CNC 머시닝 센터 나사 가공 방법
나사 가공은 CNC(컴퓨터 수치 제어) 머시닝 센터의 가장 중요한 기능 중 하나입니다. 나사 가공의 효율성과 품질은 부품의 가공 품질과 머시닝 센터의 전체 생산 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 머시닝 센터의 성능이 계속 향상되고 절삭 도구가 발전함에 따라 나사 가공 방법도 진화하고 있습니다. 이는 나사 가공의 정밀도와 효율성을 점진적으로 향상시킵니다. 제조업체가 머시닝 센터에서 나사 가공 방법을 합리적으로 선택하고 제품 품질과 생산 효율성을 향상시키며 품질 사고를 방지할 수 있도록, 우리는 CNC 머시닝 센터를 사용한 나사 가공 방법을 요약했습니다. 이러한 방법을 자세히 살펴보겠습니다:
탭 가공 방법
탭 가공, 또는 탭핑은 내부 나사를 생산하는 전통적이고 널리 사용되는 방법입니다. 이 방법은 다양한 재료에서 정확하고 신뢰할 수 있는 나사를 얻기 위해 필수적입니다.
탭 가공 전 나사 바닥 구멍 결정
나사 바닥 구멍의 가공은 탭의 수명과 나사 가공 품질에 크게 영향을 미칩니다. 나사 바닥 구멍을 만들기 위해 사용하는 드릴의 직경은 나사 바닥 구멍 직경 공차의 상한에 가까워야 합니다. 예를 들어, M8 나사 구멍의 바닥 구멍 직경은 Ф6.7+0.27mm이므로 Ф6.9mm의 드릴 직경을 선택합니다. 이 접근 방식은 탭의 가공 여유를 줄이고, 탭의 부하를 낮추며, 수명을 연장합니다. 적절한 바닥 구멍 준비는 탭 파손의 위험을 최소화하고 결과 나사의 정확성을 보장하는 데 중요합니다.
탭 가공의 분류 및 특성
탭을 사용하여 나사 구멍을 가공하는 것은 가장 일반적인 방법으로, 주로 직경이 작은 나사 구멍(D<30)과 위치 정확도 요구가 낮은 경우에 적합합니다. 1980년대에는 플렉시블 탭핑을 사용하여 나사 구멍을 가공했으며, 이는 피드와 스핀들 속도의 비동기화로 인한 축 방향 피드 오류를 보상할 수 있는 플렉시블 탭핑 척을 포함했습니다. 이 방법은 효과적이었지만, 플렉시블 탭핑 척의 복잡성과 비용이 단점이었습니다. 수년 동안 CNC 머시닝 센터의 성능이 향상되었고, 리지드 탭핑이 기본 기능이 되었습니다. 리지드 탭핑은 탭을 고정하는 리지드 스프링 척을 사용하여 스핀들 피드와 속도의 동기화를 보장하여 프로세스를 단순화하고 효율성을 높입니다.
리지드 탭핑은 플렉시블 탭핑에 비해 여러 가지 장점이 있습니다. 고속 절삭이 가능하여 머시닝 센터의 전체 효율성을 높이고 제조 비용을 줄입니다. 스프링 척은 플렉시블 탭핑 척에 비해 구조가 간단하고 저렴하며 다용도로 사용할 수 있습니다. 또한 엔드밀, 드릴 및 기타 절삭 도구를 고정할 수 있어 도구 비용을 더욱 절감할 수 있습니다.
탭 가공을 위한 CNC 프로그래밍
탭 가공 프로그래밍은 비교적 간단합니다. 현대의 머시닝 센터는 일반적으로 매크로 탭핑 사이클을 포함하고 있어 매개변수 할당만 필요합니다. 그러나 다른 CNC 시스템은 다른 서브루틴 형식과 매개변수 의미를 가지고 있다는 점을 유의해야 합니다. 예를 들어, SIEMEN840C 제어 시스템의 형식은 G84X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_이며, 프로그래밍 시 12개의 매개변수를 할당해야 합니다. 특정 CNC 시스템에 따라 올바른 매개변수를 설정하는 것이 성공적인 탭핑 작업에 중요합니다.
탭 선택
탭 선택은 가공할 재료를 고려해야 합니다. 탭 제조업체는 다양한 재료에 맞는 다양한 모델을 생산하며, 부적절한 탭을 사용하면 나사 파손이나 탭 파손과 같은 문제가 발생하여 작업물이 폐기될 수 있습니다. 또한, 관통 구멍 탭과 블라인드 구멍 탭을 구분하는 것이 중요합니다. 이들은 리드 길이와 칩 배출 방법이 다릅니다. 탭 샹크 직경을 척 직경과 일치시키는 것은 원활한 가공을 위해 중요합니다. 예를 들어, 주철용으로 설계된 탭을 알루미늄에 사용하면 나사 가공 문제가 발생하고 도구가 파손될 수 있습니다. 따라서 재료에 맞는 올바른 탭을 선택하는 것이 고품질 나사와 도구 수명을 보장하는 데 중요합니다.
CNC 머시닝 센터
단일 포인트 나사 절삭 방법
단일 포인트 나사 절삭, 또는 단일 포인트 나사 절삭 또는 나사 선반 가공은 CNC 기계에서 내부 및 외부 나사를 생산하는 또 다른 중요한 방법입니다. 이 방법은 특히 큰 나사 구멍이나 특수 나사 밀링 도구가 없는 경우에 유용합니다.
단일 포인트 나사 절삭을 위한 주의사항
스핀들 속도 및 지연: 나사 가공 작업을 시작하기 전에 스핀들이 정격 속도에 도달하도록 합니다. 지연은 스핀들이 일관되고 안정적인 속도로 작동하도록 하여 정확한 나사 가공에 중요합니다.
도구 철수: 수동으로 연마된 스레드 도구의 경우 역철수를 피하십시오. 대신 스핀들 방향과 방사형 도구 이동을 사용하여 도구를 철수하십시오. 이는 도구와 작업물을 손상으로부터 보호합니다.
정확한 툴홀더 제조: 정확한 툴홀더 제조는 특히 일관된 도구 슬롯 위치를 위해 필수적입니다. 일관되지 않은 도구 슬롯 위치는 스레드 부정확성과 품질 문제를 초래할 수 있습니다.
여러 번의 패스: 단일 패스로 스레딩을 완료하지 마십시오. 여러 번의 패스가 필요하며, 이는 치아 파손과 표면 거칠기를 방지합니다. 이 접근 방식은 더 높은 품질의 스레드 마감을 보장하고 도구 파손의 위험을 줄입니다.
효율성 고려사항: 단일 포인트 스레드 절삭은 처리 효율이 낮아 단일 조각, 소량 또는 해당 도구가 없는 고유한 스레드 피치에 적합합니다. 이는 시간이 많이 소요되므로 대량 생산에는 이상적이지 않습니다.
단일 포인트 스레드 절삭의 특성
단일 포인트 스레딩은 탭 또는 스레드 밀을 사용할 수 없는 경우 큰 스레드 구멍에 사용됩니다. 이 방법은 단일 포인트 도구를 사용하여 여러 번의 패스로 스레드 프로파일을 절삭하는 것을 포함합니다. 예를 들어, 탭 또는 스레드 밀 없이 M52x1.5 스레드를 단일 포인트 절삭으로 가공하는 경우, 테스트 후 0.1mm의 위치 공차를 충족할 수 있습니다. CNC 기계가 제공하는 정밀도와 제어는 도전적인 재료에서도 고품질 스레드를 생산하는 데 단일 포인트 스레딩을 실현 가능한 옵션으로 만듭니다.
단일 포인트 스레드 절삭을 위한 샘플 프로그램
G90 G54 G0 X0 Y0
Z15
S100 M3 M8
정격 속도에 도달하기 위한 지연
스레드 절삭
스핀들 방향
도구 철수
도구 철수
이 샘플 프로그램은 CNC 가공 센터에서 단일 포인트 스레드 절삭을 수행하기 위한 기본 단계를 설명합니다. 프로그램에는 초기 위치 설정, 스핀들 시작 및 스레딩 작업 실행을 위한 명령이 포함되어 있습니다. 또한 도구 철수 및 철수를 위한 명령도 포함되어 있어 원활하고 정확한 스레드 생산을 보장합니다.
스레드 밀링 방법
스레드 밀링은 CNC 기계를 사용하여 스레드를 생산하는 고급 및 다재다능한 방법입니다. 이 방법은 회전 절삭 도구를 사용하여 스레드 프로파일을 밀링하며, 전통적인 탭핑 및 단일 포인트 스레딩 방법에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다.
스레드 밀링 도구의 분류
스레드 밀링 도구는 인덱서블 카바이드 인서트 밀과 솔리드 카바이드 밀의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 인덱서블 도구는 인서트 길이보다 작거나 큰 스레드 깊이에 적합한 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며, 솔리드 카바이드 밀은 일반적으로 도구 길이보다 작은 스레드 깊이에 사용됩니다. 도구 선택은 스레드 크기, 깊이 및 재료와 같은 특정 스레딩 요구 사항에 따라 다릅니다.
스레드 밀링의 특성
스레드 밀링은 스레드 밀링 도구와 3축 동시 이동(X, Y 및 Z축 선형 피드)을 사용하여 스레드를 가공하는 것을 포함합니다. 이는 특히 큰 스레드 구멍과 가공하기 어려운 재료에 유용합니다. 스레드 밀링의 주요 특성은 다음과 같습니다:
처리 속도 및 효율성: 스레드 밀링은 빠른 처리 속도와 높은 효율성을 제공하여 대량 생산에 적합합니다. 밀링 도구에 사용되는 경질 카바이드 재료는 높은 절삭 속도와 빠른 재료 제거를 가능하게 합니다.
고정밀: 스레드 밀링은 고정밀 및 정확성을 제공하여 고품질 스레드를 생산합니다. 밀링 프로세스는 스레드 프로파일 및 깊이를 정밀하게 제어할 수 있어 일관되고 정확한 스레드 생산을 보장합니다.
개선된 칩 배출 및 냉각: 스레드 밀링은 전통적인 탭핑에 비해 더 나은 칩 배출 및 냉각을 촉진합니다. 이는 알루미늄, 구리 및 스테인리스강과 같은 재료를 가공할 때 특히 유리합니다. 이러한 재료는 전통적인 방법으로 스레드를 가공하기 어려울 수 있습니다.
다재다능성과 비용 효율성: 스레드 밀링 도구는 다재다능하며 동일한 도구로 왼손 및 오른손 스레드를 모두 사용할 수 있습니다. 이는 도구 재고 및 비용을 줄여줍니다. 또한 스레드 밀링은 큰 또는 비싼 부품에 스레드를 생산하는 데 이상적이며, 이는 작업물 손상의 위험을 최소화합니다.
다양한 스레드 유형에 대한 적응성: 스레드 밀링은 표준 스레드, 맞춤형 스레드 및 다중 시작 스레드를 포함한 다양한 스레드 유형에 적합합니다. 이러한 적응성은 특수하고 복잡한 스레드를 생산하는 데 유용한 방법입니다.
스레드 밀링을 위한 CNC 프로그래밍
스레드 밀링 프로그래밍은 다른 도구와 다릅니다. 잘못된 프로그래밍은 도구를 손상시키거나 결함 있는 스레드를 생산할 수 있습니다. 주요 포인트는 다음과 같습니다:
바닥 구멍 준비: 나사 바닥 구멍의 적절한 준비를 보장하십시오. 작은 직경의 구멍에는 드릴을 사용하고, 큰 구멍에는 보링을 사용하여 나사 바닥 구멍의 정확성을 보장하십시오.
도구 진입 및 이탈: 도구 진입 및 이탈을 위해 호 궤적을 사용하며, 일반적으로 Z축에서 반 피치만큼 전진하면서 반원을 그립니다. 이는 도구의 부드러운 접촉과 이탈을 보장하여 도구 손상의 위험을 줄이고 깨끗한 나사 프로파일을 보장합니다.
축의 동기화: X 및 Y축의 호 보간이 스핀들 회전당 하나의 나사 피치만큼 전진하도록 하여 나사 오류를 방지해야 합니다. 기계 축의 적절한 동기화는 정확한 나사 생산을 위해 필수적입니다.
나사 밀링 샘플 프로그램
G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (나사 깊이로 이동)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (진입 위치로 이동, 반경 보정 적용)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (호 진입)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (나사 밀링)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (호 출구)
G01 G40 X0 Y0 (중심으로 돌아가 반경 보정 취소)
G0 Z100
M30
이 샘플 프로그램은 CNC 가공 센터를 사용한 나사 밀링 과정을 보여줍니다. 이 프로그램에는 초기 위치 설정, 스핀들 시작 및 나사 밀링 작업 수행을 위한 명령이 포함되어 있습니다. 또한 도구 진입, 이탈 및 동기화를 위한 명령이 포함되어 있어 정밀하고 정확한 나사 생산을 보장합니다.
CNC 나사 가공을 위한 추가 고려 사항
CNC 가공 센터에서 나사 가공 방법을 선택할 때 몇 가지 추가적인 요소를 고려해야 합니다:
재료 특성: 공작물의 재료 특성은 적절한 나사 가공 방법을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 높은 경도 또는 인성을 가진 재료는 정확한 나사를 달성하기 위해 특수 도구와 기술이 필요할 수 있습니다.
나사 사양: 나사의 사양, 예를 들어 나사 크기, 피치 및 공차는 가공 방법의 선택에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 미세 피치 나사는 거친 피치 나사와 다른 도구와 기술이 필요할 수 있습니다.
생산량: 생산량과 배치 크기는 나사 가공 방법의 선택에 영향을 미칩니다. 대량 생산은 효율성 때문에 나사 밀링에서 이점을 얻을 수 있으며, 단일 포인트 나사 가공은 소량 또는 맞춤형 나사에 적합할 수 있습니다.
도구 수명 및 비용: 나사 가공 도구의 수명과 비용을 고려해야 합니다. 수명이 긴 고품질 도구는 전체 생산 비용을 줄이고 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 초기 도구 비용과 유지보수도 의사 결정 과정에 포함되어야 합니다.
기계 능력: CNC 가공 센터의 능력과 기능, 예를 들어 강력한 탭핑의 가용성, 스핀들 속도 및 축 동기화는 나사 가공 방법의 선택에 영향을 미칩니다. 선택한 방법을 기계가 지원할 수 있는지 확인하는 것이 성공적인 나사 생산에 중요합니다.
품질 요구 사항: 최종 제품의 품질 요구 사항, 예를 들어 나사 정확도, 표면 마감 및 위치 공차는 가공 방법의 적합성을 결정합니다. 선택한 방법이 품질 기준을 충족하는지 확인하는 것이 고품질 나사를 생산하는 데 필수적입니다.
이러한 요소를 신중하게 고려하고 적절한 나사 가공 방법을 선택함으로써 제조업체는 CNC 가공 작업을 최적화하고 제품 품질을 향상시키며 생산 효율성을 높일 수 있습니다. 전통적인 탭핑, 단일 포인트 나사 가공 또는 고급 나사 밀링을 사용하는 경우, 각 방법의 강점과 한계를 이해하는 것이 성공적이고 신뢰할 수 있는 나사 생산을 달성하는 데 중요합니다.
결론
CNC 가공 센터는 각각 고유한 장점과 응용 분야를 가진 다양한 나사 가공 방법을 제공합니다. 탭 가공, 단일 포인트 나사 절삭 및 나사 밀링은 다양한 재료와 응용 분야에서 고품질 나사를 생산하기 위한 다재다능하고 효율적인 솔루션을 제공합니다. 현대 CNC 기계의 기능을 활용하고 적절한 나사 가공 방법을 선택함으로써 제조업체는 정밀하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 나사 생산을 달성하여 오늘날의 경쟁적인 제조 환경의 요구를 충족할 수 있습니다.
