효율성과 품질 향상을 위해 금형 마감을 최적화하는 방법

볼 노즈 엔드밀은 오랫동안 금형 정삭에서 매끄러운 표면을 가공하는 데 선호되어 온 공구입니다. 그러나 특히 넓은 표면을 정삭할 때 그 한계가 점점 더 분명해지고 있습니다. 볼 노즈 엔드밀의 스텝오버는 일반적으로 공구 직경의 3-5%로 제한되어 있어 재료 접촉이 제한됩니다. 따라서 원하는 표면 정삭을 얻기 위해 더 많은 수의 패스가 필요하며, 절삭 공구의 응력과 마모가 증가합니다. 또한 더 많은 패스로 인해 스텝오버 길이가 줄어들면 제조 사이클 시간이 크게 연장됩니다.

이와는 대조적으로, 더 큰 절삭 반경을 특징으로 하는 최신 설계인 원형 세그먼트 엔드밀은 더 넓은 스텝오버와 더 적은 패스로 더 넓은 재료 섹션을 절삭할 수 있는 솔루션을 제공합니다. 이러한 발전은 공구 경로를 줄이고 공구 수명을 연장하며 효율성을 높이고 생산 주기를 단축합니다. 아래에서는 실제 적용 사례와 기술적 인사이트를 바탕으로 기존 방식과 원형 세그먼트 기술을 비교하여 금형 정삭을 최적화하는 프로세스를 살펴봅니다.

금형 마감에서 볼 노즈 엔드 밀의 과제

볼 노즈 엔드밀은 특정 상황에서의 유용성에도 불구하고 금형 마감에 적용할 때 특히 다음과 같은 몇 가지 문제를 야기합니다. 복잡한 지오메트리 또는 넓은 표면:

• 스몰 스텝오버: 공구 직경이 3-5%로 제한되어 표면을 덮기 위해 여러 번의 패스가 필요합니다.
• 도구 마모: 패스가 증가하면 스트레스가 증가하여 마모가 가속화되고 공구를 자주 교체해야 합니다.
• 주기 시간 연장: 패스 횟수가 많을수록 가공 시간이 길어지는 것과 직접적인 상관관계가 있습니다.

예를 들어, 자유형 표면이나 자동차 금형과 같이 접근하기 어려운 영역을 가공할 때 이러한 한계가 두드러지게 나타납니다. 볼 노즈 엔드밀의 접촉 면적이 작기 때문에 허용 가능한 표면 품질을 달성하려면 세심하고 시간이 많이 소요되는 작업이 필요합니다.

원형 세그먼트 엔드밀: 혁신적인 접근 방식

원형 세그먼트 엔드밀은 절삭날에 부분 아크를 통합한 설계를 통해 이러한 비효율성을 해결하여 절삭 반경이 훨씬 더 넓어집니다. 따라서 이 공구는 기존의 볼 노즈 엔드밀을 훨씬 뛰어넘는 12mm에서 3000mm 이상의 절삭 직경을 시뮬레이션할 수 있습니다.

원형 세그먼트 엔드 밀의 주요 특징

• 넓은 절단 반경: 더 넓은 스텝오버가 가능하여 필요한 패스 수를 줄일 수 있습니다.
• 향상된 재료 제거: 한 번의 패스로 더 넓은 구간을 잘라내어 처리량을 개선합니다.
• 최적화된 도구 수명: 절삭력을 더 고르게 분산시켜 마모를 최소화합니다.

큰 방사형 스텝오버가 특징이며, 확장된 반경으로 인해 더 큰 절삭력을 생성합니다. 이 설계는 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 다음을 유지합니다. 복잡한 표면에서의 정밀도.

금형 마감의 장점

원형 세그먼트 엔드 밀을 채택하면 측정 가능한 이점을 얻을 수 있습니다:

• 열 변형 감소: 열 축적으로 인한 허용 오차 편차를 제한합니다.
• 일관된 축 성능: 편차를 완화하여 균일한 품질을 보장합니다.
• 5축 가공의 효율성: 더 적은 패스로 더 많은 재료를 제거하여 사이클 시간을 80% 이상 단축하고 표면 마감을 50% 개선합니다.

이러한 장점으로 인해 원형 세그먼트 엔드밀은 높은 정밀도와 최소한의 후처리가 필요한 복잡한 금형 가공에 특히 적합합니다.

서클 세그먼트 기술의 실제 적용

실제 사례는 원형 세그먼트 엔드 밀이 금형 마감 공정을 어떻게 혁신하여 기존 방식에 비해 상당한 개선을 제공하는지 보여줍니다.

사례 연구: 자동차 플라스틱 사출 성형

한 자동차 플라스틱 사출 성형업체는 원형 세그먼트 엔드 밀을 복잡한 금형 제작의 5축 가공에 통합하여 생산성을 향상시켰습니다. 이러한 금형 프로토타입에는 범퍼, 컵 홀더, 기어 변속기, 대시보드, 엔진룸과 같은 부품이 포함되며 길이가 최대 10피트, 폭이 최대 5피트인 경우가 많습니다.

재료 및 금형 사양

• Material: P-20 공구강, 경도 32/34 HRC.
• 몰드 특징: 양쪽 금형 절반에 걸쳐 높은 테이퍼, 호, 윤곽 및 각도를 제공합니다.
• 도전 과제: 접근이 제한된 깊은 리프터 포켓은 플라스틱 부품을 꺼내는 데 매우 중요합니다.

접근 방식 비교

이전에는 볼 노즈 엔드밀을 사용했는데, 이 엔드밀은 반경이 6mm(직경 12mm 공구의 경우)로 접촉 면적이 작아 여러 번의 패스가 필요했습니다. 동일한 12mm 직경에 대해 절단 반경이 250mm인 원형 세그먼트 엔드밀로 전환한 결과, 유효 절단 면적이 크게 증가했습니다. 강성을 보장하기 위해 수축 맞춤 공구 홀더를 사용하여 대형 금형 가공을 위한 충분한 여유 공간을 확보했습니다.

결과

• 주기 시간 단축: 완료 시간이 약 80% 감소했습니다.
• 툴 수명 개선: 볼 노즈 엔드 밀에 비해 두 배로 증가했습니다.
• 비용 효율성: 가공 비용 70%가 감소하여 연간 $50,000 이상을 절감했습니다.

이 사례는 다른 공구와 함께 특정 금형 가공 피처를 가공할 때 원형 세그먼트 엔드밀의 다용도성을 강조하여 절삭 시간을 크게 단축합니다.

대형 근막 몰드 적용

대형 페시아 금형 제작 가공에서 원형 세그먼트 엔드밀을 사용한 접선면 가공은 특히 표준 공구로 측면 밀링이 어려운 깊은 슬롯에 효과적인 것으로 나타났습니다.

기존 방식과 원형 세그먼트 방식

기존에는 스텝오버가 작은 볼 노즈 엔드밀을 사용했기 때문에 모서리에 여분의 재료가 남아 추가 제거 단계가 필요했습니다. 그러나 원형 세그먼트 엔드밀은 수직 모서리와 슬롯 바닥을 효율적으로 절단합니다. 이 공정은 표준 생크(예: 16mm 또는 12mm)에 연마된 고유한 기능을 통해 전통적인 밀링과 유사합니다.

절단 매개변수

매개변수는 유효 직경, 절삭날 수, 공작물 재질에 따라 달라집니다. 초기 설정은 조건에 따라 조정된 권장 속도와 이송을 사용합니다. 넓은 반경과 더 큰 접촉으로 인한 절삭력 증가로 인해 이송 속도가 약간 감소할 수 있습니다. 그러나 스텝오버가 넓어지면 전반적인 효율성이 향상됩니다.

결과

이 금형 프로토타이핑의 경우 볼 노즈 엔드밀 가공에는 9시간 36분이 소요되었지만 원형 세그먼트 엔드밀을 사용하면 1시간 10분으로 88% 단축할 수 있었습니다. 표면 품질이 개선되어 후연마 필요성이 최소화되었습니다.

서클 세그먼트 기술을 위한 소프트웨어 요구 사항

원형 세그먼트 엔드밀의 효과적인 사용은 정밀한 공구 경로를 생성할 수 있는 CAM 소프트웨어에 달려 있습니다. 이는 공구의 접촉각이 지속적으로 변화하기 때문에 매우 중요합니다.

필수 CAM 기능

• 자동 접점 제어: 표면 전체에 걸쳐 안전하고 균일한 절단을 보장합니다.
• 파라메트릭 도구 정의: 지오메트리를 수동으로 생성하지 않고도 툴 설정을 간소화합니다.
• 도구 관리: 안정적인 운영을 위해 도구를 정확하게 매핑합니다.

제조업체는 CAM 호환성을 확인해야 하며, 이점을 극대화하기 위해 원형 세그먼트 경로를 지원하는 소프트웨어로 업그레이드할 수도 있습니다.

읽기 콘텐츠 확장

금형 제조업체는 원형 세그먼트 기술을 사용하는 다음 세 가지 5축 마감 애플리케이션에서 배울 수 있습니다:

테이퍼 표면 애플리케이션에서 많은 양의 재료 제거하기

이 프로젝트는 100파운드의 6061-T6 알루미늄 블록을 밀링 가공한 후 6파운드로 줄인 것으로 시작되었습니다. 제조업체는 원형 세그먼트 엔드밀을 보유하고 있었지만 프로그래밍 지원이 필요했습니다. 절삭 공구 공급업체와 협력하여 표면 기울기 옵션이 있는 공구 경로와 평행 기능을 설정했습니다.

이전에는 볼 노즈 엔드밀로 표면을 마감하는 데 부품당 거의 5시간이 걸렸습니다. 원형 세그먼트 엔드밀을 사용하면 38분 만에 작업을 완료하여 상당한 시간을 절약할 수 있습니다. 원형 세그먼트 엔드밀의 큰 반경을 처리하는 CAM 소프트웨어의 기능은 기하학적 정확도를 유지하는 데 결정적인 역할을 했습니다.

6061-T6 알루미늄 항공우주 부품의 5축 가공

처음에는 이 프로젝트를 완료하는 데 30분이 걸렸기 때문에 수익성이 없었습니다. 하지만 도구 공급업체엔지니어들은 12mm 렌즈 모양의 원형 세그먼트 엔드밀을 빠르게 사용할 수 있도록 공구 경로를 수정했습니다. 이전 공구와 동일한 이송 및 속도를 유지함으로써 사이클 시간을 3.5분으로 단축하여 89%를 개선했습니다. 이를 통해 1,000개 주문 시 $66,000을 절약했을 뿐만 아니라 다음과 같은 표면 조도가 향상되었습니다. 알루미늄 부품.

알루미늄 터보 흡기 헤더 완성하기

헤더는 측면이 가파르고 윤곽이 계속 바뀌었습니다. 처음에는 0.010인치 스텝오버가 있는 0.500인치 볼 노즈 엔드밀을 800 SFM으로 사용했으며, 완료하는 데 10시간 이상 걸렸습니다. 엔드밀은 교체가 필요하기 전까지 15개의 부품을 가공할 수 있었습니다.

FPC 밀링 척이 장착된 원형 세그먼트 엔드밀로 전환하여 플루트 3개와 반경 250mm의 12mm 원형 세그먼트 엔드밀을 사용했습니다. 절삭 속도를 1900SFM으로 높이고 스텝오버를 0.060인치로 늘려 단 27분 만에 작업을 완료했습니다. 원형 세그먼트 엔드밀은 30개의 부품을 가공한 반면, 기존의 볼 노즈 엔드밀은 15개의 부품을 가공했습니다. 두 공구 모두 평균 표면 조도는 Ra=63이었지만 원형 세그먼트 엔드밀은 작업당 시간을 절약하여 부품당 $1000을 절약할 수 있었습니다. 원형 세그먼트 엔드밀의 비용이 더 높았음에도 불구하고 작업당 비용 절감액은 95%를 초과했습니다.

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KeSu는 다양한 산업 요구에 맞는 정밀 툴링과 맞춤형 금형 설계를 제공합니다. 생산에 맞게 금형 설계를 최적화하는 데 도움이 되는 제조용 설계(DFM) 피드백과 품질 보증에 중점을 두어 모든 프로젝트에 효율적이고 안정적인 생산 솔루션을 보장합니다.

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결론

원형 세그먼트 엔드밀로 금형 정삭 가공을 최적화하면 사이클 시간, 공구 수명 및 표면 품질이 현저하게 개선됩니다. 이 기술을 호환 가능한 CAM 소프트웨어와 통합하면 제조업체는 상당한 효율성 향상과 비용 절감을 달성하여 금형 생산 공정을 혁신할 수 있습니다.

자주 묻는 질문