알루미늄 CNC 가공 시 부품 변형을 방지하는 7가지 방법

소개 :

알루미늄은 경량, 높은 강도 대 중량 비율, 내식성, 우수한 열 및 전기 전도성으로 인해 CNC 가공 부품에 널리 사용되는 재료입니다. 그러나 알루미늄은 녹는점이 낮고 열팽창 계수가 높기 때문에 밀링, 터닝, 드릴링과 같은 CNC 가공 공정 중에 뒤틀림과 변형이 발생하기 쉽습니다. 부품 변형으로 인해 공차를 벗어나 사용할 수 없는 부품이 폐기될 수 있습니다.

이번 블로그 게시물에서는 CNC 가공 알루미늄 부품을 가공할 때 부품 변형을 방지하고 최소화하는 7가지 방법에 대해 설명합니다. 열 발생, 고정, 도구 선택 등과 같은 가공 요소를 적절하게 제어하면 알루미늄 부품의 정확성, 품질 및 치수 적합성을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 변형 없는 알루미늄 CNC 가공을 위한 주요 전략을 알아보려면 계속 읽어보세요.

고정 장치 사용

알루미늄 가공 시 부품 변형을 방지하려면 적절한 고정이 중요합니다. 알루미늄은 조임력이 고르지 않거나 부적절할 때 휘거나 구부러지는 경향이 있습니다. 크고 견고한 고정 장치와 바이스를 사용하여 알루미늄 가공물을 모든 면에서 고르게 잡고 지지하십시오. 절단 중 진동이나 떨림을 유발할 수 있는 작은 크기의 바이스나 최소한의 클램핑을 피하십시오. 공구 압력으로 인한 왜곡을 방지하기 위해 전체 길이 또는 여러 지점을 따라 부품을 고정합니다. 부품을 정확하게 위치시키는 전용 고정 장치는 재료를 제거할 때 위치 정확도를 유지하는 데에도 도움이 됩니다.

발열 최소화

알루미늄 가공 시 발생하는 열은 상당한 열팽창과 변형을 일으킬 수 있습니다. 절삭 중에 공구-가공물 인터페이스에서 마찰 가열이 발생하며, 최적이 아닌 피드/속도로 인해 더욱 악화됩니다. 열을 제어하는 한 가지 방법은 지나치게 공격적인 가공 매개변수를 피하는 것입니다. 가벼운 절삭 깊이를 취하고 이송 속도를 줄여 절삭력을 낮춥니다. 툴팁으로 전달되는 고압 절삭유도 축적된 열을 분산시킵니다.

초경 공구를 사용한 고속 가공과 같은 전략도 작업 영역의 열을 제한할 수 있습니다. 금속 제거율이 증가하면 알루미늄으로 열이 전달될 기회가 적어 부품 가공 속도가 빨라집니다. 하중을 고르게 분산시키는 트로코이드 공구 경로는 슬로팅에 비해 열 집중을 방지합니다.

적절한 칩 제거 허용

가공 중에 알루미늄은 공구와 부품 주위에 얽힐 수 있는 길고 연속적인 칩을 생성합니다. 이러한 끈질긴 칩은 칩 배출을 방해하고 제대로 제거되지 않을 경우 열을 가공물로 다시 전달합니다. 구성인선은 공구 압력을 변화시켜 왜곡을 유발할 수도 있습니다.

효과적인 칩 제거를 촉진하려면 고압 절삭유 시스템이나 절삭 부위를 겨냥한 공기 분사 장치를 활용하십시오. 칩 박화에 최적화된 CNC 프로그램은 끈끈한 칩을 분해할 수 있습니다. 공작물에서 칩을 제거하는 공구 경로 및 등반 밀링 전략은 칩 재절삭 및 축적도 방지합니다.

알루미늄에 최적화된 Tooling 사용

잘못된 절삭 공구 재료 또는 형상은 알루미늄 합금의 부품 변형력을 악화시킬 수 있습니다. 초경, 다이아몬드 코팅 또는 PCD 인서트는 내마모성과 날카로운 절삭날로 인해 부품 공차를 유지하는 데 매우 적합합니다. PVD를 통해 증착된 TiAlN 또는 AlTiN과 같은 다층 코팅은 알루미늄 접착 및 열 축적도 최소화합니다.

연마된 홈이 있는 Vehring 초경 엔드밀은 마찰을 줄이고 재료 용접을 최소화합니다. 인서트의 언더커팅 모서리 형상은 더 낮은 힘이 필요한 더 날카로운 절삭 지점을 생성합니다. 올바른 수의 홈, 피치 및 나선 각도를 지정하면 효율적인 알루미늄 칩 배출을 위한 공구 설계도 최적화됩니다.

힘 균형 밀링 전략 채택

밀링과 관련된 방향력은 잠재적인 부품 왜곡 문제를 야기합니다. 기존 공구 경로는 불균형한 절단 부하를 발생시켜 부품 표면 전체에 변형을 일으킵니다. 힘 균형을 맞추는 것은 이러한 방사형 힘을 대칭으로 균등화하는 것을 목표로 합니다.

예를 들어, 양방향 공구 경로는 밀링이 반대 방향에서 교대로 발생하도록 사이클을 나눕니다. 이렇게 하면 공작물의 양쪽에 가해지는 측면 힘이 상쇄됩니다. 트로코이드 밀링과 같은 공구 경로 전략은 힘 벡터를 지속적으로 회전시켜 힘 평형을 달성합니다.

클램핑 압력 제한

부품을 단단히 고정하려면 적절한 클램핑이 필요하지만 과도한 클램핑 힘으로 인해 알루미늄 가공물에 변형이 발생할 수도 있습니다. 바이스를 너무 세게 조이면 얇은 부분이 구부러지거나 휘어질 수 있을 정도로 재질이 부드럽습니다. 또한 가공 중 열팽창으로 인해 내부 응력이 증가합니다.

고정 장치 안정성을 유지하는 데 필요한 것 이상으로 알루미늄 부품을 클램핑하지 마십시오. 청동, 알루미늄 또는 구리 조와 같은 부드러운 클램핑 재료는 강철보다 그립력을 더 균등하게 분산시킵니다. 부하 표시 센서로 압력을 모니터링하면 오버클램핑을 방지할 수도 있습니다.

공작물 온도 제어

가공 전후에 부품을 적절하게 가열하거나 냉각하면 알루미늄의 열 변형을 방지하는 데 도움이 됩니다. 절단 전 약 250°F로 예열하면 잔류 응력을 줄이고 재료 온도를 안정화할 수 있습니다. 이는 간헐적인 발열로 인한 변형을 최소화합니다.

부품을 주변 온도로 되돌리는 공정 후 냉각은 고르지 않은 냉각 및 관련 변형을 방지합니다. 여기에는 벤치 냉각, 왁스/오일 또는 극저온 시스템이 포함될 수 있습니다. 목표는 부적절한 냉각으로 인해 치수 오류가 발생하기 전에 부품을 균일한 온도 상태로 만드는 것입니다.

결론 :

변형, 뒤틀림 및 낮은 공차는 CNC가 알루미늄 부품을 가공할 때 흔히 발생하는 결함입니다. 그러나 견고한 고정 장치, 칩 관리, 힘 균형, 최적화된 툴링 및 열 제어와 같은 전략을 구현하면 부품 오류를 최소화할 수 있습니다. 이를 통해 가공된 부품의 정확성과 품질을 유지하면서 알루미늄의 경량성과 내식성 장점을 활용할 수 있습니다. 신중한 공정 계획과 변형 완화를 통해 산업 전반에 걸쳐 정밀 부품에서 알루미늄의 잠재력을 완전히 실현할 수 있습니다.