고급 선반 도구: 최첨단 솔루션

기계식 클램핑 인덱서블 공구, 코팅 공구, 다이아몬드 공구, 입방정질화붕소 공구, 세라믹 공구 등 다양한 고급 절삭 공구의 성능, 종류, 적용 범위는 물론 트위스트 드릴의 개선 방법과 갱 드릴의 샤프닝 방법을 숙지하는 것은 선반 작업자가 갖추어야 할 필수 기술 중 하나입니다.

I. 인덱서블 선삭 공구

인덱서블 선삭 공구는 여러 절삭날과 적절한 기하학적 파라미터를 가진 인서트가 공구 홀더(또는 공구 본체)에 기계적으로 고정되는 공구 유형입니다. 인덱서블 선삭 공구는 브레이징 선삭 공구와 비교했을 때 다음과 같은 장점이 있습니다.

(1) 인서트는 특정 다각형 모양을 가지고 있습니다.

절삭날이 마모된 경우 인서트를 다시 연마할 필요가 없습니다. 인서트를 새 절삭날로 교체하기만 하면 계속 사용할 수 있으므로 공구 교체와 보조 연마 시간을 줄일 수 있습니다.

(2) 인서트는 납땜으로 고정되지 않습니다.

이를 통해 브레이징으로 인한 내부 응력과 균열을 방지하여 인서트 소재의 원래 절삭 성능을 최대한 활용하고 공구 수명을 개선합니다.

(3) 인서트는 재연마할 필요가 없습니다.

이는 코팅 재료의 적용을 촉진하는 데 유용하며 다음을 더욱 개선합니다. 절단 효율성 및 도구 수명.

(4) 칩 브레이커 홈은 인서트 제조 중에 형성됩니다.

홈 치수가 안정적이고 칩 파쇄가 안정적이어서 가공 품질을 보장하는 데 도움이 됩니다.

(5) 도구 홀더 또는 도구 본체를 여러 번 사용할 수 있습니다.

이를 통해 도구 본체의 재료를 절약하고 도구 표준화를 촉진하며 도구 관리 작업을 간소화할 수 있습니다.

1. 인덱서블 선삭 공구 구성

인덱서블 선삭 공구는 그림 1과 같이 공구 홀더, 클램핑 메커니즘, 인서트 및 쉼으로 구성됩니다.

1-도구 홀더
2-클램핑 메커니즘
3-인서트
4-Shim

(1) 삽입

인서트 재료에는 카바이드와 세라믹이 포함됩니다. 국가 표준에 따르면 인서트의 모델 번호는 인서트의 모양, 정상 이격 각도, 정밀 등급, 구조적 특징, 절삭날 길이, 인서트 두께, 노즈 반경, 절삭날 형태, 절삭 방향, 칩 브레이커 유형 및 폭을 나타내는 10가지 위치가 주어진 순서로 배열된 10개의 번호로 구성됩니다.

예를 들어

인서트 모양 코드에는 17가지 유형이 있습니다. 가장 일반적인 것은 정삼각형(T), 정사각형(S), 작은 모서리가 있는 삼각형(F), 볼록한 삼각형(W)입니다. 정상 간격각 코드에는 9가지 유형이 있으며, 가장 널리 사용되는 것은 α₀ = 0°인 N 유형입니다.

인서트 정밀 등급 코드는 11가지 종류가 있으며, 그 중 A, F, C, H, E, G, J, K, L은 정밀 등급에 속하고 M은 중간 등급에 속하며 U는 가장 널리 사용되는 일반 등급에 속합니다. 인덱서블 인서트 모델 번호의 각 문자 또는 숫자를 표현하는 의미와 방법에 대한 자세한 내용은 표준 GB/T 2076-2007을 참조하세요.

인서트 모델은 가공 조건과 공작물 재질에 따라 선택해야 합니다.

(2) 도구 홀더

인서트를 고정하고 공구 포스트에 장착하는 데 사용되는 공구 홀더의 인서트 포켓은 인서트의 위치를 배치하고 보장하는 데 사용됩니다. 인덱서블 선삭 공구의 주요 각도는 특정 기하학적 각도로 인서트 포켓에 인서트를 설치하여 형성됩니다. 공구 홀더에 있는 인서트 포켓의 기하학적 매개변수는 선택한 인서트의 각도에 따라 결정되어야 합니다. 공구 홀더의 재질은 45강이며 경도는 35~40HRC입니다.

(3) 심

심을 사용하면 인덱서블 선삭 공구 팁의 위치를 쉽게 조정할 수 있으며 공구 세팅 중 공구 홀더가 손상되지 않도록 보호합니다. 일반 절삭 시에는 칩이 공구 홀더를 긁는 것을 방지합니다. 심 재질은 GCr15, YG8 또는 W18Cr4V 중에서 선택할 수 있습니다.

2. 인덱서블 선삭 공구 인서트의 위치 지정 및 클램핑 메커니즘

(1) 인서트 위치 및 클램핑 메커니즘에 대한 요구 사항

인서트 위치 지정 및 클램핑 메커니즘은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다:

• 내마모성의 충격과 진동에도 풀리지 않고 정확한 위치를 유지하여 안정적인 위치 지정 및 클램핑이 가능합니다.
• 인서트를 회전하거나 교체할 때 간단히 풀거나 조일 수 있습니다.
• 포지셔닝, 클램핑 요소 또는 공구 홀더를 손상시키지 않고 칩을 원활하게 배출할 수 있습니다.
• 간단하고 컴팩트한 구조로 제조가 용이합니다.

(2) 포지셔닝 양식 삽입

인서트 위치 지정 양식은 인서트 회전 후 도구 팁 위치의 변화를 최소화하기 위해 노력해야 합니다. 네 가지 일반적인 위치 지정 양식이 있습니다:

1) 인서트의 바닥면과 인접한 두 개의 측면을 사용하여 위치를 지정합니다.

그림 2에서 볼 수 있듯이 이 위치 지정 형태는 인서트 자체의 외형 치수 정확도와만 관련되므로 위치 지정 정확도가 상대적으로 높습니다. 이 양식은 일반적으로 상단 클램핑 및 핀 클램핑 인서트에 사용됩니다.

F₀, F₁-절삭력 구성 요소
F-총 절삭력
W-클램핑 력

2) 인서트의 바닥면, 한쪽 측면 및 이동식 중앙 핀과 결합되는 구멍을 사용하여 위치를 지정합니다.

그림 3과 같습니다. 이 포지셔닝 형태는 인서트의 외부 치수 정확도, 센터 홀 정확도, 이동식 센터 핀 치수 정확도 및 피팅 정확도와 관련된 공구 팁 위치 정확도를 만듭니다. 구조가 비교적 간단하고 인서트 포켓을 가공하기 쉽다는 장점이 있습니다. 이 형태는 일반적으로 편심 핀 클램핑 인서트에 사용됩니다.

F₀, F₁-절삭력 구성 요소
F-총 절삭력
W-클램핑 력

3) 인서트의 바닥면, 중앙 구멍, 한쪽 측면이 클램핑 요소와 맞닿도록 배치합니다.

그림 4와 같이 이 위치 지정 양식은 인서트의 외부 치수 정확도, 내부 구멍의 치수 및 위치 정확도, 고정 중심 핀의 치수 정확도와 관련된 공구 팁 위치 정확도를 만듭니다. 위치 정확도가 위의 형태보다 우수하고 구조가 비교적 간단합니다. 단점은 클램핑 력이 절삭력의 반대 방향이므로 큰 클램핑 력이 필요하다는 것입니다. 이 포지셔닝 형태는 일반적으로 웨지 핀 클램핑 인서트에 사용됩니다.

F₀, F₁-절삭력 구성 요소
F-총 절삭력
W-클램핑 력

4) 인서트의 바닥면, 중앙 구멍 및 한쪽 측면을 사용하여 위치를 지정합니다.

그림 5와 같이 이 포지셔닝 형태의 공구 팁 위치 정확도는 세 번째 형태와 비슷하지만 힘 상황이 더 좋아서 클램핑 힘이 덜 필요합니다. 그러나 측면 위치 지정 지점이 인서트의 사용하지 않는 절삭 날을 손상시키지 않도록 주의해야 합니다.

F₀, F₁, F₂-절삭력 구성 요소
W-클램핑 력

(3) 클램핑 양식 삽입

인덱서블 터닝 툴의 일반적인 클램핑 형태는 다음과 같습니다:

1) 상단 클램프.

그림 6과 같이 클램프의 하향 압력을 사용하여 인서트를 인서트 포켓에 단단히 누릅니다. 클램핑력이 크고 안정적이고 신뢰할 수 있는 위치 지정, 간단한 구조, 사용하기 쉬우며 중앙 구멍 없이 인서트를 클램핑할 수 있는 것이 특징입니다. 단점은 공구 헤드가 부피가 커서 작업자의 시야에 영향을 미친다는 것입니다. 이 클램핑 형태는 대형 및 중형 선반과 간헐적 절삭에 적합합니다.

2) 편심 핀 클램프.

그림 7에서 볼 수 있듯이 편심 클램핑 원리를 사용합니다. 편심 핀(나사산이 있든 없든)을 조이면 편심이 인서트 포켓에 인서트를 고정하고 자동으로 잠깁니다. 장점은 간단하고 컴팩트한 구조, 적은 부품 수, 제조가 용이하며 빠르고 쉽게 인서트 인덱싱이 가능하다는 점입니다. 단점은 큰 충격 하중에서 클램핑이 안정적이지 않을 수 있으며 편심 핀을 조이거나 푸는 것이 그다지 편리하지 않다는 것입니다. 소형 선삭 공구에 적합합니다.

1-인서트
2-편심 핀

3) 레버 핀 클램프.

그림 8과 같이 레버 원리를 사용합니다. 나사가 레버 핀의 하단에 힘을 가하면 레버 핀이 공구 홀더 구멍 벽과의 접촉점을 지렛대로 사용하여 인서트 포켓의 측면에 인서트를 단단히 누릅니다. 안정적인 클램핑력 방향, 높은 위치 정확도, 너무 복잡하지 않은 구조가 장점입니다. 단점은 레버 핀의 강성이 약하고 클램핑 이동거리가 짧다는 점입니다. 주로 다음에 적합합니다.

a) 직접 강제 적용
b) 접선 힘 적용
1-나사
2-인서트
3-레버 핀

4) 레버 클램프.

그림 1-30에 표시된 것처럼 이 클램핑 방법도 레버 원리를 사용합니다. 나사를 조이면 레버가 회전하여 인서트가 느슨해지거나 고정됩니다.

1-인서트
2-레버
3-나사
4-스프링 슬리브
5-Shim

장점은 안정적이고 신뢰할 수 있는 클램핑, 상대적으로 높은 위치 정확도, 더 큰 클램핑 이동거리로 인서트 인덱싱이 편리하다는 점입니다. 단점은 구조가 복잡하여 제조가 어렵다는 점입니다. 절단 매개변수: v₀ = 80~100m/min, f = 0.4~0.6mm/r, a₁ ≤ 8mm에 적합합니다.

5) 웨지 핀 클램프.

그림 10과 같이 이 클램핑 방식은 나사를 사용하여 쐐기 블록을 누르면 쐐기의 작용으로 인서트가 고정된 중앙 핀을 향해 눌러지는 방식입니다. 구조가 간단하고 클램핑력이 크며 제조 및 사용이 쉬운 것이 특징입니다.

1-인서트
2-나사
3핀
4-웨지 블록
5-워셔

단점은 중앙 핀이 쉽게 변형되어 위치 정확도가 낮고 레버 유형만큼 구조가 콤팩트하지 않다는 것입니다. 적합한 절단 매개변수는 다음과 같습니다._c ≤120m/min, f≤0.8mm/R, a_p =4~6mm.

6) 복합 유형.

그림 11과 같이 이 클램핑 방식은 쐐기압 복합(그림 11a)과 풀압 복합(그림 11b) 등 두 가지 클램핑 형태를 사용하여 블레이드를 동시에 클램핑하는 복합 구조를 채택하고 있습니다. 안정적인 클램핑을 제공하고 큰 절삭 하중과 충격을 견딜 수 있으며 고강도 선삭에 적합합니다.

a) 쐐기형 압력 복합
b) 당김 압력 합성물
1-나사
2-스페셜 웨지 블록
3-블레이드
4-툴 패드
5-위치 지정 핀
6-툴 생크
7-풀 압력 플레이트

3. 기계적으로 고정된 선삭 공구 사용

(1) 90° 인덱서블 슬림 샤프트 황삭 선삭 공구

그림 12에서 볼 수 있듯이 도구의 기능은 다음과 같습니다:

1) 블레이드 재질:

YT15 초경합금.

2) 도구 기능:

슬림 샤프트 선삭의 특성과 슬림 샤프트 가공용 용접 선삭 공구의 경험을 바탕으로 표준 90° 인덱서블 외부 선삭 공구의 일부 기하학적 각도를 개선한 제품입니다.

• 릴리프 각도를 줄이고 칼날 가장자리에 0.8mm 폭으로 실제 릴리프 각도를 2°로 연마합니다.
• 보조 절삭날 각도가 2°인 삼각형 칼날을 사용하고 보조 면의 폭이 0.8mm인 실제 보조 릴리프 각도를 2°로 연마합니다.
• 폭 0.5~0.8mm, 전환 가장자리 각도 45°, 전환 가장자리 릴리프 각도 0°로 전환 가장자리를 연마합니다.
• b로 모따기를 연마합니다._r1 =0.2mm 및 γ_o1 주 절삭날의 =-10°.

3) 절단 매개변수:

v_c =80~90m/min, f=0.3~0.4mm/r, a_p =5 ~ 6mm.

4) 적용 범위:

C630 타입 선반(확장형)에서 길이 대 직경 비율 L/d=30~40의 가느다란 샤프트 황삭 가공.

5) 사용 효과:

• 진동 없이 안정적인 커팅.
• 가공 후 공작물의 원통도 오차는 0.1mm 이내일 수 있습니다.
• 하나의 절삭 날은 초기 치수가 ϕ70mm×1890mm이고 최종 치수가 ϕ58mm×1890mm인 6~8개의 날씬한 샤프트를 가공할 수 있습니다.

(2) 조절 가능한 기계식 클램핑 이팅 도구

그림 13과 같습니다. 도구의 기능은 다음과 같습니다:

1) 블레이드 재질:

YT15 초경합금.

2) 도구 기능:

• 블레이드에 레버식 클램핑을 사용하여 구조가 간단하고 제작이 간편합니다.
• 칼날과 도구 패드는 120° V자형 홈을 사용하여 위치를 조정할 수 있어 안정성이 우수합니다.
• 칼날과 클램핑 바의 위치를 조정할 수 있어 여러 번 칼날을 재연마할 수 있고 공구 생크 손상을 방지할 수 있습니다.
• 도구 팁 각도 ε_r =150°로 높은 절삭날 강도를 제공하여 절삭 시 공구 헤드가 비뚤어지는 것을 방지하고 칩을 좁혀줍니다.
• 레이크 각도 γ_o =12°~15°, 연마된 호형 칩 브레이커 홈이 있어 절단이 매끄럽고 칩 제거가 용이하며 고속 이별에 적합합니다.

3) 절단 매개변수:

v_c =150~200m/min, f=0.15~0.2mm/r.

4) 적용 범위:

CA6140 또는 C630 유형 선반에서 직경 80mm 미만의 20강 또는 45강으로 제작된 절삭 가공품(절삭유 도포 포함)에 적합합니다.

5) 주의 사항:

• 공구를 설치할 때 공구 팁은 공작물 축보다 0.1mm 아래에 있어야 합니다.
• 분리 시에는 먼저 수동 이송을 사용하여 칼날을 예열한 다음 자동 이송으로 전환하세요. 이렇게 하면 갑작스러운 온도 상승으로 인한 칼날 파손을 방지할 수 있습니다.

(3) 90° 기계적으로 고정된 칩 수집 선삭 공구

그림 14와 같습니다. 도구의 기능은 다음과 같습니다:

1-나사
2-칩 수집 포트
3-압력 플레이트
4-툴 본체

1) 도구 재질:

칼날은 YG8 초경합금, 공구 본체는 45강, 열처리 및 강화, 230~250HBW입니다.

2) 도구 기능:

• 구조가 간단하고 제조가 쉬운 압력판 클램핑을 사용합니다.
• 주조 구리 및 주철과 같은 깨지기 쉬운 재료를 절단할 때 칩 수집 포트와 ϕ12mm 칩 구멍을 통해 칩이 배출되어 칩 비산을 방지하고 안전한 작동을 보장합니다.

3) 절단 매개변수.

거친 선삭용(칩 수집 포트 크기 a×b=3.5mm×10mm): 절단 속도 v_c =150m/min, 이송 속도 f=0.15~0.3mm/r, 절삭 깊이 a_p =4~5mm; 마감 선삭의 경우(칩 수집 포트 크기 a×b=1mm×4mm): v_c =180m/min, f=0.06~0.18mm/r, a_p =0.12~0.30mm.

4) 적용 범위:

C6140 유형 선반에서 주조 구리 및 주철과 같은 부서지기 쉬운 재료를 선삭하는 데 적합합니다.

(4) 인덱서블 보링 도구

그림 15와 같습니다. 도구의 기능은 다음과 같습니다:

a) 관통 홀 보링 도구
b) 블라인드 홀 보링 도구

1) 도구 생크의 단면적이 증가했습니다.

공구 팁이 공구 샹크의 중심면에 위치하기 때문에 홀 내 샹크의 단면적을 최대화하여 보링 공구의 강성을 향상시킬 수 있습니다.

2) 도구 생크의 오버행 길이를 조절할 수 있습니다.

보링 공구 샹크는 상단과 하단에 두 개의 평평한 표면이 있으며 샹크는 상대적으로 길게 만들어집니다. 보링 작업 시 공구 홀더에서 샹크의 돌출 길이를 다양한 구멍 깊이에 따라 조정할 수 있습니다. 이는 샹크의 강성을 증가시킬 뿐만 아니라 보링 공구의 적용 범위를 넓혀줍니다.

보링 도구의 각 부분의 치수는 표 1에 나와 있습니다.

표 1 보링 공구의 각 부품 치수(단위: mm)

II. 코팅 도구

공구 성능을 향상시키기 위해 코팅 방법을 통해 인성이 좋은 공구 기판에 내마모성 내화 화합물을 한 층 또는 여러 층 코팅합니다. 이렇게 하면 공구 기판과 하드 코팅이 결합되어 공구의 표면 경도가 높아지고 내마모성과 윤활성이 향상됩니다.

코팅 공구는 다양한 기판 재질에 따라 고속 강철 코팅 공구, 초경합금 코팅 공구, 세라믹 코팅 공구, 다이아몬드 코팅 공구, 입방정 질화 붕소 코팅 공구로 분류할 수 있습니다.

초경합금 코팅 공구는 화학 기상 증착 및 진공 스퍼터링 방법을 통해 초경합금 인서트 표면에 5~12μm 이하의 두께로 TiC, TiN 또는 A3120 복합 재료 층을 증착하여 만들어집니다. 코팅 방식에 따라 화학 기상 증착(CVD) 코팅 공구와 물리적 기상 증착(PVD) 코팅 공구로 구분할 수 있으며, 코팅된 공구는 다시 화학 기상 증착(CVD) 코팅 공구와 물리적 기상 증착(PVD) 코팅 공구로 나눌 수 있습니다.

초경합금 공구 기판의 경우, 코팅은 일반적으로 약 1000°C의 증착 온도에서 화학 기상 증착(CVD) 방식으로 이루어집니다. 고속 강철 공구 기판의 경우, 코팅은 일반적으로 약 500°C의 증착 온도에서 물리적 기상 증착(PVD) 방법을 사용하여 수행됩니다.

코팅 공구는 높은 내산화성 및 접착 특성을 가지고 있어 기판의 우수한 인성과 고강도를 유지하면서 코팅의 높은 경도, 높은 내마모성 및 낮은 마찰 계수를 가지므로 절삭력과 절삭 온도를 감소시킵니다. 초경합금 공구 기판에 5~6μm 두께의 TiC 층을 코팅한 후 표면 경도는 2500~4200HV에 달할 수 있습니다.

코팅 방법에는 그림 16과 같이 단층 코팅, 다층 코팅, 그라데이션 코팅, 초경질 박막 코팅, 연질/경질 복합 코팅 등이 있습니다.

일반적인 코팅 재료는 TiC, TiN, TiCN, Al입니다.₂ O₃ 등 코팅 재료는 초기 TiC 및 TiN 코팅에서 TiC, TiN, TiCN, TiC/TiCN/TiN, TiC/A1203, TiC/A1203/TiN, TRAIN 등과 같은 복합 다층 코팅 및 이들의 조합으로 발전해 왔습니다.

이들의 공통적인 특징은 높은 경도, 우수한 화학적 안정성, 확산 마모에 대한 내성, 낮은 마찰 계수로 절삭력이 낮아지고 절삭 온도가 낮아지며 공구의 절삭 성능이 크게 향상된다는 것입니다.

TiC 코팅은 현재 가장 널리 사용되는 코팅 재료로, 마모 및 크레이터 마모에 대한 저항성이 우수합니다. 기판에 쉽게 확산되고 기판에 단단히 밀착되며 낮은 절삭 온도에서 내마모성이 높습니다. 일반적으로 마모가 심하게 발생하는 상황에서 사용됩니다.

TiN 코팅은 TiC보다 경도가 약간 낮고 금속과의 친화력이 낮으며 습윤성이 우수합니다. 현재 선진국에서 TiN 코팅 고속 공구의 사용률은 70%의 고속 공구에 도달했습니다. 크레이터 마모에 대한 저항성은 높지만 피착재에 대한 밀착력은 떨어집니다.

Al₂ O₃ 코팅은 화학적 안정성, 열 안정성 및 높은 산화 저항성이 우수합니다. Al₂ O₃ 코팅은 고온에서 우수한 화학적 및 열적 안정성을 유지하여 고속 절단에 적합합니다.

TiCN 코팅은 TiC와 TiN의 특성을 결합한 것으로, TiC와 TiN보다 경도가 높습니다. 공구 수명을 크게 향상시키기 위해 공구의 주요 내마모성 층으로 TiCN을 사용할 수 있습니다. TiCN은 비교적 이상적인 공구 코팅 재료입니다.

TiAIN 코팅은 화학적 안정성이 우수하고 경도가 높으며 산화, 접착 및 확산 마모에 대한 저항성이 강합니다. 고속 절삭에서 주목할 만한 효과를 보이며 회주철 및 실리콘-알루미늄 합금과 같은 내마모성 소재 가공에 특히 적합합니다.

현재 외국에서 코팅 된 초경합금 인서트의 비율은 70%를 초과하며 다양한 철강 부품, 주철, 스테인리스 스틸 및 고온 합금 가공에 널리 사용됩니다. 현재 코팅 기술은 엔드 밀, 면도 커터, 브로칭 공구, 성형 풀링 공구, 리머, 기어 호브 및 고속 절삭 및 가공의 요구를 충족하기 위해 기계적으로 클램핑 된 다양한 인덱서 블 인서트에 적용되었습니다.

III. 다이아몬드 도구

다이아몬드는 탄소의 동소체로 가장 단단한 천연 소재로 알려져 있습니다.

다이아몬드 공구는 경도가 높고 내마모성이 높으며 열전도율이 높습니다. 특히 알루미늄 및 실리콘-알루미늄 합금의 고속 절삭에서 비철금속, 합금 및 고경도 내마모성 소재를 정밀하게 절삭할 수 있습니다(표 2). 다이아몬드 공구는 대체하기 어려운 주요 절삭 공구입니다.

표 2 다이아몬드 공구로 가공하기에 적합한 재료

1. 다이아몬드 절삭 공구 재료의 특성

(1) 매우 높은 경도 및 내마모성

천연 다이아몬드는 자연에서 발견된 물질 중 가장 단단한 물질입니다. 미세 경도는 10000HV에 달합니다. 천연 다이아몬드의 내마모성은 초경합금의 80-120배인 반면, 합성 다이아몬드의 내마모성은 초경합금의 60-80배입니다.

(2) 매우 낮은 마찰 계수

다이아몬드와 일부 비철금속 사이의 마찰 계수는 일반적으로 0.1에서 0.3 사이로 매우 낮습니다. 마찰 계수가 낮으면 가공 중 변형이 적고 절삭력이 감소합니다.

(3) 매우 높은 가장자리 선명도

다이아몬드 공구의 절삭 날은 매우 날카롭게 연마할 수 있으며, 일반적인 공구 팁 반경은 0.1-0.5μm입니다. 천연 단결정 다이아몬드 공구는 0.002-0.008μm까지 도달할 수 있습니다. 따라서 초박형 절삭과 초정밀 가공을 수행할 수 있습니다.

(4) 상대적으로 낮은 열팽창 계수

다이아몬드의 열팽창 계수는 고속 강철의 약 1/10이므로 다이아몬드 공구는 정밀 및 초정밀 가공에서 특히 중요한 큰 열 변형을 일으키지 않습니다.

(5) 우수한 열 전도성

다이아몬드의 열전도율은 초경합금의 9배에 달합니다. 높은 열전도율과 열확산성으로 인해 절삭 열이 쉽게 발산되어 공구의 절삭 부분에서 온도가 낮아집니다.

2. 다이아몬드 절삭 공구 재질의 종류

현재 다이아몬드 절삭 공구에는 단결정 다이아몬드 공구와 다결정 다이아몬드 공구의 두 가지 유형이 있습니다. 다결정 다이아몬드 공구에는 다결정 다이아몬드(PCD) 공구와 화학 기상 증착(CVD) 다이아몬드 공구가 있습니다.

(1) 단결정 다이아몬드 도구

단결정 다이아몬드는 천연 단결정 다이아몬드와 인공 합성 단결정 다이아몬드로 나눌 수 있습니다. 대부분의 천연 다이아몬드는 정팔면체 또는 마름모꼴 십면체이며, 일부는 큐빅이나 다른 모양을 하고 있습니다. 다이아몬드는 밝은 색을 띠고 투명하며 불순물과 결함이 없고 굴절률이 강합니다.

천연 단결정 다이아몬드 공구는 특정 기하학적 모양과 크기로 연마된 하나의 큰 다이아몬드 입자를 용접, 본딩, 기계적 클램핑 또는 분말 야금 방법을 사용하여 공구 샹크 또는 공구 본체에 고정시킨 다음 정밀 공작 기계에 장착하여 만듭니다.

미세 연삭 후 천연 단결정 다이아몬드 공구의 절삭 날은 0.002μm의 작은 모서리 반경으로 매우 날카로워 초박형 절삭이 가능합니다. 공작물 재료와의 낮은 마찰 계수, 우수한 접착 방지 특성, 비철 금속에 대한 친화력 부족, 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도율과 결합 된 천연 다이아몬드 공구는 매우 높은 공작물 정확도와 매우 낮은 열전도율을 생성 할 수 있습니다. 표면 거칠기 값입니다.

따라서 천연 다이아몬드 공구를 사용한 절삭을 미러 절삭이라고도 하며, 천연 다이아몬드 공구는 대체 불가능한 이상적인 초정밀 가공 공구로 보편적으로 인정받고 있습니다.

단결정 다이아몬드는 이방성 특성을 가지고 있기 때문에 단결정 다이아몬드 공구를 설계하고 제조할 때 올바른 결정 방향을 선택해야 하며, 다이아몬드 원재료는 결정 방향을 거쳐야 합니다. 인공 단결정 다이아몬드의 복잡한 제조 기술과 높은 생산 비용으로 인해 현재 대부분의 단결정 다이아몬드 공구는 천연 단결정 다이아몬드로 만들어집니다.

초정밀 선반에 단결정 다이아몬드 공구를 사용하면 거울과 같은 정삭을 얻을 수 있습니다. 단결정 다이아몬드 공구는 현재 초정밀 절삭 분야의 주요 공구로, 모서리를 매우 날카롭게 연마할 수 있어 표면 거칠기 값이 매우 낮고 공구 수명이 매우 긴 공작물을 생산할 수 있습니다. 현재 단결정 다이아몬드 공구는 컴퓨터 디스크 기판, 레이저 반사판 및 다양한 광학 기기 가공에 널리 사용되고 있습니다.

(2) 다결정 다이아몬드(PCD) 도구

1970년대 초 GE가 다결정 다이아몬드(PCD) 인서트 개발에 성공한 이후, PCD는 풍부한 원자재 공급원과 천연 다이아몬드의 1/10에서 1/6에 불과한 가격으로 천연 다이아몬드 공구보다 훨씬 저렴한 가격으로 널리 적용되고 있습니다.

PCD 공구는 매우 날카로운 모서리를 연마할 수 없으며 모서리 반경이 천연 다이아몬드 공구보다 훨씬 큽니다. PCD 공구로 가공한 공작물의 표면 품질도 천연 다이아몬드 공구로 가공한 공작물만큼 좋지 않아 초정밀 미러 절삭을 달성하기 어렵습니다.

PCD는 단결정 다이아몬드보다 경도가 낮지만 등방성 소재이기 때문에 공구 제조 시 우선 배향이 필요하지 않습니다. PCD 바인더의 전도성 특성 덕분에 PCD를 쉽게 절단하고 성형할 수 있습니다.

PCD 공구는 주로 내마모성 비철 금속 및 그 합금과 비금속 소재를 가공하는 데 사용됩니다. 긴 절삭 공정에서 날카로운 모서리와 절삭 효율을 유지할 수 있으며 가공하기 어려운 일부 비철 금속 및 합금 부품과 비금속 재료(흑연, 탄소, 유리, 경질 고무 목재, 세라믹, 플라스틱, 커런덤, 베이클라이트 및 유리 섬유 강화 복합 재료 등)의 고속 정밀 가공에 널리 사용됩니다.

구조적으로 PCD 공구는 브레이징 PCD 공구와 인덱서블 인서트, 일체형 다결정 다이아몬드 인서트, 다결정 다이아몬드 복합 인서트로 나눌 수 있습니다. 현재 사용되는 대부분의 PCD 인서트는 초경합금 기판으로 소결된 복합 인서트입니다.

인덱서블 PCD 인서트는 초경합금 인덱서블 인서트에 PCD 블랭크를 장착한 후 가장자리를 연마하여 제작합니다. 다양한 공구 홀더, 공구 클램프 또는 CNC 기계의 공구 디스크에 클램핑하여 대량 생산의 안정성을 높일 수 있습니다.

다결정 다이아몬드 선삭 공구는 다결정 다이아몬드 복합 인서트를 사용합니다. 인서트의 상층은 미세 입자 합성 다이아몬드이고 하층은 초경합금 기판으로 고압 및 고온에서 소결되어 원형 다결정 다이아몬드 복합 인서트 블랭크를 형성합니다.

(3) CVD 다이아몬드 도구

1970년대와 1980년대 일본에서 CVD 다이아몬드 기술이 등장한 이후, 이 기술은 절삭 공구에 빠르게 적용되었습니다.

CVD 다이아몬드는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 사용하여 이종 기판(초경합금, 세라믹 등)에 합성된 다이아몬드 필름을 말합니다. CVD 다이아몬드는 금속 또는 비금속 첨가물을 포함하지 않으며, 단결정 다이아몬드와 다결정 다이아몬드(PCD)의 장점을 결합하고 단점을 어느 정도 극복하여 천연 다이아몬드에 매우 근접한 성능을 가지고 있습니다.

다양한 응용 분야 요구 사항에 따라 다양한 입자 크기와 표면 형태를 가진 PCD를 합성하기 위해 다양한 CVD 증착 공정을 선택할 수 있습니다.

광범위한 사례에 따르면 CVD 다이아몬드 공구 제품의 성능은 여러 측면에서 유사한 PCD 제품을 능가하며, 표면 거칠기는 단결정 다이아몬드에 가깝고 내충격성은 단결정 다이아몬드보다 뛰어납니다. CVD 다이아몬드는 유망한 새로운 다이아몬드 소재로 간주됩니다.

CVD 다이아몬드 공구의 초경도 내마모성과 우수한 인성 덕분에 알루미늄, 실리콘-알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 흑연, 세라믹, 다양한 유리 섬유 및 탄소 섬유 강화 구조재 등 대부분의 비금속 재료와 다양한 비철금속 재료를 가공할 수 있습니다. 또한 CVD 다이아몬드 공구는 고가의 천연 다이아몬드 공구보다 훨씬 저렴한 비용으로 고효율, 고정밀 가공 공구로 사용할 수 있습니다.

CVD 다이아몬드 공구는 두 가지 형태로 만들 수 있는데, 하나는 기판에 50μm 미만의 두께를 가진 박막을 증착한 것으로 CVD 다이아몬드 박막 코팅 공구라고 하며, 다른 하나는 기판 없이 최대 1mm 두께의 두꺼운 필름으로 필요에 따라 기판에 납땜할 수 있는 CVD 다이아몬드 후막 브레이징 공구로 알려져 있습니다.

CVD 다이아몬드 박막 코팅 공구는 일체형 다이아몬드 표면 코팅이 되어 있으며 모든 스타일과 기하학적 모양의 절삭날로 가공할 수 있습니다. 다이아몬드 박막 코팅 공구는 일부 측면에서 PCD 공구보다 우수합니다.

CVD 다이아몬드 박막은 어떤 형태의 기판에도 증착할 수 있기 때문에 CVD 다이아몬드 박막 코팅 공구는 복잡한 프로파일 공구로 쉽게 제조할 수 있습니다. 또한 CVD 다이아몬드 박막 코팅 공구는 제조 공정이 간단하고 비용이 저렴하며 다양한 공구 유형이 가능하기 때문에 향후 발전 가능성이 매우 큰 분야입니다.

CVD 후막 다이아몬드는 순수 다이아몬드이며 경도는 천연 다이아몬드에 가깝고 PCD보다 훨씬 높습니다. 천연 다이아몬드와 달리 CVD 후막 다이아몬드는 등방성이며 비용이 저렴하기 때문에 여러 측면에서 PCD를 대체할 수 있습니다. 증착 품질이 더욱 향상되면 초정밀 가공에서 천연 다이아몬드를 대체할 수도 있습니다.

CVD 후막 다이아몬드의 높은 내마모성과 높은 열 안정성으로 인해 내마모성이 높은 재료의 고속 절삭 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 위에서 언급한 세 가지 유형의 다이아몬드 공구는 표 3과 같이 각각 고유한 특성을 가지고 있습니다.

표 3 단결정 다이아몬드, PCD 다이아몬드 및 CVD 다이아몬드 공구의 특성 비교

3. 다이아몬드 절삭 공구를 위한 기하학적 각도 선택

PCD 공구를 예로 들면, 다양한 가공 재료에 따라 기하학적 파라미터를 결정해야 합니다. 절삭 부품의 기하학적 각도를 합리적으로 선택하면 표 4와 같이 공구 수명에 큰 영향을 미칩니다.

표 4 PCD 툴을 위한 기하학적 각도 선택

IV. 입방정 질화 붕소(CBN) 도구

입방정 질화 붕소(CBN)는 질화 붕소(BN)의 동소체로, 다이아몬드와 유사한 구조를 가지고 있습니다. 초경도 특성, 높은 열 안정성, 높은 화학적 안정성을 가지고 있습니다. 대기 중 1000°C까지 가열해도 산화되지 않으며 철 및 철강 제품 가공에 널리 사용됩니다.

우수한 성능 덕분에 입방정 질화 붕소 공구는 고속강, 공구강, 경화강, 냉간 경화 주철, 베어링강, 고온 합금 및 기타 가공하기 어려운 재료를 절삭하는 데 사용할 수 있습니다.

입방정 질화 붕소(CBN)는 단결정 및 다결정 형태, 즉 단결정 CBN과 다결정 입방정 질화 붕소(PCBN)로 제공됩니다.

1. 입방정 질화 붕소 공구 재료의 성능

(1) 높은 경도 및 내마모성

CBN은 다이아몬드에 가까운 경도와 강도를 가지고 있습니다. CBN 분말의 미세 경도는 8000-9000HV이고 PCBN 소결체의 경도는 3000-5000HV에 이릅니다. 내마모성 재료를 절삭할 때 내마모성은 코팅된 초경 공구의 30배에 달합니다.

(2) 높은 열 안정성

CBN은 다이아몬드보다 내열성이 높아 1400~1500°C에 달합니다. 1000°C에서 PCBN의 경도는 세라믹과 카바이드의 실온 경도보다 여전히 높습니다. 그림 17은 PCBN, 세라믹, 카바이드의 고온 경도를 비교한 것입니다.

(3) 우수한 화학적 안정성

CBN은 내산화성이 매우 높아 1000°C에서도 산화되지 않습니다. 또한 1200~1300°C까지 철 소재와 화학적으로 반응하지 않아 높은 화학적 불활성을 보입니다.

(4) 우수한 열 전도성

CBN의 열전도율은 다이아몬드에 이어 두 번째로 높으며 탄화물의 20배에 달합니다. CBN과 세라믹 열전도율의 비율은 37.1입니다. 고속 절삭에서 열전도율이 높으면 공구 팁의 온도를 낮춰 공구 마모를 줄이고 가공 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

(5) 낮은 마찰 계수

CBN과 다른 재료 사이의 마찰 계수는 0.1-0.3입니다. 고속 절삭에서 마찰 계수가 작으면 절삭력을 줄이고 절삭 온도를 낮추며 가공 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다.

2. 입방정 질화 붕소 도구의 종류

입방정 질화 붕소(CBN)는 단결정 및 다결정 형태, 즉 단결정 CBN과 다결정 입방정 질화 붕소(PCBN)로 제공됩니다. 단결정 CBN은 일반적으로 촉매와 첨가제를 사용하여 고온 고압에서 육방정 질화 붕소(HBN)를 소결하여 얻습니다.

PCBN은 미세한 CBN 소재를 고온, 고압에서 결합상(TiC, TiN, Al, Ti 등)과 함께 소결하여 형성된 다결정성 소재입니다. 다이아몬드와 함께 초경 공구 재료로 통칭됩니다.

제조 기술의 한계와 단결정 CBN의 높은 비용으로 인해 PCBN은 여전히 실제 응용 분야에서 사용되는 주요 형태입니다. PCBN 공구는 독특한 구조와 특성을 가지고 있으며 최근 몇 년 동안 철 금속 절삭에 널리 사용되어 왔으며 특히 경화강, 고경도 주철 및 고경도 용사 합금과 같이 가공하기 어려운 재료를 절삭하는 데 적합합니다.

PCBN 도구는 구조에 따라 크게 두 가지 범주로 나뉩니다: PCBN 브레이징 도구와 PCBN 인덱서블 도구입니다.

PCBN 브레이징 공구는 PCBN 인서트를 강철 기판에 브레이징한 후 연삭하여 만듭니다. PCBN 인덱서블 인서트는 일반적으로 인덱서블 카바이드 인서트의 한쪽 모서리에 PCBN 인서트를 브레이징한 다음 연삭하여 만듭니다.

다양한 복합재 제조 방법에 따라 PCBN 공구는 고체 PCBN 인서트와 카바이드로 소결된 PCBN 복합재 인서트로 나눌 수 있습니다. 솔리드 PCBN 인서트는 여러 개의 절삭날을 가지고 있으며 인덱싱이 가능합니다. PCBN 복합 인서트는 여러 개의 절삭날을 가지고 있으며 인덱싱이 가능하고 재연삭도 가능합니다.

PCBN 복합 인서트는 강도와 인성이 우수한 카바이드에 0.5-1.0mm 두께의 PCBN 층을 소결하여 만들어지며, 우수한 인성과 높은 경도 및 내마모성이 결합되어 있습니다. 이를 통해 낮은 굽힘 강도 및 어려운 납땜과 같은 CBN 인서트의 문제를 해결합니다.

3. 입방정 질화 붕소(PCBN) 도구의 기하학적 각도 선택

경화강 가공을 예로 들어, PCBN 공구 형상 각도의 선택 범위는 표 5에 나와 있습니다.

표 5 PCBN 도구의 기하학적 각도 선택

V. 세라믹 도구

세라믹 공구는 합성 화합물로 만들어져 고압에서 성형되고 고온에서 소결됩니다. 경도와 내마모성이 매우 높고 최대 1200°C 이상의 내열성과 화학적 안정성이 우수하며 금속과 쉽게 결합되지 않습니다.

이제 세라믹 공구는 제조 방법 개선, 미세 구조 개선, 고밀도화, 탄화물, 질화물, 붕화물, 산화물 및 기타 금속(예: Ni, Mo)의 첨가 등으로 인해 굽힘 강도, 파단 인성 및 내충격성이 크게 향상되었습니다. 세라믹 공구는 고속 절단, 건식 절단, 경질 절단 및 가공하기 어려운 재료의 절단에 널리 사용됩니다.

1. 세라믹 공구 재료의 성능

(1) 매우 높은 경도 및 내마모성

상온 경도는 93-95HRA에 달하며 절삭 속도가 초경보다 5-10배 빨라 공구 수명이 매우 높습니다. 기존 공구로 가공하기 어려운 고경도 소재 가공에 적합하며 고속 절삭 상황에 적합합니다.

(2) 매우 높은 내열성

1200°C에서 경도는 80HRA이며 여전히 절단을 수행할 수 있습니다. 세라믹 도구는 우수한 고온 기계적 특성800°C에서 경도가 87HRA인 세라믹 공구는 고온에서 굽힘 강도가 거의 감소하지 않습니다. 따라서 세라믹 공구는 절삭 속도가 매우 빠릅니다.

(3) 우수한 접착 방지 성능

세라믹은 금속과의 친화력이 매우 낮고 접착 방지 능력이 뛰어나며 공구의 접착 마모가 적기 때문에 공구의 접착 마모를 줄일 수 있습니다.

(4) 우수한 화학적 안정성

세라믹 도구는 내식성, 확산 저항성, 내산화성, 우수한 화학적 안정성과 같은 특성을 가지고 있습니다.

(5) 낮은 마찰 계수

마찰 계수가 낮을수록 절삭력과 절삭 온도가 낮아지고 칩이 부착될 가능성이 적어 모서리가 쌓일 가능성이 낮아져 가공 표면 품질이 향상됩니다.

2. 세라믹 도구의 종류

(1) 알루미나 기반 세라믹 도구

가장 먼저 등장한 것은 순수 알루미나 세라믹으로, 주성분은 알루미나(Al₂ O₃ ) 및 곡물 정제에 사용되는 소량의 산화마그네슘을 냉간 압착 및 소결로 만들어 경도가 92-94HRA이고 굽힘 강도와 인성이 상대적으로 낮으며 사용 범위가 제한되어 있습니다.

그 후, 이를 기반으로 복합 알루미나 세라믹이 개발되었는데, 이 세라믹은 알루미늄에 TiC, Ni, Mo와 같은 합금 원소를 추가하는 방식으로 개발되었습니다.₂ O₃ 열간 압착으로 형성된 매트릭스로, 경도가 93-94HRA에 이릅니다. 강도, 경도 및 인성이 크게 향상되었으며 절삭 속도와 이송 속도가 눈에 띄게 증가하여 사용 범위가 빠르게 확대되고 있습니다.

연구 개발 기술의 지속적인 성숙으로 인해 TiB가 적용된 세라믹 도구는₂ , Ti(C, N), SiCw, ZrO₂ 등, Al에 추가₂ O₃ 가 등장하여 다양한 특성을 더욱 개선하고 탄소강, 합금강 및 주철의 미세 가공 또는 준미세 가공에 널리 사용되고 있습니다. 표 6에는 중국의 대표적인 알루미나 기반 세라믹 공구 재료의 특성이 나와 있습니다.

표 6 중국의 일반적인 알루미나 기반 세라믹 공구 재료의 특성

(2) 실리콘 질화물 기반 세라믹 도구

가장 먼저 등장한 것은 Si₃ N₄ 세라믹 절삭 공구는 열팽창 계수가 낮고 화학적 안정성이 우수하며 열충격 저항성이 우수합니다. 열 안정성과 열 균열 저항성이 알루미늄보다 높습니다.₂ O₃ 주철 및 주철 합금, 냉간 경질 주철 및 기타 고경도 재료의 고속 가공에 적합합니다.

그 후, Si₃ N₄ /TiC 세라믹 절삭 공구가 개발되었습니다. 이 공구는 내마모성, 내열성, 내열충격성이 뛰어납니다. Si₃N₄ 매트릭스에 TiC를 추가함으로써 절삭 성능이 더욱 향상되어 공구 수명이 카바이드 공구의 10배에 달합니다.

연구 개발 기술의 지속적인 성숙과 함께 시알론 세라믹 절삭 공구가 국제적으로 등장했습니다. 시알론 세라믹 절삭 공구는 질화 알루미늄, 알루미나, 질화 규소의 혼합물을 고온에서 핫 프레스 소결하여 얻은 재료입니다.

Y₂ O₃ 을 구조에 추가하여 밀도를 높였습니다. 시알론 세라믹 절삭 공구는 주철 및 니켈 기반 합금과 같이 절삭하기 어려운 재료를 가공하는 데 주로 사용되는 고강도 및 인성을 갖춘 우수한 종합 성능을 제공합니다.

(3) 새로운 세라믹 절삭 공구 재료

현재 많은 새로운 세라믹 절삭 공구 재료 나노 복합 세라믹 절삭 공구, 수염 강화 세라믹 절삭 공구, 기능 등급 세라믹 절삭 공구, 분말 코팅 세라믹 절삭 공구, 자체 윤활 세라믹 절삭 공구 등 다양한 세라믹 절삭 공구가 개발되었습니다.

3. 세라믹 절삭 공구를 위한 기하학적 각도 선택

세라믹 절삭 공구에 일반적으로 사용되는 기하학적 각도의 선택은 표 7에 나와 있습니다.

표 7 세라믹 절삭 공구를 위한 기하학적 각도의 선택

VI. 갱 훈련

1. 표준 트위스트 드릴의 결함 및 연삭 조치

(1) 표준 트위스트 드릴의 결함

표준 트위스트 드릴의 기하학적 매개변수를 분석하면 다음과 같은 주요 결함을 발견할 수 있습니다:

• 주 절삭날을 따라 여러 지점의 경사각 값이 다양하며, 바깥쪽 원 근처에서 경사각이 크고 드릴 코어 근처에서 음의 경사각이 매우 커서 절삭 저항이 증가하고 절삭 조건이 악화됩니다. 이는 표준 트위스트 드릴 구조의 근본적인 결함입니다.
• 치즐 모서리가 너무 길고 음의 경사각(-60° ~ -54°)이 매우 큽니다. 실제 기능은 절단이 아닌 압축 및 긁어내는 것이므로 치즐 모서리의 존재로 인해 많은 양의 에너지가 소비되고 열이 많이 발생하며 이송력이 크고 센터링이 제대로 이루어지지 않습니다.
• 여백에 여유각이 없고 보조 절삭날 각도가 매우 작아 여백과 구멍 벽 사이에 심한 마찰, 열 발생 및 마모를 유발합니다.
• 주 절삭 날의 바깥 쪽 가장자리의 포인트 각도가 작고 경사각이 크며 절삭 날이 얇고 약하며 방열 조건이 좋지 않으며 쉽게 마모됩니다.
• 주 절삭날의 전체 길이가 동시에 절단에 참여하며 절단 속도에 큰 차이가 있어 절단 변형이 크고 절단이 어렵습니다.

(2) 표준 트위스트 드릴 연삭

위에서 언급한 표준 트위스트 드릴의 기하학적 구조로 인한 결함은 절삭 성능에 심각한 영향을 미칩니다. 드릴 절삭 부분의 기하학적 구조를 개선하고 작업 효율성을 높이기 위해 표준 트위스트 드릴을 사용할 때 절삭 부분에 다음과 같은 연삭을 수행하는 경우가 많습니다.

1) 얼굴 갈기.

(그림 18) 이것은 주로 다양한 재료 가공의 요구를 충족하기 위해 경사각의 크기와 페이스의 형태를 변경합니다. 면을 연마하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 그림 18a와 같이 드릴의 바깥쪽 가장자리 근처의 면을 평평하게 연마하여 경사각을 줄이고 절삭 날의 강도를 높이는 것입니다. 이 방법은 강도와 경도가 높은 재료를 드릴링하거나 구멍을 확대하기 위해 트위스트 드릴을 사용할 때 드릴이 파고드는 것을 방지하기 위해 사용됩니다.

a) 바깥쪽 가장자리에서 경사각 줄이기
b) 드릴 코어에서 경사각 높이기

다른 방법은 드릴 코어의 경사각을 연마하여(그림 18b) 경사각을 높이고 절삭력을 줄이며 절삭을 더 부드럽게 하는 것입니다. 이 방법은 강도가 낮은 재료를 드릴링하는 데 사용됩니다.

2) 끌 모서리를 연마합니다.

(그림 19) 치즐 모서리를 연마하는 방법에는 치즐 모서리 단축과 치즐 모서리의 경사각 개선이라는 두 가지 방법이 있습니다. 이 두 가지 방법은 일반적으로 결합됩니다. 드릴링 중에 이송력을 줄이고 드릴의 센터링 능력을 향상시키며 절삭 조건을 개선할 수 있습니다.

연삭 기준은 공작물 소재가 부드러울수록 치즐 모서리를 짧게 연삭해야 하고, 공작물 소재가 단단할수록 치즐 모서리를 덜 연삭해야 합니다.

3) 여백 연마하기.

표준 트위스트 드릴의 2차 안전각 α' 은 0°이므로 드릴 마진과 홀 벽 사이의 마찰을 줄이고 드릴 마모를 줄이기 위해 그림 20과 같이 마진 뒷면을 연마할 수 있습니다.

보조 간격 각도 α'를 연마합니다. _o = 6°~8°, 마진 폭을 0.1~0.2mm로 줄이고 연삭 길이를 약 1.5~4mm로 줄입니다. 직경이 큰 드릴, 연성 재료 또는 연질 금속 가공에 사용되며 가공된 표면 품질을 향상시킬 수 있으며 반정삭 구멍에 사용할 수 있습니다.

4) 포인트 각도를 연마합니다.

그림 21과 같이 드릴의 두 절삭날 모서리를 직선 또는 호 전환 모서리로 연마하여 이중 점 각도를 형성합니다. 일반적으로 2K_ro = 70°~75°, b_s = 0.2d. 연삭 후 외부 모서리의 포인트 각도가 증가하고 절삭 날의 하중 지지력이 향상되며 이송력이 감소하고 방열 조건이 개선되며 드릴 수명이 증가합니다. 이는 단단한 피삭재를 가진 주철 및 주강 부품을 드릴링할 때 특히 효과적입니다.

5) 칩 브레이킹 그루브 만들기.

(그림 22) 트위스트 드릴이 비교적 큰 경우 드릴의 두 주요 뒷면에 칩 브레이킹 홈을 번갈아 연마하거나(그림 22a), 드릴 생산 중에 칩 브레이킹 홈을 면에 제조할 수 있습니다(그림 22b).

a) 메인 뒷면에 칩 브레이킹 홈 만들기
b) 얼굴에 칩 파쇄 홈 제조

드릴링 중에 칩을 좁은 스트립으로 분할하여 절삭 변형을 줄이고 칩 제거를 용이하게 하며 절삭력을 줄이고 절삭 영역의 냉각 및 윤활을 촉진하고 절삭 조건을 개선할 수 있습니다. 연성 소재에 크고 깊은 구멍을 드릴링하는 데 적합합니다.

2. 기본 갱 드릴의 기하학적 특성 및 연삭

갱 드릴은 장기간의 연습과 연구를 통해 혁신을 이룬 드릴 유형으로, 표준 트위스트 드릴에서 드러난 약점을 다양한 방법을 채택하여 해결했습니다. 기본 갱 드릴은 주로 다양한 강철 소재를 드릴링하는 데 사용되며 다양한 용도로 사용됩니다.

(1) 기본 갱 드릴의 기하학적 특성

그림 23은 중간 크기(15≤d≤40mm)의 기본 갱 드릴을 보여줍니다. 그림에서 기본 갱 드릴은 초승달 모양의 홈, 수정된 치즐 모서리 및 단면 칩 브레이킹 홈이 추가된 표준 트위스트 드릴임을 알 수 있습니다. 그 특징은 다음과 같습니다:

1) 초승달 모양의 홈을 추가합니다.

초승달 모양의 아크 엣지를 형성하는 것이 가장 큰 특징으로, 주 절삭 날을 외부 엣지(AB 섹션), 아크 엣지(BC 섹션), 내부 엣지(CD 섹션)의 세 부분으로 나눕니다. 이는 칩 브레이킹 및 칩 제거에 유리하며, 아크 엣지의 각 지점에서의 경사각이 기존보다 커져 절삭이 더 부드러워집니다.

드릴링하는 동안 아크 모서리가 구멍 바닥의 원형 링 리브를 절단하여 드릴의 흔들림을 제한하고 센터링을 향상시킬 수 있습니다. 초승달 모양의 홈을 연마하면 드릴의 높이가 낮아지므로 드릴 포인트의 강도에 영향을 주지 않고 치즐 모서리를 더 날카롭게 연마할 수 있습니다.

2) 치즐 가장자리 수정하기.

치즐 모서리를 짧게 하면 이송력을 줄이고 센터링을 개선할 수 있습니다. 동시에 안쪽 가장자리의 경사각을 연마하면 절단 능력이 향상됩니다.

3) 단면 칩 브레이킹 홈 만들기.

즉, 한쪽 바깥쪽 가장자리에 오목한 칩 파쇄 홈을 연마하여 칩 제거 및 절삭력 감소에 유리합니다. 기본 갱 드릴의 모양 특성은 다음과 같습니다: "전면에 날카로운 세 개의 점과 일곱 개의 모서리, 양쪽에 초승달 모양의 호 홈, 추가 홈이있는 한쪽 외부 모서리, 낮고 좁고 날카롭게 연마 된 끌 모서리." 3점은 주 절삭날이 세 부분으로 나뉘어 세 점을 이루는 것을 말하며, 7개의 모서리는 2개의 바깥쪽 모서리, 2개의 호 모서리, 2개의 안쪽 모서리, 1개의 홈이 있는 모서리를 말합니다.

드릴 각도: 2k_r =125°, 2k'_r =135°, ψ=65°, τ=25°, γ_oτ =-15°, α_o =10°～15°, α_oR =12°～18°, L=(0.2～0.3)D, L ₁ =l/4, l₂ =l/2, R=0.1d, h=0.03d, b=0.03d, c=1.5f. 참고: d는 드릴 직경, f는 이송 속도입니다.

(2) 기본 갱 훈련 연삭

1) 그라인딩 휠 드레싱하기.

일반 연삭기에서 연삭할 때는 그릿 사이즈 F46~F48, 경도 K~L의 흰색 산화알루미늄(WA) 또는 갈색 산화알루미늄(A) 휠을 사용합니다.

다이아몬드를 사용하여 그라인딩 휠의 바깥쪽 원과 양쪽을 평평하게 만듭니다(그라인딩 휠이 흔들리지 않아야 합니다). 일반적으로 오른쪽은 예각에 가깝고 왼쪽은 호 모양으로 연마합니다. 그림 24와 같이 둥근 모서리 R의 반경은 드릴 비트의 곡선 모서리 반경보다 약간 작습니다.

2) 주 절삭 날을 연마합니다.

이 방법은 표준 트위스트 드릴을 연삭하는 것과 동일하며 매개 변수 2k를 제어합니다. _r 및 α _o . 연삭 방법은 그림 25에 나와 있습니다.

• 그라인딩 포인트가 그라인딩 휠의 수평 중심면에 오도록 주 절삭날의 수평을 맞춥니다.
• 그림 25a와 같이 수평면에서 드릴 비트 축과 그라인딩 휠의 원통형 표면의 제너트릭스 사이의 각도를 점 각도의 절반으로 만듭니다.
• 한 손으로 드릴 비트의 한 부분을 잡고 위치를 지지하고 다른 손으로 드릴 테일을 위아래로 흔들거나 축을 중심으로 약간 회전하여 그림 25b와 같이 주 절삭날과 주 릴리프 각도를 연마합니다.

3) 곡선 가장자리를 연마합니다.

제어 매개변수: R, α_oR , l, 2k'_r 를 클릭합니다(그림 26 참조). 연삭 방법은 다음과 같습니다:

• 드릴 비트의 주 절삭날이 그라인딩 휠의 둥근 모서리에 거의 수평이 되도록 잡고 그라인딩 포인트가 휠의 수평면과 거의 수평이 되도록 합니다.
• 드릴 꼬리를 아래로 눌러 곡선형 릴리프 각도 α를 만듭니다._oR 를 수평면으로 표시합니다(그림 26a 참조).
• 연삭할 때 드릴 비트를 위아래로 흔들거나 축을 중심으로 회전시키지 마십시오. 그림 26b의 화살표로 표시된 대로 약간 이동하거나 회전하여 뒷면을 연삭하고 곡선 모서리를 형성하여 곡선 반경 R과 바깥쪽 모서리 길이 l을 확보할 수 있습니다. 연삭 휠의 둥근 모서리가 필요한 곡선 반경보다 작은 경우, 필요한 R 값을 얻기 위해 드릴 비트도 수평면에서 약간 휘둘러야 합니다.

4) 끌 모서리를 연마합니다.

제어 파라미터: τ, γ_o , b_o . 이 방법은 그림 27과 같이 표준 트위스트 드릴의 치즐 모서리를 연마하는 것과 유사합니다.

연삭 방법은 다음과 같습니다:

• 드릴 비트의 바깥쪽 모서리를 그라인딩 휠의 둥근 모서리에 대고 그라인딩 포인트가 대략 휠의 수평면에 오도록 놓습니다.
• 드릴 비트 축을 왼쪽으로 기울여 수평면에서 그라인딩 휠 측면과 약 15°의 각도를 이루고, 드릴 비트 축이 수직면에서 수평선과 약 55°의 각도를 이루도록 드릴 테일을 내립니다.
• 연삭할 때 드릴 비트의 연삭 포인트를 바깥쪽 가장자리에서 중앙으로 서서히 이동합니다. 양쪽을 대칭으로 연마하여 안쪽 직선 모서리와 치즐 모서리가 중앙에 오도록 합니다.

5) 단면 바깥쪽 직선 모서리에 있는 칩 파쇄 홈을 연마합니다.

연삭 방법은 그림 28에 나와 있습니다. 직경이 작은 연삭 휠을 선택하고 휠의 측면을 바깥쪽 가장자리에 수직으로 놓고 연삭 지점이 바깥쪽 가장자리를 중심으로 휠의 수평 중심면에 대략 위치하도록 합니다.

연삭 시 드릴 테일이 연삭 휠에 닿을 때 수직 평면에서 스윙하여 일정한 릴리프 각도로 칩 브레이킹 홈을 만듭니다. 따라서 표 8에 표시된 것처럼 기본 그룹 드릴에는 7개의 길이 매개변수와 7개의 각도 매개변수를 포함하여 14개의 연삭 매개변수가 있습니다.

표 8 기본 그룹 드릴 연삭 파라미터

3. 다른 형태의 그룹 훈련

(1) 주철 그룹 드릴

주철의 취성으로 인해 드릴링 시 칩이 분말과 섞인 파편으로 형성되어 드릴 비트 뒷면, 모서리, 구멍 벽 사이에 끼어 드릴 비트에 심한 마찰과 마모를 일으킵니다. 마모는 거의 대부분 뒷면에서 발생하지만 가장 심한 마모는 드릴 비트의 바깥쪽 모서리에서 발생하여 수명에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 드릴 비트를 연마할 때는 다음과 같은 측면을 고려해야 합니다.

1) 드릴 포인트를 보호하기 위해 초승달 모양의 곡선 홈을 연마하여 드릴 중심을 낮춥니다. 공작물에 들어가면 세 개의 포인트가 동시에 빠르게 절단되어 중심이 잘 잡힙니다. 드릴 포인트가 부서지거나 마모될 가능성이 적고 정렬하기가 더 쉽습니다.

2) 더블 포인트 앵글을 사용하여 드릴 비트의 바깥쪽 모서리에 모따기를 연마하여 더블 포인트 앵글을 형성합니다(2K_r1 ). 이렇게 하면 모서리 면적이 넓어져 방열 조건이 개선되어 수명이 늘어납니다.

3) 드릴 비트와 공작물 사이의 마찰을 줄이기 위해 일반적으로 강철을 드릴링 할 때보다 약 3 ° 더 큰 릴리프 각도를 적절하게 늘립니다. 드릴 비트의 특성은 "주철 칩은 연마재와 같으며 저속 및 고 이송을 사용하고 냉각으로 세 개의 절삭 날을 날카롭게 유지하며 수명을 연장하기 위해 이중 점 각도로 요약 할 수 있습니다."로 요약 할 수 있습니다.

드릴 비트의 구조적 모양과 기하학적 매개변수는 그림 29에 나와 있습니다.

드릴 비트 각도: 2k_r =120°, 2k'_r =135°, 2K _r1 =70°, ψ=65°, τ=25°, γ_oτ =-10°, α_o =13°~18°, α_oR =15°~20°, L=0.3D, L₁ =l₂ , R=0.12d, h=0.02d, b=0.02d(d는 드릴 비트 직경).

(2) 주철용 정밀 홀 드릴 비트

드릴 비트의 구조적 모양과 기하학적 매개변수는 그림 30에 나와 있습니다. 리머를 대체하거나 구멍 직경이 표준이 아닌 경우 드릴링 정확도를 높이고 구멍 벽 표면 거칠기를 줄이기 위해 사용할 수 있습니다.

드릴 비트 각도: 2k_r =15°~20°, ψ=80°, τ=25°, γ_oτ =-10°, α_o =8°~12°, α_oR =10°~15°, α_oy =4°~6°, L=0.25D, L₁ =0.2D, l₂ =0.15d, R=0.1d, f₀ =3~5mm, f₁ =0.5mm, h=0.2D, b=0.02D(d는 드릴 비트 직경).

(3) 스테인리스 스틸 드릴 비트

스테인리스 스틸 구멍을 뚫을 때 가장 큰 문제는 칩을 깨뜨리기 어렵다는 점입니다. 이 소재는 강도는 그리 높지 않지만 가소성이 높고 열전도율이 낮습니다. 기본 그룹 드릴을 사용할 때 칩을 깨기 위해 칩 변형을 늘리면 절삭 하중이 증가하고 드릴 비트의 수명이 단축되므로 바람직하지 않습니다.

기본 그룹 드릴을 기준으로 곡선 모서리 반경 R을 늘리고, 포인트 높이 h를 높이고, 곡선 모서리와 단면 칩 브레이킹 홈을 얕게 연삭합니다. 이렇게 하면 곡선 모서리 팁과 칩 브레이킹 모서리 팁의 공구 끝 각도가 증가합니다. 드릴링 중에 넓은 칩의 컬링 동작을 사용하여 접합부의 균열에서 이전에 분리된 좁고 곧은 칩을 비틀어 찢어내는데, 이는 드릴 비트의 절삭 성능을 최대한 활용하기 위한 조치입니다.

드릴 비트 각도: 2k_r =135°~150°, 2k'_r =135°, ψ=65°, τ=20°~25°, γ_oτ =-15°, α_o =10°~12°, α_oR =14°~16°, L=0.3D, L₁ =l₂ =l/3, R=0.2D, h=0.05D(2K)_r =150°)~0.07D(2K)_r =135°), b=0.04d(d는 드릴 비트 직경), c=f/3(f는 이송 속도).

드릴 비트의 구조적 모양과 기하학적 매개변수는 그림 31에 나와 있습니다.

(4) 순수 구리 드릴 비트

드릴 비트의 구조적 모양과 기하학적 매개변수는 그림 32에 나와 있습니다. 순수 구리 구멍을 뚫을 때 가장 큰 문제는 부드러운 재질로 인해 쉽게 "찌르기"가 발생하고 드릴 비트가 진동하여 비원형 또는 다각형 구멍이 생긴다는 것입니다.

또한 칩을 깨기 어렵기 때문에 칩이 드릴 비트를 감싸면서 구멍이 외부로 커져 구멍이 거칠어지거나 구멍 벽이 찢어질 수 있습니다. 순수 구리 소재는 고속 강철 드릴 비트보다 열을 빠르게 전도하기 때문에 더 깊은 구멍을 뚫을 때 드릴 비트가 구멍에 쉽게 끼일 수 있습니다. 따라서 드릴 비트를 연마할 때는 다음과 같은 측면을 고려해야 합니다.

1) 드릴 코어의 모양은 안정적인 절삭과 안정적인 센터링을 보장하기 위해 적절해야 합니다. 여기에는 주로 내부 절삭날 각도를 2k'로 적절히 줄이는 것이 포함됩니다._r 드릴 포인트 높이 h를 증가시켜 내부 절삭날 경사각 γ를 만듭니다. _oτ 약간 더 음수로 설정하여 원형 가장자리 릴리프 각도 α를 줄입니다._oR 를 클릭하고 치즐 가장자리 경사각 ψ=90°를 설정합니다.

2) 직경이 25mm보다 큰 드릴 비트의 경우, 칩 제거를 용이하게 하고 절삭 부하를 더욱 줄이기 위해 외부 절삭날에 칩 파쇄 홈을 연마합니다.

3) 외부 절삭날 각도 2K 선택하기_r =120°는 칩 제거를 용이하게 하고 구멍 벽의 표면 품질을 개선하는 것을 목표로 합니다(경화 순수 구리 드릴링 시, 2k _r 를 적절히 늘려야 합니다).

드릴 비트 각도: 2k_r =120°, 2k'_r =115°, ψ=90°, τ=30°-35°, γ_oτ =-25°, α_o =12°-15°, α_oR =10°-12°, l=(0.2-0.3)d, R=(0.1-0.2)d, h=0.06d, b=0.02d. d≤25mm의 경우, 칩 브레이킹 홈 없음; d>25mm(d는 드릴 비트 직경), l₁ =l₂ /2, l₂ =l/2.

(5) 알루미늄 합금 드릴 비트

알루미늄 합금 구멍을 뚫을 때의 주요 문제점은 가장자리가 심하게 쌓이고 구멍 벽이 거칠며 깊은 구멍을 뚫을 때 칩 제거가 어렵다는 점입니다.

알루미늄 합금 드릴 비트의 기하학적 매개 변수는 기본형 드릴 비트와 유사합니다. 그러나 치즐 모서리를 더 좁게 연마하여 절삭 하중과 열을 더욱 줄입니다. 치즐 모서리를 연마할 때 칩 공간을 늘리기 위해 더 많은 측면이 제거됩니다. 포인트 각도 2k _r 를 증가시켜 좁은 칩 스트립이 위로 말려 올라가도록 하여 드릴의 나선형 홈과의 마찰을 줄이고 칩을 쉽게 제거할 수 있도록 합니다.

드릴 비트의 구조적 모양과 기하학적 매개변수는 그림 33에 나와 있습니다.

VII. 초경 선삭 공구의 브레이징, 연삭 및 연마

기계적 클램핑 방법 외에도 카바이드 인서트를 공구 홀더에 연결하는 데 구리 브레이징 및 접착 본딩도 사용됩니다.

1. 초경 선삭 공구 납땜 방법

(1) 납땜 중 균열 및 그 예방

구리 브레이징은 일반적으로 카바이드 인서트를 선삭 공구 홀더에 브레이징하는 데 사용됩니다. 카바이드 인서트의 부서지기 쉬운 특성과 열전도율이 낮기 때문에 가열 시 수축률이 높습니다. 브레이징 중 작업 공정이 부적절하면 그림 34와 같이 큰 내부 응력으로 인해 거칠고 깊은 균열이 발생할 수 있습니다.

냉각 속도는 브레이징 품질에 큰 영향을 미치며, 급격한 냉각은 인서트가 파손될 수 있습니다. 브레이징된 공구는 즉시 저온 템퍼링(220~250°C)을 거친 다음 건조한 단열재(숯가루, 목재 재, 석면가루 등)에 넣고 6~8시간 동안 따뜻하게 유지하여 브레이징 응력을 대부분 제거하고 인서트의 균열을 방지하며 공구의 수명을 늘려야 합니다.

브레이징 중 가열 속도도 브레이징 품질에 큰 영향을 미칩니다. 빠른 가열은 내부 응력을 크게 발생시켜 과도한 국부적 열 응력으로 인해 인서트가 브레이징 층에서 칩핑될 수 있습니다. 카바이드는 열전도율이 낮고 빠른 가열에 민감하기 때문에 납땜 중 가열은 느리게 진행해야 합니다.

인서트와 공구 슬롯 사이의 접촉면은 평평해야 합니다. 융기, 함몰 또는 스케일이 있으면 둘 사이의 접촉이 원활하지 않아 납땜 재료의 고르지 않은 분포, 응력 집중 및 인서트의 균열이 발생할 수 있습니다.

또한 공구 슬롯의 모양이 인서트와 일치해야 하며 치수가 너무 다르지 않아야 하고 인서트의 돌출부가 너무 크지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 납땜 과정에서 공구가 받는 인장 응력과 열팽창 후 인서트와 공구 홀더의 수축률 차이로 인해 인서트의 납땜 층에서 치핑이 발생할 수 있습니다.

대형 인서트 및 균열이 발생하기 쉬운 인서트(예: YT30 인서트)를 브레이징하는 경우 그림 35와 같이 인서트 아래에 0.4mm 두께의 저탄소 강판을 추가하여 다층 브레이징 방법을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 브레이징 중 인서트와 공구 홀더 사이의 불규칙한 수축으로 인한 응력을 제거하여 인서트 균열을 방지할 수 있습니다.

1-인서트
2, 4-브레이징 재료
3-씬 강판

다층 브레이징은 일반 브레이징과 유사하지만 저탄소 강판의 추가 층이 있습니다. 브레이징 후 브레이징 층의 두께가 증가합니다. 강판의 선팽창 계수가 강철 공구 홀더의 선팽창 계수보다 작기 때문에 브레이징 층의 연신율은 감소하는 반면 브레이징 재료의 두께는 증가하지 않습니다. 따라서 응력이 감소하고 강도가 증가하여 인서트 치핑을 방지하는 데 도움이 됩니다.

브레이징 중에 브레이징 재료가 녹으면 뾰족한 막대를 사용하여 인서트를 단단히 누르세요. 이는 금속 분자가 인서트와 브레이징 재료 사이, 브레이징 재료와 공구 슬롯 사이에서 확산되어 브레이징 층 재료의 강도보다 더 강한 접착력을 생성하기 때문입니다. 따라서 브레이징 레이어는 가능한 한 얇고 균일하게 연속적이어야 합니다. 브레이징 재료가 너무 두꺼우면 브레이징이 견고하지 않습니다.

동시에 뾰족한 막대의 끝이 너무 커서는 안되며, 그렇지 않으면 누를 때 갑작스러운 냉각으로 인해 인서트가 깨질 수 있다는 점에 유의해야합니다.

(2) 초경 선삭 공구의 결합

부적절한 납땜 작업으로 인해 카바이드 인서트에 균열이 발생하고 공구 수명이 단축될 수 있는 경우, 본딩이 납땜보다 확실히 우수합니다.

본딩은 인서트가 고정될 공구 홀더의 앞쪽 끝에 있는 각진 슬롯을 절단하고 무기 접착제를 사용하여 슬롯에 인서트를 접착하는 방식으로 이루어집니다. 본딩 강도와 절단 중에 생성되는 자체 잠금력은 인서트와 공구 홀더 사이의 연결 강성을 유지합니다.

그림 36은 90° 외부 선삭 공구를 본딩하기 전의 슬롯 상황을 보여줍니다. 슬롯 높이 h는 인서트 두께보다 0.1~0.3mm 더 크고, l은 인서트 길이와 거의 같으며, k는 인서트 폭과 거의 같습니다. 슬롯 내부의 표면은 매끄러울 필요가 없으며, 표면 거칠기 Ra 값은 50~62μm 범위가 적당합니다.

구리 산화물-인산 무기 접착제는 접착에 사용할 수 있습니다. 이 무기 접착제를 준비하려면 인산 용액 1mL당 산화 구리 분말 4.5g을 동판 위에 골고루 섞어 주세요.

접착하기 전에 먼저 카바이드 인서트와 공구 슬롯을 아세톤으로 세척하고 실온에서 건조시킵니다. 접착 후 약 2시간 동안 실온에 두면서 압력을 가하여 고정합니다. 처음에 굳으면 가열로에 넣고 60~80°C에서 3~4시간 동안 유지합니다.

2. 초경 선삭 공구 연삭

(1) 연삭 중 균열 및 그 예방

연마하는 동안 제대로 다루지 않으면 인서트에 미세하고 불규칙한 균열이 생길 수 있습니다.

브레이징 카바이드 선삭 공구를 처음 연삭할 때는 먼저 커런덤 휠에서 황삭 연삭하고 특히 비카바이드 재료 부품을 제거한 다음 실리콘 카바이드(녹색) 휠에서 카바이드 부품을 연삭합니다. 이 방법은 더 효율적이고 연삭 품질이 향상되며 카바이드 인서트의 손상 가능성을 줄입니다.

수동으로 연마할 때는 회전하는 휠에 너무 세지 않게 적절한 압력을 가하고 한 곳에서 장시간 연마하지 마세요. 공구의 냉각 시간을 늘리기 위해 자주 중단하세요. 공구의 온도가 너무 높아 가열과 냉각이 고르지 않으면 인서트에 균열이 생기기 쉽습니다.

연마하는 동안 과도한 힘을 가하지 마세요. 그렇지 않으면 마찰이 증가하면 인서트 온도가 급격히 상승하여 국부적으로 고온이 발생하고 열 변형으로 이어지는 추가적인 열 응력이 형성되어 과열 균열이 발생할 수 있습니다.

새로 용접한 카바이드 선반 공구 또는 심하게 마모된 선반 공구를 연마해야 하는 경우, 먼저 거친 연삭 휠로 거칠게 연마한 다음 미세 연삭 휠로 미세 연마해야 합니다. 그라인딩 휠 재질은 중간 경도의 녹색 실리콘 카바이드를 사용해야 합니다. 거친 연삭에는 연마 그릿 F40~F60을 사용하고, 미세 연삭에는 그릿 F80~F100을 사용하고, 공구 생크 연삭에는 그릿 F36~F46을 사용합니다.

수동으로 연마할 때는 냉각수가 필요하지 않을 수 있습니다. 그러나 온도를 낮추기 위해 뜨겁고 마른 공구를 찬물에 담그면 급격한 온도 변화와 과도한 수축 응력으로 인해 공구에 심각한 균열이 발생할 수 있으므로 피하세요.

공구 그라인더와 같은 기계 연마를 사용할 때는 그라인더 스핀들의 축 방향 런아웃과 반경 방향 런아웃이 너무 크지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 연삭 중에 진동이나 불안정성이 발생하여 공구 인서트에 진동 균열이 발생하거나 절삭날에 미세한 칩핑이 발생할 수 있습니다.

균열을 방지하기 위해 카바이드 공구를 연마할 때는 거친 연삭을 위해 네거티브 레이크 연삭 방법을 사용하는 것이 좋습니다. 여기에는 선반 공구의 앞면과 뒷면을 연삭하기 전에 먼저 네거티브 챔퍼를 연삭하는 것이 포함됩니다. 앞면과 뒷면 및 칩 브레이커 홈을 연삭한 후 필요에 따라 네거티브 모따기를 미세 조정할 수 있습니다(그림 37). 이 방법을 사용하면 공구 인서트 강도를 개선하고 연삭 중 진동 저항을 향상시키며 가이드 인서트의 연삭 열을 줄일 수 있습니다.

연삭 중에는 온도가 급격히 상승하지만 공구 인서트는 가열 면적이 작고 열 용량이 제한되어 있습니다. 인서트와 공구 홀더 사이의 큰 온도 차이는 열 응력을 집중시켜 인서트에 균열을 일으킵니다. 네거티브 레이크 연삭 방식을 사용하면 절삭 날의 네거티브 레이크 밴드가 인서트의 충격 하중을 견디는 능력을 향상시키고 가열 면적을 증가시켜 균열 형성을 효과적으로 방지합니다.

네거티브 레이크 밴드의 모양과 크기에 대한 엄격한 규칙은 없습니다. 연삭 여유량과 공구 치수에 따라 결정할 수 있습니다. 네거티브 레이크 밴드는 최종 프로파일 치수를 얻기 위해 미세 연삭 중에 연삭할 수 있습니다.

(2) 선반 공구 연삭 장치

일반적으로 선반 공구가 무뎌지면 연삭기에서 수동으로 다시 연마합니다. 생산 라인에서 조건이 허락하는 경우 선반 공구를 연마하는 데 특수 장치를 사용할 수 있습니다. 그림 38은 용접된 선반 공구를 연삭하는 데 사용되는 간단한 장치를 보여줍니다. 파트 1은 베이스에 설치된 디스크입니다(그림 38에는 표시되지 않음). 디스크는 둘레의 눈금 표시에 따라 축을 중심으로 회전할 수 있습니다.

1-Disc
2-슬라이딩 플레이트
3-지원
4-브라켓
5-도구 홀더
6-볼트
7, 11-나사
8, 10-와셔
9-넛

선반 공구의 주 접근 각도 및 끝 절삭날 각도를 연삭할 때 디스크를 회전하여 각도를 제어합니다. 파트 2는 육각 소켓 나사를 사용하여 디스크 1에 고정되는 슬라이딩 플레이트입니다. 이 나사를 풀면 슬라이딩 플레이트 2가 디스크 1에서 세로로 움직일 수 있습니다.

파트 3은 볼트 6, 너트 9, 와셔 10을 사용하여 슬라이딩 플레이트 2에 단단히 고정되는 지지대입니다. 슬라이딩 플레이트 2에서 측면으로 움직일 수 있습니다. 파트 4는 지지대 3에 맞고 나사 7과 와셔 8로 고정되는 브래킷입니다. 브래킷에는 각도 표시가 있습니다. 파트 5는 브래킷 4에 고정되는 공구 홀더입니다.

연삭숫돌 측면의 선반 공구의 릴리프 각도를 연삭할 때는 나사 7을 풀고 브래킷 4를 돌려 조정합니다. 릴리프 각도를 연삭하려면 핸들을 풀어 나사 11을 풀고 공구 홀더 5를 돌려 조정합니다. 이 장치는 구조가 간단하고 정확한 연삭 각도를 제공하며 중앙 집중식 연삭 작업에 적합합니다.

3. 선반 공구 연마

선반 공구 호닝은 일반적으로 호닝 스톤을 사용하여 수동으로 수행합니다. 실습 결과, 호닝 스톤은 황삭 및 정삭 선반 공구뿐만 아니라 고속 강철 및 카바이드 공구를 포함한 거의 모든 유형의 공구에 적합한 것으로 나타났습니다. 그림 39는 선반 공구 절삭날을 연마하는 데 일반적으로 사용되는 호닝 스톤을 보여줍니다.

(1) 연마석의 선택 및 "열기"

연마숫돌은 연삭숫돌과 비슷한 특성을 가지고 있습니다. 고속강 및 탄소 공구강 커터를 연마하려면 알루미나 기반 연마석을 선택하고, 카바이드 공구의 경우 녹색 실리콘 카바이드 연마석을 선택합니다. 직사각형 막대 모양의 숫돌을 사용하는 것이 좋습니다.

새로 구입한 연마석을 공구 연마에 직접 사용해서는 안 된다는 점에 유의하세요. 연마석은 고온 소결을 통해 형성되며, 특히 얇고 긴 스톤의 경우 변형을 피하기 어렵기 때문입니다. 또한 소결 연삭 휠과 마찬가지로 새로 소결된 연마석의 연마 입자는 그림 40과 같이 둥글고 "개방"되지 않은 상태입니다.

"개방" 없이 연마석을 사용하면 절삭력이 부족하여 연마 시 미끄러지고 연마된 절삭날의 직진성과 평탄도가 떨어집니다.

연마석을 "개방"하려면 일반적으로 등유 또는 디젤유를 연삭유로 사용하여 F80~F100 입자의 녹색 탄화규소 연마재를 연마제로 사용합니다. 그림 41과 같이 평평한 판 위에서 8자 또는 원형 패턴으로 숫돌을 손으로 연마합니다.

연마할 때 너무 많은 압력을 가하지 마세요. 둥근 숫돌의 경우 손가락으로 가볍게 누르고 평판 위에서 숫돌을 굴리면서 모든 부분이 고르게 연마될 때까지 관찰합니다.

잘 연마된 숫돌은 연마하기 전과 눈에 띄게 달라지며, 날카로운 "절삭날"이 뚜렷하게 느껴집니다. 또한, 오랫동안 사용했거나 표면에 흠집이 있거나 마모가 고르지 않은 연마석은 선반 공구의 연마 품질에 영향을 미치지 않도록 즉시 재연마해야 합니다.

(2) 선반 공구 헤드 연마하기

연삭기의 연삭 휠 그릿 크기와 런아웃의 영향으로 인해 선반 공구의 연삭 표면과 각도가 부정확하고 표면 거칠기가 높을 수 있습니다. 초기 거친 연마에는 거친 그릿의 연마석을 사용하고 마무리 연마에는 미세 그릿의 연마석을 사용합니다.

연마할 때는 연마 스톤을 연마할 표면에 단단히 누르고 짧게 왕복 동작으로 움직여야 합니다. 스트로크가 너무 크지 않아야 연마된 표면이 고르지 않게 됩니다. 연마 휠 자국이 사라질 때까지 연마를 계속합니다. 칩 브레이커 홈을 연마할 때는 적절한 직경의 둥근 연마석을 선택합니다. 다른 프로파일의 경우 직사각형 연마석을 사용할 수 있습니다.

공구의 측면을 연마할 때는 특별한 주의를 기울여야 합니다. 선반 공구의 측면은 연삭 휠의 외경에 곡면으로 연마되므로 그림 42와 같이 이 곡면을 유지하고 절삭날 부분만 연마하는 것이 호닝의 원칙이어야 합니다.

a) 잘못된 연마 방법
b) 올바른 호닝 방법

선반 도구의 모따기, 전환 모서리, 와이퍼 모서리는 모두 연마석을 사용하여 직접 연마할 수 있습니다.

복잡한 모양의 공구 절삭날의 경우, 연마석을 사용하는 것 외에도 다이아몬드 파일을 사용하여 절삭날을 성형할 수 있습니다. 예를 들어, 연삭 휠에서 손으로 직접 연삭하기 어려운 작은 반경과 복잡한 절삭날은 다이아몬드 파일을 사용하여 모양을 만들 수 있습니다.