고속 가공 중 공구 균형
고속가공(HSM)은 많은 장점을 가지고 있지만 절삭비용을 절감하고 고속가공의 장점을 극대화하기 위해서는 실제 생산에서는 극복해야 할 어려움이 많다. 고속 가공에서는 절삭 속도가 증가하면 절삭력이 감소합니다. 이 기능을 사용하면 스핀들 속도를 높여 치수 공차와 표면 거칠기가 작은 부품을 가공할 수 있습니다.
고속 가공에 대한 명확한 정의는 없지만 일부 테스트에서는 스핀들 속도가 500000r/min에 도달할 수 있으며 실제 생산에서는 100000r/min에 도달할 수 있습니다. 스핀들 속도가 8000r/min을 초과하면 회전 부품의 균형이 필요하므로 고속 가공은 8000r/min 이상의 속도로 정의할 수 있습니다. 스핀들 속도가 8000r/min보다 낮을 때 툴바의 질량 분포가 매우 불균형한 경우에만 원심력이 가공에 부정적인 영향을 미칩니다.
스핀들 속도가 8000r/min 이상인 공작 기계의 수가 계속 증가함에 따라 공구와 공구 홀더를 포함하는 결합 공구의 균형이 매우 중요해졌습니다. 회전 도구 모음의 이론적인 중심축이 실제 회전축과 중심이 같지 않으면 불균형이 발생합니다.
도구 균형 여부를 결정할 때 고려해야 할 많은 문제가 있으며 일반적인 상황에서는 많은 사용자가 이러한 문제를 무시하는 경향이 있습니다. 가장 심각한 문제 중 하나는 고속 가공 중 공구 불균형으로 인해 공작 기계의 스핀들 베어링이 손상되는 것입니다. 불균형한 공구는 스핀들에 추가 하중을 추가하여 스핀들 베어링의 조기 마모 및 고장을 유발합니다. 이로 인해 스핀들 베어링의 수리 및 교체가 낭비될 뿐만 아니라 가동 중지 시간으로 인한 생산 시간 손실도 발생합니다. 가이드: (고속 밀링 금형 CNC 머시닝 센터의 장점이 나타나기 시작했습니다)
불균형한 공구는 공구 성능과 수명을 감소시키고 떨림을 발생시켜 가공 표면의 품질을 저하시킵니다.
절삭 공구 및 공구 척(특히 7:24 테이퍼 생크)에는 잠재적인 불균형 요인이 많이 있습니다. 스핀들 속도가 증가하면 원심력으로 인해 스핀들 구멍이 약간 확장되고 툴바의 테이퍼 생크가 스핀들과 함께 확장되지 않아 툴 바와 스핀들 사이의 접촉 면적이 줄어들어 견고성이 감소합니다. 연결의.
일부 불균형 요인은 설계를 변경하고 도구 홀더와 도구를 신중하게 선택하여 수정할 수 있습니다. 이는 대칭 디자인이 어느 정도 불균형을 피할 수 있음을 의미합니다. 그러나 움직이는 부품이 있는 조정 가능한 툴홀더와 비대칭 툴홀더의 경우 툴 밸런스 조정 시스템이 필요합니다. 조립된 공구를 고속 가공에 사용하는 경우 테이퍼 생크 공구 홀더의 설계 요소, 균형 조정 요소, 공구 정확도 및 대칭 선택을 신중하게 고려해야 합니다.
테이퍼 생크 공구 홀더의 테이퍼 크기 공차는 고속 가공 공구의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 테이퍼의 정확도 등급은 일반적으로 국제 표준 ISO1947을 참조할 수 있습니다. 테이퍼 공차는 툴바의 밸런스와 런아웃에 영향을 미치는 스핀들 잠금 구멍의 공차와 툴바의 테이퍼를 확인하는 데 사용됩니다. 공작기계 스핀들 테이퍼 공차 등급은 일반적으로 AT2이지만 AT3이 더 좋습니다.
테이퍼 공차 외에도 공구 조립 시 다른 요소도 고려해야 합니다. 각 공차가 합산되어 도구의 편심이 발생합니다. 이러한 요소에는 공구의 원형 런아웃, 공구 홀더 시스템의 길이 및 기타 부품(예: 척, 스냅 링 등)의 대칭이 포함됩니다.
고속 가공에서는 불균형을 일으키는 요인과 불균형을 줄이기 위한 조치를 인식해야 합니다. 가장 영향력 있는 것은 툴홀더이다. 고속 가공에서는 밸런스 디자인 툴홀더나 조절식 밸런스 툴홀더를 먼저 사용해야 합니다. 툴홀더의 밸런스 디자인은 툴홀더의 밸런스를 보장하기 위해 설계되었으나, 조립과정에서 다른 부품으로 인해 발생하는 불균형을 보상할 수는 없습니다. 이때 다른 부분으로 인한 불균형은 무시할 수 있다고 가정할 뿐 실제 생산에서는 실현 불가능한 경우가 많다. 따라서 이 툴 홀더를 사용할 때 불균형을 측정하고 가능한 한 표준에서 허용하는 범위 내에 있는지 확인하는 것이 좋습니다.
설계 보증 외에도 조정 가능한 밸런스 도구 홀더는 조립 과정에서 다른 부품으로 인해 발생하는 불균형을 보상할 수도 있습니다. 제조업체는 나사, 강철 볼, 조정 링 및 조정 블록을 사용하는 등 공구 홀더의 균형을 맞추기 위해 다양한 방법을 채택했습니다.
불균형을 보상하는 조정 가능한 균형 도구 홀더의 기능은 제한되어 있습니다. 어떤 경우에는 불균형 질량이 너무 커서 공구의 균형을 복원할 수 없어 공작기계가 설정된 속도로 작동하지 못하는 경우가 있습니다. 공작기계의 속도를 줄이고 공구를 재조립해야 합니다.
고속 가공을 제한하는 다른 요인으로는 공작물 재질, 공작물 오버행, 고정구, 공구 프로파일, 절삭 깊이 등이 있습니다.
균형 프로세스는 도구와 도구 홀더의 질량 분포를 개선하여 둘이 회전할 때 가장 작은 불균형 원심력이 생성되도록 할 수 있습니다. 그러나 균형 조정 프로세스에는 불균형 요소가 모두 포함될 수는 없습니다.
어느 정도 불균형한 질량이 있으면 진동이 발생합니다. 공구 홀더 및 설치, 공작기계 구조 등 진동의 특성에 영향을 미칩니다.
ISO 1940/1 및 ANSI 2.191989는 균형 정도를 정의하는 표준입니다. 두 표준 모두 실무 기반이며 균형 요구 사항을 규정하기 위해 G 레벨 시스템을 적용합니다. 예를 들어, 균형 정도 G2.5는 원주 진동 속도가 2.5mm/s를 초과하지 않음을 의미합니다. 이러한 수준은 고품질 공작 기계, 도구 및 도구 홀더의 출현으로 계속해서 증가하고 있습니다. 지정된 균형을 달성할 수 없으면 스핀들 속도를 줄여야 합니다.
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