[첨단 헬로티]

카나자와 타쿠야 (金澤 拓也)   ㈜텅가로이

자동차 개발의 큰 과제로서 경량화, 고강도화를 들 수 있다. 최근에는 하이텐재나 탄소섬유재 등이 골격 부품에 적용되고 있다. 이러한 재료의 성형에 사용하는 금형에는 기존보다 고경도이고 피삭성이 떨어지는 특수 금형강재가 사용되기 때문에 공구 수명이나 가공 능률 저하를 어쩔 수 없어 가공 현장은 그 대응에 고민을 하고 있는 것이 실정이다.

한편 전기자동차 등의 차세대 자동차 개발은 양산까지의 리드타임이 매년 짧아지고 있으며, 금형에는 한층 더 단납기화가 요구되고 있다.

금형의 생산성 향상에는 금형가공 시간의 60%를 점한다고 하는 거친가공의 능률 개선이 효과적이다. 그래서 이 글에서는 금형의 생산성 향상에 기여하는 2종류의 고이송 공구에 대해, 특징과 가공 사례를 소개한다.

 

소형 고이송 엔드밀 ‘TungForce-Feed(텅 포스 피드)’

1. TungForce-Feed의 특징

TungForce-Feed(그림 1)은 공구 지름 Ø8～16mm에 대응하는 고이송 공구이다. 저저항과 우수한 절삭칩 처리성에 의해 소경 공구이면서 안정된 고능률 가공을 실현한다. 주된 특징을 이하에 나타낸다.

① 인서트가 큰 레이크각에 의해 절삭저항을 저감. 기존품보다 넓은 절삭 영역에 대응, 높은 가공 능률을 달성.
② 인서트의 포지티브 인클리네이션에 의한 우수한 절삭칩 처리성. 포켓 가공이나 수직벽 가공과 같은 절삭칩이 물려 들어가기 쉬운 가공에서도 공구의 돌발적인 손상을 억제.
③ 큰 인서트 체결 나사의 채용에 의해 클램프 강성이 향상. 나사의 헐거움에 의한 트러블을 방지하고, 안정가공을 실현.

2. TungForce-Feed의 가공 사례 (복잡 형상 금형의 고능률 가공)

․파츠명 : 열간 단조용 금형
․피삭재 : SKD61 (45HRC)
․테스트 목적 : 가공 시간의 단축
․타사품 : 날끝 교환식 고이송 엔드밀 (Ø12, 2날)
․제안품 : 보디 EXLS02M012C12. 0LH50R02(Ø12, 2날), 인서트 LSMT0202ZER-HM AH3225
․사용 기계 : 세로형 머시닝센터 (BT50)
․가공 조건 :
<타사품> 절삭 속도 113m/min, 1날당 이송 0.1mm/날, 절입 0.3mm, 절삭 폭 ～12mm
<제안품> 절삭 속도 113m/min, 1날당 이송 0.5mm/날, 절입 0.3mm, 절삭 폭 ～12mm
․결과 : 후미진 부분의 가공을 할 때, 절삭칩 물림에 의해 타사품은 결손이 발생했다.

TungForce-Feed는 포지티브 인클리네이션에 의해 절삭칩의 물림을 방지, 안정된 가공을 실현했다. 더구나 큰 레이크각에 의해 저저항이기 때문에 진동을 억제해 타사품의 5배의 1날 이송으로 가공이 가능해졌다(그림 2).

 

다날 사양 고이송 커터 ‘DoFeed(도 피드)’

1. DoFeed의 특징

DoFeed(그림 3)는 공구 지름 Ø16～200mm의 넓은 공구 지름 레인지에 대응하는 고이송 공구이다. 다날 설계 보디와 금형가공에 적합한 인서트에 의해 높은 가공 능률과 안정된 공구 수명을 제공한다. DoFeed의 주된 특징을 이하에 나타냈다.

① 종래품 대비 1.2배 이상의 날 수를 갖춘 다날 설계 보디에 의해 초고이송 가공이 가능.
② 고경도강 가공용 PVD 재종 AH8000 시리즈를 표준 설정. 특수 금형강재 가공 시에 뚜렷하게 볼 수 있는 공구의 이상 마모, 압착 분리 손상, 서멀 크랙 및 이들을 기인으로 한 결손을 억제해 공구 수명의 연장에 공헌.
③ 다채로운 브레이커 설정에 의해 여러 가지 가공에 대응. 날끝 강화형 MH 브레이커는 결손에 강하고 고경도강 가공에 적합하며, 저저항형 ML 브레이커는 긴 돌출의 가공에 최적.

2. DoFeed의 가공 사례 (특수 금형강재를 이용한 열처리 후 금형의 고능률 가공)

․파츠명 : 알루미늄 다이캐스트용 금형
․피삭재 : 특수 금형강재 (48HRC)
․테스트 목적 : 금형 제작 기간의 단축
․타사품 : 날끝 교환식 고이송 엔드밀 (Ø40, 3날)
․제안품 : 보디 EXN03R040M32.0-60-C(Ø40, 6날), 인서트 LNGU0303ZER-MH AH8015
․사용 기계 : 세로형 머시닝센터 (BT50)
․가공 조건 :
<타사품> 절삭 속도 100m/min, 1날당 이송 0.5mm/날, 절입 0.5mm, 절삭 폭 ～40mm
<제안품> 절삭 속도 150m/min, 1날당 이송 0.5mm/날, 절입 0.5mm, 절삭 폭 ～40mm

결과 : 금형가공의 세팅 공정 및 토털 리드타임의 절감을 목적으로, 기존 열처리 전에 하고 있던 거친가공을 열처리 후에 했다. 타사품은 가공 초기의 마모 진행과 서멀 크랙을 기인으로 한 치핑에 의해 불안정하고 단수명인 결과였다.

 

DoFeed는 MH 브레이커와 재종 AH8015에 의해 마모 및 서멀 크랙에 의한 치핑을 억제, 안정된 장수명을 실현했다. 더구나 절삭 속도와 날 수의 향상에 의해 기존품과 비교해 3배의 가공 능률을 달성했다(그림 4). 이상으로부터 DoFeed는 열처리 후의 거친가공에 사용 가능하다고 판단되어, 금형 제작 기간의 대폭적인 단축에 기여한다.

이러한 공구와 같이 날마다 변화하는 가공 현장의 요구에 대응할 수 있는 공구를 앞으로도 개발해 시장에 투입해 갈 것이라고 생각한다.