3 선형 절단 공정: 기획, 모양 & 브로치

금속 절단 공정을 논의할 때, 선회, 갈기, 일반적으로 그라인딩이 가장 많은 관심을 받습니다.. 하지만, 모든 가공 문제가 회전 커터로 가장 잘 해결되는 것은 아닙니다..

평평한 표면용, 직선 홈, 기조원, 스플라인, 특정 비원형 내부 프로파일, 선형 절단 공정 매우 유용한 상태로 유지.

이 문서에서 다루는 세 가지 중요한 프로세스는 다음과 같습니다. 기획, 모양, 그리고 브로칭.

세 가지 모두 절삭 공구와 가공물 사이의 상대적인 선형 운동을 통해 재료를 제거합니다., 그러나 기계 구성이 근본적으로 다릅니다., 절단 방향, 압형, 생산력, 적용 가능한 기하학, 그리고 경제학.

제조 관점에서, 올바른 질문은 단순히 어떤 프로세스가 "더 나은지"가 아닙니다. 그것은:

필요한 형상을 제공하는 선형 절단 공정, 정확성, 표면 마감, 생산력, 특정 부품 및 생산량에 대한 비용 및 비용?

1. 기획: 넓은 평면을 위한 왕복 절단

기획 공작물이 고정된 단일 지점 절단 도구에 대해 상호 이동하는 전통적인 선형 금속 절단 공정입니다.. 돌리는 것과는 다르게, 갈기, 또는 연삭, 기획은 지속적인 회전 절단에 의존하지 않습니다.

대신에, 전진 스트로크 중에 재료가 제거됩니다., 리턴 스트로크는 일반적으로 비절삭 이동입니다..

이 간단한 절단 원리는 대패 작업에 특히 적합합니다., 무거운, 길고 편평하거나 직선인 표면을 가진 길쭉한 공작물.

현대적이면서도 CNC 밀링 많은 범용 응용 분야에서 기획을 대체했습니다., 공작물의 크기와 무게로 인해 회전 가공의 실용성이 떨어지는 경우 대패 작업은 기술적으로 여전히 중요합니다..

대형 공작기계 침대, 무거운 기지, 구조 주물, 긴 가이드 표면이 대표적인 예입니다..

기획의 작동 원리

대패의 절단 작용은 반복되는 스트로크 사이클을 기반으로 합니다.. 전진 스트로크 중, 절삭날이 가공물과 맞물려 제어된 재료 층을 제거합니다..

그러면 도구나 테이블이 복귀 이동을 완료합니다., 평소에는 자르지 않고, 다음 피드가 적용되기 전에.

기본주기는:

절단 스트로크 → 복귀 스트로크 → 이송 → 절단 스트로크

피드는 공구가 필요한 가공 영역을 덮을 수 있도록 절단 위치를 점진적으로 이동시킵니다..

세로 테이블 이동과 가로 또는 세로 피드를 결합하여, 대패는 수평을 생성할 수 있습니다, 수직의, 그리고 경사면.

이 왕복 운동은 플래닝과 가장 현대적인 고생산성 가공 공정 간의 근본적인 차이점입니다..

밀링 중, 커터가 연속적으로 회전하고 여러 개의 톱니가 공작물에 반복적으로 맞물립니다.. 기획 중, 절단은 간헐적으로 이루어지며 일반적으로 다음과 같은 방법으로 수행됩니다. 단일 절삭날.

대패의 주요 구성 요소

기존 대패는 무거운 작업물을 지지하고 절단 안정성을 유지하도록 설계된 수많은 구조 및 동작 제어 구성 요소로 구성됩니다..

대패질은 상당한 절삭력을 갖는 대형 주물 및 부품에 적용되는 경우가 많기 때문에 기계 구조는 충분히 견고해야 합니다..

테이블의 불안정성, 워크홀딩 시스템, 또는 도구 헤드가 진동으로 직접 나타날 수 있음, 치수 변화, 또는 표면 마감이 좋지 않습니다.

기획의 일반적인 응용

기획의 가장 강력한 응용분야는 크기가 큰, 긴, 비교적 직선적인 표면

대형 공작기계 침대가 전형적인 예입니다.. 가이드웨이와 장착 표면은 상당한 길이로 확장될 수 있으며 전체 작업 영역을 따라 정확한 정렬이 필요합니다..

대규모 기지에서도 유사한 요구 사항이 발생합니다., 프레임, 구조 주물, 및 중공업 장비.

기획도 생산할 수 있습니다:

• 긴 수평면
• 수직 표면
• 경사면
• 직선형 홈
• V 홈
• T 슬롯
• 더브테일형 프로파일
• 긴 가이드 표면

적절한 툴링 및 기계 구성 사용, 보다 전문적인 프로필을 생성할 수도 있습니다..

하지만, 형상이 기본적으로 선형으로 유지되고 왕복 도구에 접근할 수 있는 경우 프로세스가 가장 경제적입니다..

기획 도구 및 절단 전략

플래닝은 일반적으로 다음을 사용합니다. 단일 지점 절단 도구

거친 가공용, 과도한 진동 없이 더 큰 절삭 깊이를 적용할 수 있도록 일반적으로 절삭날이 강한 견고한 공구가 선호됩니다..

마무리 작업에서는 보다 안정적인 절단 작업과 향상된 표면 품질을 생성하도록 설계된 툴링을 사용합니다..

긴 공구 돌출은 강성을 감소시키고 채터링을 증가시킬 수 있으므로 공구 오버행을 최소화해야 합니다..

이는 공작물 자체에 국지적인 강성 변화가 포함될 수 있으므로 대형 주조를 계획할 때 특히 중요합니다..

실용적인 도구 설정은 세 가지 기본 원칙을 따릅니다.:

올바른 도구 위치 + 최소 오버행 + 안전한 클램핑

공작물도 단단히 지지되어야 합니다.. 작은 부품은 바이스나 기타 고정 장치에 고정될 수 있습니다., 대형 주물 및 제작품은 일반적으로 클램프로 고정됩니다., 볼트, 지원 블록, 또는 전용 설비.

공정 특성 및 일반적인 정확도

플래닝의 가장 큰 단점은 연속 밀링에 비해 재료 제거 효율이 낮다는 것입니다., 리턴 스트로크는 일반적으로 절단에 기여하지 않기 때문에.

공구 변경과 왕복 가속 및 감속도 생산성을 제한합니다..

강점은 유연성이다, 상대적으로 간단한 툴링, 복잡한 회전 커터 없이도 크거나 무거운 부품을 가공할 수 있는 능력.

이러한 특성으로 인해 기획은 단일 제품 및 소규모 배치 생산에 특히 유용합니다., 수리 작업, 대형 평면 부품의 가공.

일반적으로 달성 가능한 정확도는 기계 상태에 따라 크게 달라집니다., 도구 기하학, 공작물 강성, 프로세스 매개 변수.

일반적인 참고사항으로는, 기존의 기획은 대략적으로 달성할 수 있습니다. IT9–IT7 치수 정확도, 표면 거칠기가 일반적으로 주변에 있음 Ra 12.5~1.6μm.

유리한 조건에서 적절한 넓은 마감 도구 사용, 정밀 기획은 대략적으로 달성할 수 있습니다. IT6, 표면 거칠기가 잠재적으로 도달할 수 있음 Ra 0.8~0.2μm.

이러한 값은 보편적이지 않고 지시적이며 프로세스별 기능 검증을 대체해서는 안 됩니다..

기획의 근본적인 가치는 안정적인 서비스를 제공하는 능력에 있습니다., 상대적으로 간단한 툴링으로 대형 평면 형상을 유연하게 가공.

많은 생산 환경에서 고생산성 밀링으로 대체되었지만, 이는 대형 부품에 대한 실용적인 프로세스로 남아 있습니다., 중장비 가공, 최대 사이클 속도보다 유연성과 장비 단순성이 더 중요한 소량 제조.

2. 모양: 내부 및 외부 형상에 대한 수직 왕복 절단

베테랑 기계 기술자는 종종 슬로터를 "수직 대패기"로 묘사합니다., 그리고 그 비교는 기술적으로 적절합니다.

성형 중, 절단 방향이 수평이 아닌 수직 방향입니다., 프로세스는 주로 내부 표면을 목표로 합니다..

이는 대패작업의 수직적 확장이라고 볼 수 있다., 동일한 기본 단일 지점을 공유합니다., 보어까지 도달 범위를 확장하면서 간헐적인 절단 작업 수행, 허브, 대패나 셰이퍼가 쉽게 접근할 수 없는 기타 밀폐된 형상.

핵심장비: 슬롯머신

슬롯머신 (슬로터) 침대로 구성되어 있어요, 상부 및 하부 슬라이드 캐리지, 원형 작업대, 숫양, 그리고 열.

주요 운동은 램의 수직 선형 왕복 운동입니다., 이는 슬로팅 도구를 작업물을 통해 아래로 운반하고 복귀 스트로크에서 후퇴시킵니다..

상부 및 하부 슬라이드의 종방향 및 횡방향 이동에 의해 이송 동작이 제공됩니다., 원형 작업대의 회전 운동으로 각도 인덱싱이 가능합니다..

이 조합을 통해 기계는 직선 내부 절단뿐만 아니라 보어 주위에 분산된 인덱스 형상도 수행할 수 있습니다..

일반적인 슬롯머신은 대략 다음과 같은 스트로크를 처리합니다. 80 mm to 500 mm, 램 속도는 일반적으로 15 그리고 60 스트로크 길이와 재료에 따라 분당 스트로크 수.

절단은 하향 스트로크 중에만 발생하기 때문에, 프로세스는 본질적으로 간헐적입니다., 효과적인 절단 시간은 전체 사이클의 약 40~50%입니다..

가공 범위 및 실제 세부 사항

슬롯팅은 압도적으로 "내부" 작업입니다.. 그 강점은 다음과 같습니다:

• 허브의 키홈, 기어, 그리고 풀리
• 정사각형 구멍 및 직사각형 보어
• 다각형 구멍 (육각형, 팔각형, 그리고 비슷한 프로필)
• 스플라인 구멍 및 내부 스플라인
• 내부 홈, 블라인드 슬롯, 불규칙한 내부 프로필

슬로팅 도구는 크게 두 가지 범주로 나뉩니다.. 날카로운 모서리 공구는 거친 슬로팅 및 다각형 구멍 가공에 사용됩니다., 코너와 다양한 프로필을 협상할 수 있는 곳.

플랫 에지 공구는 마무리 작업 및 직각 홈 절단에 사용됩니다., 더 깨끗한 측벽과 더 평평한 바닥을 생성합니다..

스플라인을 절단할 때 중요한 세부 사항이 발생합니다.. 각 개별 키 홈의 대칭성을 제어하는 ​​것만으로는 충분하지 않습니다.; 원주 주변의 모든 키 홈의 각도 간격도 공차 내에 유지되어야 합니다..

이는 회전식 작업대와 함께 인덱싱 플레이트 또는 분할 헤드를 사용하여 달성됩니다..

스플라인 핏은 모든 치아의 누적 위치에 따라 결정되기 때문에, 작은 인덱싱 오류라도 조립 중 간섭을 일으키거나 서비스 중 허용할 수 없는 백래시를 일으킬 수 있습니다..

실제로, 인덱싱 정확도는 종종 몇 분 안에 유지됩니다., 스플라인 클래스와 결합 구성요소에 따라 다름.

공정 특성 및 정확성

슬로터는 특정 생산 상황에서 분명한 이점을 제공합니다..

그 구조는 비교적 간단하다., 설정이 빠르다, 내부 키홈 및 비원형 보어의 단일품 또는 소규모 배치 생산에 적합합니다., 이는 종종 가장 비용 효율적인 옵션입니다..

또한 브로칭보다 덜 전문적인 도구가 필요합니다., 이는 작업장과 유지보수 부서에 매력적입니다..

한계가 똑같이 잘 확립되어 있습니다.. 리턴 스트로크에서, 공구가 가공물 벽에 닿습니다., 공구 마모 가속화 및 공구 수명 단축.

공구 홀더 또는 보링 바의 강성이 제한되어 있습니다., 이는 최대 슬롯 길이와 달성 가능한 깊이 대 너비 비율을 모두 제한합니다..

결과적으로, 깊거나 좁은 슬롯에는 여러 번의 패스가 필요할 수 있습니다., 처짐은 치수 일관성에 영향을 줄 수 있습니다..

정상적인 조건에서, 슬롯팅은 다음 범위에서 치수 정확도를 달성합니다. IT9~IT7, 일반적으로 표면 거칠기 라 6.3 μm 및 Ra 1.6 μm.

더 미세한 마감 처리에는 일반적으로 이송 감소가 필요합니다., 날카로운 도구, 때로는 별도의 마무리 패스. 아래 표에는 주요 공정 매개변수가 요약되어 있습니다..

모양의 구멍 너머, 슬로터는 원통형 기어도 가공할 수 있습니다., 캠, 적절한 고정 장치 및 인덱싱 배열을 사용할 경우 기타 특수 구성 요소.

이러한 다재다능함은 작업장의 "만능 대체품"이라는 명성을 얻었습니다. 대량 생산을 위한 첫 번째 선택은 아닐 수도 있는 기계입니다., 하지만 이상한 일을 안정적으로 처리할 수 있는 사람, 내부, 다른 프로세스가 불가능할 때 어려운 점.

3. 브로치: 다날 공구를 사용한 고생산성 선형 절단

브로치 이라고 불리는 특수 설계된 도구를 사용하여 생산성이 높은 선형 절단 공정입니다. 꼬챙이 공작물에 대해 선형으로 움직입니다..

기획이나 성형과는 다르게, 일반적으로 단일 절삭날을 사용하고 반복적인 스트로크를 통해 재료를 제거합니다., 브로치에는 도구를 따라 점진적으로 배열된 여러 개의 절단 톱니가 포함되어 있습니다..

각 치아는 통제된 양의 재료를 제거합니다., 황삭 허용, 준결승, 단일 연속 스트로크로 완료되도록 마무리.

이러한 독특한 공구 형상으로 인해 브로칭은 반복적인 내부 및 외부 프로파일에 특히 효과적입니다., 특히 매체에서- 및 대량 생산.

일반적인 예로는 내부 키홈이 있습니다., 스플라인, 정사각형 구멍, 다각형 구멍, 및 선택된 기어 관련 프로필.

핵심 장비 및 툴링

브로칭 기계는 두 가지 주요 구성으로 제공됩니다.: 수직과 수평.

현대 기계는 거의 보편적으로 유압식으로 구동됩니다., 원활하게 제공하는, 안정적인, 스트로크 전반에 걸쳐 일관된 절삭 동작.

스트로크 길이는 기계 크기에 따라 크게 다릅니다., 대략적으로 500 소형 수직 기계의 경우 mm, 대형 수평 브로칭 기계의 경우 수 미터.

프로세스의 핵심은 브로칭 툴입니다., 아니면 브로치. 그 구조는 고도로 설계되었습니다., 각 섹션이 서로 다른 기능을 수행함:

• 정강이: 기계에서 당기거나 미는 힘을 전달합니다..
• 프론트 파일럿: 브로치가 사전 가공된 구멍에 들어갈 때 중심을 잡고 안내합니다..
• 절단면: 여러 개의 치아가 상승 순서로 배열되어 있습니다., 각 치아는 재료의 제어된 증분을 제거합니다..
• 마무리 손질 (사이징) 부분: 최종 치아는 마지막 작은 증분을 제거하여 최종 치수와 표면 마감을 설정합니다..
• 후방 조종사: 브로치가 공작물에서 나올 때 이를 지지하고 안내합니다..

치아가 점점 올라가기 때문에, 브로치는 황삭을 수행합니다, 준결승, 동시에 마무리. 단일 패스로 전체 작업이 완료됩니다..

치아 당 상승은 일반적으로 다음 범위에 있습니다. 0.02 에게 0.15 mm, 필요한 재료와 표면 마감에 따라.

가공 범위 및 실제 고려 사항

브로칭은 두 가지 범주로 나뉜다.: 내부 브로칭과 외부 (표면) 브로칭.

내부 브로칭 다양한 프로파일 구멍을 생성하는 데 사용됩니다.:

• 둥근 구멍
• 사각 구멍
• 스플라인 구멍
• 기어 보어 및 기타 비원형 내부 프로파일

외부 브로칭 평평한 표면에 사용됩니다., V 홈, 및 기타 외부 프로필.

터빈 디스크 및 커넥팅 로드와 같은 부품을 가공하는 것은 자동차 및 항공우주 산업에서 일반적입니다..

몇 가지 실용적인 점에 주목할 필요가 있습니다.. 내부 구멍을 뚫을 때, 일반적으로 공작물을 클램핑할 필요가 없습니다..

끝면에서 지지됩니다., 절단력 자체가 위치를 유지합니다.. 하지만, 사전 가공된 구멍과 지지 끝면 사이의 직각도가 사양을 충족해야 합니다..

이 직각성이 나쁜 경우, 패스 중에 자체 정렬이 가능하도록 공작물 아래에 구형 시팅 와셔를 사용할 수 있습니다..

외부 브로칭용, 절삭력이 비대칭이다, 따라서 공작물은 확실하게 고정되어야 합니다.. 브로치를 올바른 위치에 유지하려면 가이드 플레이트도 필요합니다..

제대로 된 지도 없이, 도구가 표류할 수 있음, 잘못 정렬되거나 공차를 벗어난 표면이 생성되고 부품이 폐기될 가능성이 있음.

공정 특성 및 정확성

브로칭의 주요 장점은 높은 생산성과 일관된 정확도의 결합입니다..

한 번의 스트로크로 모든 작업이 완료되기 때문에, 사이클 시간이 짧고 반복성이 우수합니다..

따라서 브로칭은 타이트한 부품의 대량 생산에 이상적입니다., 균일한 공차.

정상적인 조건에서, 브로칭은 경제적 정확성을 달성합니다. IT9~IT7, 표면 거칠기가 있는 라 1.6 μm 및 Ra 0.4 μm.

유리한 조건에서, 정확도를 더욱 엄격하게 유지할 수 있습니다.. 배치 간 일관성은 프로세스의 가장 강력한 특성 중 하나입니다., 공구 형상 자체가 최종 치수를 결정하기 때문에.

브로칭의 한계도 마찬가지로 명확합니다.:

• 전용 툴링: 하나의 브로치는 하나의 특정 크기와 프로필에 맞게 설계되었습니다.. 다른 차원을 생성하기 위해 조정할 수 없습니다..
• 기하학 제한: 계단식 구멍, 블라인드 홀, 매우 큰 구멍은 내부적으로 뚫을 수 없습니다..
• 얇은 벽 왜곡: 벽이 얇은 공작물은 강한 절삭력으로 인해 변형되기 쉽습니다..
• 높은 도구 비용: 브로치는 디자인 비용이 많이 든다, 제조, 유지하십시오.
• 경제적 한계점: 브로칭은 중대량 생산에서만 비용 효율적입니다., 많은 수의 부품에 대해 도구 비용을 상각할 수 있는 경우.
  단일품 또는 소규모 배치 작업용, 그것은 단순히 경제적이지 않다.

아래 표에는 주요 공정 매개변수가 요약되어 있습니다..

따라서 브로칭은 높은 툴링 투자를 탁월한 생산성과 반복성으로 전환하는 프로세스로 가장 잘 이해됩니다..

생산량이 툴링을 정당화하는 경우, 이는 프로파일 구멍과 외부 표면을 가공하는 데 사용할 수 있는 가장 효율적이고 안정적인 방법 중 하나입니다..

볼륨이 낮거나 기하학적 구조가 부적합한 경우, 슬로팅과 같은 대체 프로세스, 갈기, 또는 EDM이 더 적합합니다.

4. 기획 대. 쉐이핑 대. 브로치: 핵심 차이점

5. 결론

기획, 모양, 브로칭은 세 가지 별개의 선형 절단 공정입니다., 각각은 다양한 제조 요구 사항에 적합합니다..

기획 크고 평평한 표면과 직선형 홈에 매우 적합합니다., 특히 툴링 유연성과 상대적으로 낮은 장비 비용이 중요한 단일 부품 및 소규모 배치 생산에서 그렇습니다..

모양 내부 키 홈에 특히 효과적입니다., 슬롯, 정사각형 구멍, 및 기타 현지화된 프로필, 기존 밀링이 적합하지 않은 경우 실용적인 솔루션 제공.

브로치, 대조적으로, 다중 톱니 전용 도구를 사용하여 단일 스트로크로 많은 프로파일을 완성합니다., 특히 매체에 효과적입니다.- 반복성과 생산성이 중요한 대량 생산.

프로세스 엔지니어링 관점에서, 보편적으로 우수한 방법은 없습니다.

적절한 선택은 부품 형상을 기반으로 해야 합니다., 재료, 치수 및 표면 요구 사항, 생산량, 툴링 투자, 그리고 전반적인 제조 비용.

 

FAQ

기획과 성형의 주요 차이점은 무엇입니까?

플래닝은 수평 왕복 운동을 사용하여 외부의 평평한 표면과 홈이 있는 표면을 가공합니다..

성형은 수직 왕복 운동을 사용합니다., 주로 내부 보어용, 기조원, 프로파일링된 구멍. 동일한 단일 지점 절단 원리를 공유하지만 방향과 적용 초점이 다릅니다..

브로칭이 대량 생산에만 사용되는 이유?

브로칭에는 전담이 필요합니다., 제조 및 수정 비용이 많이 드는 형태별 절단 도구.

높은 툴링 비용은 대량 생산에 대해서만 상각될 수 있습니다.. 소규모 배치용, 부품당 툴링 비용으로 인해 브로칭이 비경제적입니다..

표준 브로칭 머신 막힌 구멍 가능?

일반적으로 아니요. 표준 브로칭에는 공구가 통과할 수 있는 관통 구멍이 필요합니다..

제한된 깊이의 응용 분야를 위한 특수 블라인드 브로칭 도구가 있습니다., 그러나 상당한 한계가 있으며 표준 산업 관행이 아닙니다..

최고의 표면 조도를 제공하는 선형 절단 공정?

정밀한 와이드 툴 플래닝으로 가장 낮은 표면 거칠기를 달성할 수 있습니다. (라까지 0.2 μm), 정밀 연삭과 비슷함.

브로칭은 대량 생산에서 가장 일관된 마감을 제공합니다.. 표준 성형으로 적당한 표면 품질 생성.

이러한 선형 절단 공정은 현대 CNC 밀링과 여전히 관련이 있습니까??

예. 더브테일 슬롯과 같은 특정 기능의 경우, 기조원, 소량의 평평한 표면, 선형 절단 공정은 종종 비용 절감을 제공합니다., 더 간단한 설정, CNC 밀링과 동등한 품질.

이는 작업장에서 여전히 주요 프로세스로 남아 있습니다., 유지관리 시설, 및 대량 양식 생산.