[첨단 헬로티]
니시우라 켄타 (西浦 健太) 다이젯공업㈜
금형가공 업계에서는 한층 더 품질 향상, 리드타임 단축, 코스트 절감이 요구되고 있다. 또한 최근에 금형 제조에서는 담금질강 등의 고경도 강재의 직조가공에 의한 리드타임 단축이 요구되고 있다.
더구나 5축 제어 머시닝센터에 의한 가공 기술 보급에 의해 볼 엔드밀의 경우, 공구의 돌출을 짧게 하거나, 중심 절삭날에 의한 절삭을 피하거나 함으로써 금형을 고능률, 고정도로 가공하는 것이 가능하다.
그러나 55HRC를 넘는 고경도재는 피삭재의 변형저항이 크고, 공구 마모가 촉진되기 때문에 절삭 조건을 높이는 것은 곤란하다. 이 과제의 공구로서 해결책은 절삭열 발생을 억제하는 저저항 날형과 강인하고 내열성이 우수한 고경도재용 재종이 권장된다.
이 글에서는 고경도재 가공에 대응해 고강성․고정도이고, 장수명의 고능률 가공을 실현한 ‘하드 1 볼’(그림 1)을 소개한다.
고경도재 가공용 솔리드 볼 엔드밀 ‘하드 1 볼’
1. 하드 1 볼의 특징
하드 1 볼은 생재에서 70HRC까지의 고경도재 거친가공에서 다듬질가공까지 폭넓게 대응하는 2날의 솔리드 볼 엔드밀이다. 볼 절삭날의 R 정도는 ±5μm로 고정도로 하고, 더구나 볼 R 절삭날과 외주 절삭날은 심리스 형상(그림 2)을 채용함으로써 양호한 다듬질면을 얻을 수 있고, 또한 가공 시의 치핑을 억제해 고정도의 가공이 가능하다.
그리고 고속 회전의 강성과 정도를 가진 수축끼워맞춤 홀더(슈링크)나 하이드로 투어링에 적응 가능한 섕크 정도로 하고, 돌출을 짧게 할 수 있게 손잡이 형상을 최적화함으로써 고강성의 솔리드 볼 엔드밀 형상으로 되어 있다.
2. 고경도재 가공용 공구 재종 ‘DH110’
초경 코팅 재종 DH110은 고경도재 가공용으로서 개발된 새로운 재종이다. 초경 모재는 고경도재 가공용으로 개발된 초미세 WC(텅스텐 카바이드)를 이용하고 있으며, 우수한 인입성을 얻을 수 있다. 초경 모재 바로 아래의 피막 하층부는 기둥 모양 결정을 나타내고 있으며, 밀착성과 막인성을 높인 막 구성이다.
피막 상층부의 막 구성은 AlCrN/AlTiCrN/TiSiN의 나노 다층 피막을 적층시킴으로써 피막 하층부의 밀착성을 손상하지 않고 경도를 향상시켰으며, 내고온산화성, 내충격성, 피막 인성 및 밀착성에서 우수한 성능을 나타냈다.
하드 1 볼의 절삭 성능
하드 1 볼(Ø3 : SFSB2030-S6), 동사 기존품 및 타사(A사, B사)제 고경도재 가공용 볼 엔드밀을 사용해 SKD11(60HRC) 물결형 워크를 가공했을 때의 가공 수명 비교 결과를 그림 3에 나타냈다. 절삭 조건은 회전 속도 18,000min-1과 고속 회전, 이송 속도 1,500mm/min, 이송량 f=0.083mm/rev, 절입량 ap=0.15mm, ae=0.3mm이다.
하드 1 볼은 동사 기존품의 약 1.6배, 타사품 A의 약 1.4배, 타사품 B의 약 2.8배로 가장 장수명의 결과를 나타냈다. 물결형으로 가공함으로써 볼 엔드밀의 중심 절삭날에서 R 절삭날까지 사용하는 가공의 비교가 가능하고, 안정된 가공이 가능하다는 것을 알 수 있다.
하드 1 볼의 가공 실례
가공 제품 PW 펀치의 평면부 및 R부의 가공에서 하드 1 볼(Ø3 : SFSB2030-S6)을 사용, 면정도 향상을 도모한 실례를 소개한다(그림 4).
피삭재는 SKH51(61～65HRC)의 고경도재이다. 면조도 Ra 평균값에서 타사품의 솔리드 볼 엔드밀에서는 평면부 0.438μm, R부 0.266μm. 하드 1 볼은 평면부 0.252μm, R부 0.152μm가 되고, 타사품과 비교해 대폭으로 면정도를 향상시킬 수 있었다.
제품의 규격 면정도의 상한 Ra 0.3μm 이하를 충분히 만족시켜 양호한 평가를 받았다. 하드 1 볼의 특징인 고강성․고정도를 최대한으로 활용한 실례이다.
이상과 같이 하드 1 볼은 장수명화․고정도화를 실현, 고경도재의 거친가공에서 다듬질가공까지 대응 가능한 솔리드 볼 엔드밀이다. 이 공구를 사용함으로써 가공 정도의 향상이 실현되고, 제조 코스트 절감이 가능해진다.
금형 제조에서는 절삭가공에 의한 생산 효율을 높여 가공 정도를 향상시키고, 한층 더 코스트 다운이 요구된다. 앞으로도 고객 요구에 매치한 새로운 제품과 새로운 가공 기술을 제공함으로써 고능률화․고정도화를 실현, 고객 만족도의 향상을 도모해 갈 것이다.
