Sharp-E 뉴스 레터 2025년 1월

정밀 공구 제조업체들은 소량 생산, 빠르게 변화하는 공구 형상, 엄격한 연삭 공차와 같은 증가하는 도전에 직면하고 있습니다. 이러한 요구는 에너지 비용 상승과 숙련된 노동력 부족이라는 글로벌 문제로 더욱 복잡해지고 있습니다. ANCA는 이러한 문제를 해결하기 위해 연삭 휠의 드레싱과 프로파일링을 위한 와이어 방전 공정인 EDM 드레싱을 도입했습니다. 이 혁신적인 접근법은 작업 준비를 간소화하고 생산성을 향상시키며, 특히 플루트 연삭, 원통형 연삭, 프로파일 연삭과 같은 공정에서 품질을 크게 향상시킵니다.

연삭 휠 및 드레싱 방법 - 효율적인 연삭을 위한 중요한 매개 변수

연삭 휠을 선택할 때는 절삭 성능, 치수 안정성, 공작물의 표면 품질 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 금속 본드를 이용한 연삭 휠은 깊은 연삭에 이상적이며, 재료 제거를 극대화할 수 있습니다. 같은 금속 본드는 프로파일링용 14E1 점형 연삭 휠에도 주로 사용되며, 이는 점 반경(radius)이 오랫동안 유지되어 장기적으로 효율적인 재료 제거가 가능하기 때문입니다. 또한, 합성 수지가 혼합된 금속-하이브리드 본드는 정삭(finishing) 단계에서 고품질 표면을 형성하는 데 이상적입니다.

이 두 연삭 휠의 주요 장점 중 하나는 EDM 드레싱 공정을 통해 와이어 방전 드레싱 및 프로파일링이 가능하다는 점입니다. 이 공정에서는 와이어 방전이 절삭재(입자), 다이아몬드 또는 CBN을 손상시키지 않고, 대신 입자를 결합하는 본드를 태워 제거합니다. 이때, EDM 공정 파라미터를 조정하면 본드가 얼마나 제거될지 정확히 제어할 수 있는 장점이 있습니다. 푸르트방겐 대학교의 첨단 제조 연구소(KSF)에서 진행된 테스트에 따르면, 입자가 본드에서 50% 돌출되었을 때 연삭 휠의 절삭 성능과 EDM 공정의 안정성이 최적화되었습니다. 즉, 입자가 50% 돌출된 상태에서도 연삭 공정 중 발생하는 하중을 충분히 상쇄할 수 있는 결합력이 유지되며, 입자 사이에 포켓(pocket)이 형성되어 냉각수 노즐에서 분사된 냉각수 윤활제(KSS)가 절삭 지점까지 효과적으로 운반됩니다.

샌딩 과정에서 샌딩 디스크는 두 가지 주요 스트레스를 받습니다. 첫째, 입자가 기계적 스트레스를 받아 마모됩니다. 둘째, 이전에 방전되었던 "포켓"이 연삭 칩으로 막혀 연삭 공정 중 절삭 효과가 떨어지고 마찰이 증가하게 됩니다. 이로 인해 연삭 휠에 더 많은 저항이 가해지면 스핀들 출력이 상승하고, 연삭 공정이 불안정해져 표면에 채터 자국이 발생할 수 있습니다.


ANCA의 EDM 드레스 - 품질, 연삭 시간 및 공구 수명의 장점

플루트 연삭, 원통 연삭 및 파트 롤 연삭의 세 가지 연삭 응용 분야에서 EDM Dress 기술로 연삭 휠을 컨디셔닝하는 것은 주로 ANCA에서 사용됩니다.

카바이드 솔리드 호빙 휠의 플루트 연삭과 사전 연삭에는 수 밀리미터 깊이의 연삭이 필요합니다. 이 과정에서는 EDM 드레스가 연삭 스핀들 하중과 연삭 휠의 코너 Radius 치수 안정성에 미치는 영향을 분석합니다. 플루트 연삭의 경우 코너 Radius를, 포인트 프로파일(14E1)을 사용한 프로파일 연삭에서는 중심 Radius를분석합니다. 핀치/필 방식의 원통 연삭에서는 황삭 연삭 휠의 코너 Radius에 응력이 가해지므로, 정삭 휠이 많은 재료를 제어 없이 제거하지 않도록 황삭 휠은 가능한 한 높은 치수 안정성을 유지해야 합니다. 또한, 필 연삭(Peel Grinding)에서는 프로파일링 후 정확도가 기어 절삭용 성형 또는 호빙 휠의 엄격한 공차를 보장하는데 매우 중요합니다. AA 또는 AAA(AA의 80%) 품질을 달성하려면 연삭 휠 프로파일을 +-0.003mm의 공차로 프로파일링해야 할 수 있습니다.

플루트 연삭에는 금속 본드가 적용된 1A1 연삭 휠이 사용됩니다. 공작물은 4개의 홈이 가공된 카바이드 블랭크입니다. 이 작업은 연삭 시간의 대부분을 차지하는 일반적인 공정 단계입니다. 테스트에서는 10개의 블랭크는 EDM 드레싱으로 연삭하고, 나머지 10개의 블랭크는 SiC 디스크를 사용한 기존 드레싱 방식으로 연삭했습니다. 연삭은 자동 이송 제어(Adaptive Grinding)로 수행되었으며. 최대 이송 속도는 180mm/min, 최대 허용 스핀들 하중은 13%로 설정하였습니다. 이 조건에서 스핀들 하중을 유지하며 연삭 시간을 분석해 보았습니다.  

기존 드레싱 연삭숫돌을 사용하면 스핀들 하중이 초기 접촉 시 이미 설정된 한계를 초과하여 이송 속도가 감소합니다. EDM 드레싱 연삭 휠은 부하가 천천히 증가하여 큰 부하 피크 없이 설정된 한계에 도달합니다. EDM 드레싱 휠은 기존 드레싱 휠보다 4개의 홈에 대해 더 짧은 연삭 시간이 필요합니다.

10개의 공작물을 작업한 후, 기존 방식 디스크의 샌딩 시간은 이미 25% 증가했습니다.  
 

블랭크의 원통형 연삭

ANCA CPX 기계의 원통 연삭은 스핀들 출력과 기계 강성을 재료 제거에 집중할 수 있는 쉬운 절삭 연삭 휠의 이점을 제공합니다. 표준 연삭 휠을 사용하면 핀치/필 연삭 공정에 D91과 D15를 조합한 테스트에서 연삭 시간 측면에서 재료 제거의 한계에 도달합니다. EDM 드레스 연삭 휠을 사용하면 여러 단계로 연삭된 Ø16mm 카바이드 블랭크를 사용한 테스트에서 볼 수 있듯이 재료 제거량을 (mm³/s) 단위로 늘릴 수 있습니다.

연삭 디스크의 연삭 길이는 공작물당 150mm(70+50+30mm)이며 10개의 공작물이 연삭됩니다. 제거량은 생산에서 안정적인 경험적 값인 10mm³/s로 설정됩니다. EDM 드레스 공정을 통해 매우 단단한 금속 본드의 모서리 Radius를 R0.15mm로 프로파일링하고, 와이퍼 평면을 0.36mm로 조정할 수 있었습니다. 연삭 길이가 1500mm에 도달한 후, 연삭 휠의 직경은 0.023mm 감소하고, Radius는 0.22mm로 증가했습니다. 금속 결합형 D91(Vc 80m/s)와 수지 결합형 D15(Vc 55m/s) 연삭 휠 조합에서 상당한 이점이 입증되었습니다. 이를 생산에 적용하면 연삭 휠이 정의된 코너 Radius를 더 오래 유지할 수 있어, 정삭 휠은 일관된 표면 조도를 보장하며, 더 오랜 시간 동안 일정한 재료 제거가 가능합니다.

프로파일링 디스크 - 스키빙 디스크

EDM 드레스 공정은 연삭 휠을 프로파일링할 때 가장 큰 장점을 제공합니다. 여기서 경질 금속 또는 하이브리드 본드는 작업자와 독립적으로 +-0.004mm 이하의 공차로 절단됩니다.

표준 연삭 휠 패키지 외에도, ANCA는 미쓰비시 MP1200 와이어 EDM 기계를 사용하여 솔리드 또는 센터 프로파일에서 호빙 기어 연삭을 위한 연삭 휠을 프로파일링하는 경우가 많습니다. 연삭할 모듈에 맞는 새 프로파일을 기존 연삭 휠에 장착한 후, 설정을 완료하고 방전 과정을 진행합니다. 이 공정은 EDM 드레스를 적용한 후 연삭 휠이 매우 쉽게 절단되어, 많은 수의 톱니와 모듈에서 발생할 수 있는 대량의 재료를 일관되게 제거하는 데 이상적입니다. 또한, EDM 드레스를 사용하면 스카이빙 휠의 엄격한 공차인 ±0.003mm 이하의 프로파일 허용 오차를 유지할 수 있습니다.      


ANCA EDM 드레싱 기술은 생산성, 정밀도, 공구 수명을 향상시키는 혁신적 기술로 입증되었습니다. 이 기술을 통해 제조 업체들은 산업의 여러 도전 과제를 극복하고, 비용을 절감해 일관되게 최상의 품질의 결과를 얻을 수 있습니다.

플루트 연삭, 원통 연삭, 또는 스카이빙 연삭을 최적화하는 데 있어 EDM 드레싱은 현대 공구 제조를 위한 최첨단 솔루션을 제공합니다. 더 많은 정보나 맞춤형 솔루션을 원하시면 ANCA에 문의해 주세요.


 

13 1월 2025