마이크로 공구에 의한 미세 가공 제안Proposal for micro machining엔도 타카마사 (遠藤孝政), 치사키 타이토 ( 木泰斗) 日進공구(주)
1. 서론최근 제조업계에서는 국내외 경쟁이 보다 격화되고 있다. 때문에 각종 제품에는 제품의 소형화나 많은 기능을 갖게 함으 로써 부가가치를 높여 업계 내에서의 차별화를 꾀하는 것이 필 요하게 되었다. 이러한 제품의 양산에는 일반적으로 금형을 사 용하는데, 특히 의료·광학기기 등에서는 내부 부품의 미세화 가 추진되고 있다. 그래서 사용되는 금형이나 부품의 가공 방 법으로서는 에칭 가공이나 빔 가공으로 대응하는 경우가 많지 만 각각 문제점이 몇 가지 존재한다.
동사에서는 절삭가공에 의한 미세 부품이나 미세 금형 제작 (이하 마이크로 가공)에 대응하는 공구로서 2005년 세계 최초 로 표준화한 최소 날지름 10μm의 엔드밀을 발매, 이후 다양한 종류의 마이크로 공구를 제품화해 왔다.
여기서는 마이크로 공구와 가공 사례를 소개하기로 한다.
2. 마이크로 가공에 관해서동사가 생각하는 마이크로 가공은 그림 1에 나타내듯이 초 정밀 가공과 일반 가공 사이에 위치하고 있다. 초정밀 가공은 장치·주변환경의 정비·고성능 측정기 등이 필요해 막대한 비용이 들었지만, 마이크로 가공은 일반적인 가공으로 사용해 온 고속 머시닝센터를 이용하여 기존 절삭가공 기술을 발전시 킴으로써 대응 가능한 가공이라고 생각한다.
동사에서는 그 툴로서 최소 날지름
10μm로부터 구성되는 엔드밀·드릴인‘마이크로 공구 시리즈’를 표준화하여 발매하 고 있다.
또한 마이크로 공구 시리즈의 표준화에 있어 연삭 기술면에 서는 고정도이고 안정된 생산성, 소재면에서는 초경합금, cBN(입방정질화붕소) 각 소재에서의 입자 미세화 등 기술 개 혁이 필수였다. 그렇기 때문에 아래의 항목에 대해 연구를 하 여 제품화에 이르렀다.
① 엔드밀 성능의 좋고나쁨에 영향을 주는 날끝의 예리한 에지를 실현하기 위한 연삭 조건 및 숫돌의 선정
② 날끝의 예리한 에지와 내절손성을 양립시키기 위한 초경 소재, cBN 소재의 선정
③ 생산기계에서 반복 정도 1μm 이하의 확립
이들 항목을 달성함으로써 마이크로 시리즈의 양산을 가능하게 하고 있다.
3. 마이크로 공구 소개동사에서 발매하고 있는 마이크로 공구 시리즈는 다양한 가 공 형태에 대응하기 위해 여러 종류를 라인업하고 있다. 그 개 요를 표 1에 나타낸다. 스퀘어 엔드밀·볼 엔드밀에는 공구 소 재가초경합금인‘NSME 100/NSME 230’,‘ NSMB 100’과 cBN 소재를 이용함으로써 고경도재 가공을 가능하게 한 ‘SMEZ 120’,‘ SMB 120’이있다.
그리고 드릴에는 논코트 타입의‘NSMD/NSMD-S’와 마 이크로 공구 전용으로 개발된‘무한 마이크로 코팅’을 실시한 ‘NSMD-M/NSMD-MS’가 있다.
4. 가공 사례(1) 마이크로 유로(코어 형상) 다듬질가공
그림 2에 나타내는 유로(코어 형상)의 다듬질가공을 STAVAX(52HRC SUS 420 J2)에 대해 실시했다. 사용 공구 는 SMEZ 120
0.1mm(cBN 1매날 스퀘어 엔드밀). 황삭가공 에서부터 중다듬질가공까지는 별도의 공구로 가공하고 있다. 다듬질가공 시의 절삭 조건을 표 2에나타낸다.
결과, 가공면의 표면조도는 Rz 0.96μm였다. 또한 유로의 폭 에 관해서는 목표값 0.1mm에 대해 0.096mm로 양호한 수치 를 얻을 수 있었다(측정기 : KEYENCE제 VK 9500).
(2) 마이크로 각인
그림 3에 나타내는 각인(캐비티 형상)의 가공을 STAVAX (52HRC SUS 420 J2)에 대해 실시했다. 사용 공구는 SMEZ 120
0.03mm(cBN 1매날 스퀘어 엔드밀). 절삭 조건을 표 3 에 나타낸다.
결과, 가공면의 표면조도는 Rz 0.45μm였다. 또한 가공깊이 에 관해서는 목표값 6μm에 대해 실측값은 5μm로 양호한 수치 를 얻을 수 있었다(측정기 : KEYENCE제 VK 9500).
5. 맺음말
마이크로 가공의 제안으로서 마이크로 공구 시리즈와 그 가 공 사례의 일부를 소개했다. 마이크로 공구를 사용함으로써 절 삭가공에서는 지금까지 할 수 없었던 미세 형상가공을 할 수 있는 경우도 나오는 등 절삭가공의 폭을 넓힐 수 있는 효과적 인 수단 중 하나라고 생각한다.
당사에서는 앞으로도 여러 가지 검증을 통해 고객 요구에 대응할 수 있는 제품 개발을 하고자 한다.
엔도 타카마사, 치사키 타이토 : 개발부 연구개발팀
우)981-3408 宮城縣黑川郡大和町松坂平2-7-2