞는 대책안이 신속하게 선정될 수 있도록 사전에 대책안을 마련해 두면 좋을 것입니다.

 

 

 

2023.02.24-금속 가공의 종류에 대한 간단한 설명 및 정리글

금속 가공의 종류에 대한 간단한 설명 및 정리글

2023.04.04-인코넬의 특성 및 내열, 내식성과 용접 가공 방법을 알아보자

2023.02.22-블루 라이트는 생각만큼 시력에 악영향을 주지 않는다?

블루 라이트는 생각만큼 시력에 악영향을 주지 않는다?

2023.05.23-NC프로그램이란 NC장치와 잘 사용되는 NC코드의 종류를 알아보자

 

 

-