고정도 미세 형상가공
High accurate 3D micromachining by cBN radius end mill
모리 마사토 (盛將人) 日進공구(주)
1. 서론
최근 금형업계에서는 전자기기나 의료기기의 기술적 발전 과 더불어 제품의 소형화, 정밀화가 점점 진행되고 있다. 또한 중국, 한국 등 아시아 여러 나라들의 금형산업이 발전함에 따 라 기술 향상을 동반하는 경쟁이 심해져 절삭가공에서 고정도, 시간 단축 및 비용 절감에 대한 요구는 더욱 높아지고 있으며 제품 제조에 대한 부가가치가 중시되고 있다.
이를 실현하기 위한 하나의 수단으로서 담금질 처리 후의 고경도재에 대한 직조가공이 있다. 이에 대응하기 위해 기계나 CAM 시스템, 공구 등 다양한 설비 환경이 개발, 침투되어 왔 다. 그러나 이러한 설비 환경에서도 갈수록 까다로운 요망이 있어, 보다 고도의 기술 개발이 요구된다. 절삭공구에서는 보 다 고정도로 장수명인 공구의 개발이 요구되고 있으며, 동사에 서는 이에 대응하기 위해 코티드 초경 엔드밀에 비해 비약적으 로 장수명이고 고정도 가공을 실현하는 cBN 엔드밀을 개발· 제공해 왔다. 이번에 사이즈 종류를 늘렸으면 좋겠다는 유저의 요구에 대응하기 위해 cBN 슈퍼 스피드 레이디어스 엔드밀 ‘SSR 200’에 있어 극소경(날지름
0.2까지)의 공구 사이즈를 추가했다.
또한 모든 날지름(
0.2∼2)에 대해 R 정도±0.002mm을 보증하는 코너 반경 R0.02와 R0.03의 엔드밀을 개발했다.여기서는 SSR 200의 코너 반경 R0.02를 이용한 가공 사례에 관해서소개한다.
그림 1에SSR 200의공구사진을나타낸다.
2. cBN 레이디어스 엔드밀
cBN 레이디어스 엔드밀은 공구 소재로 cBN 소결체(입방정 질화붕소)를 이용한 레이디어스 엔드밀이다. cBN 소결체는 초 경합금과 비교하면 약 3배 가까운 경도를 갖으며 공구의 장수 명화를 실현할 수 있는 소재이다. 단, 경도가 높은 반면 결손되 기 쉽다는 특성도 있다. 그래서 제조 상의 연삭 기술과 절삭가 공 시의 결손을 방지하는 독자적인 날 형상 등 다양한 문제를 극복하여 고경도재 직조가공에서 고정도를 장시간 지속할 수 있는 cBN 레이디어스 엔드밀 SSR 200을 개발·제공해 왔다. 현재는 고객의 요구에 대응하기 위해 더욱 연구를 거듭하여 날 지름 사이즈는 최소 지름
0.2, 코너 반경은‘보다 핀각에 가 까운 사이즈’인 R0.02까지의 cBN 레이디어스 엔드밀의 표준 화에 성공했다.
3. 가공 사례
그림 2에 나타내는 LED 금형 모델은 개개의 형 상이 가로세로 0.3×2.05mm, 높이 0.41mm, 구배 각 1°∼7°, 측면과 바닥면의 구석은 R0.02로 되어 있으며, 워크 사이즈 : 25×20×15mm 중에 동일한 형 상 이 112개 늘 어 서 있 다 . 피 삭 재 ELMAX(58HRC·우데홀름사제)에 대해 황삭가공, 중다듬질가공, 다듬질가공의 각 공정에서 SSR 200
1×R0.02×3을 1개씩 사용하여 가공했다. 절삭 조건을 표 1에 나타낸다. 다듬질가공 후의 측면과 바닥면의 구석부 상태 및 공구 마모 상태를 평가점 으로서 관찰했다. 그 결과 다듬질가공 후의 측면과 바닥면의 구석부는 그림 3에 나타내는 바와 같이 최종 가공 수인 112개째에서도 고정도로 가공할 수 있었다. 공 구 마모 상태도 그림 4에 나타내는 바와 같이 R 후퇴량이 0.002mm였다. 황삭가공·중다듬질가공에서도 공구 마모 상 태는 다음 공정에 영향을 주는 큰 마모나 공구 결손이 없는 상 태에서 가공을 완료하고 있으며 계속하여 가공이 가능하다. 이 것으로부터 cBN 엔드밀은 고경도재에 대해 장수명·고정도 이고, 안정된 가공이 실현되고 있다고 생각한다.4. 맺음말
이상 동사의 cBN 슈퍼 스피드 레이디어스 엔드밀 SSR 200 의 최소 코너 반경 R0.02를 이용한 가공 사례에 대해 소개했 다. 미세하고 고정도가 요구되어 온 고경도재에 대한 가공은 기존 코티드 초경 엔드밀로는 여렵지만 SSR 200을 사용함으 로써 장시간 안정된 고정도 가공을 실현할 수 있고, 앞으로 시 장의 기대에 충분히 대응할 수 있을 것으로 생각된다.
동사에서는 앞으로도 고부가가치 절삭가공을 실현하는 공 구를 연구·개발하여 고객의 요구에 대응해 나갈 것이다.
모리 마사토 : 영업부 영업기술과
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