초경 인서트는 선삭, 밀링, 드릴링 및 보링과 같은 다양한 가공 작업을 위해 금속 가공 산업에서 널리 사용됩니다. 초경 인서트는 고속도강(HSS)이나 브레이징 초경 공구와 같은 다른 절삭 소재에 비해 우수한 성능, 생산성 및 공구 수명을 제공합니다. 그러나 모든 초경 인서트가 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. 특정 가공 응용 분야에 적합한 초경 인서트를 선택할 때 고려해야 할 요소는 다음과 같습니다.

  • 피삭재 재질 및 가공성
  • 절삭 속도, 이송 속도, 절삭 깊이
  • 모양, 크기, 모서리 준비 및 노즈 반경과 같은 공구 형상
  • 코팅 종류 및 두께
  • 툴 홀더 및 클램핑 시스템

이 블로그 게시물에서는 초경 인서트 선택의 주요 측면에 대해 논의하고 가공 결과를 최적화하는 데 도움이 되는 몇 가지 팁과 권장 사항을 제공합니다.

피삭재 재질 및 가공성

초경 인서트를 선택할 때 고려해야 할 첫 번째이자 가장 중요한 요소는 피삭재 재질과 가공성입니다. 재료마다 경도, 인성, 마모성, 열 전도성, 화학 반응성과 같은 특성이 다르며, 이는 절삭 공구의 마모 및 고장 모드에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 강철은 일반적으로 알루미늄보다 단단하고 마모성이 더 높지만, 알루미늄은 열 전도성이 더 높고 탄화물과의 화학적 친화력이 더 낮습니다. 따라서 내마모성과 인성 사이의 최상의 균형을 달성하려면 다양한 소재에 다양한 초경 등급과 코팅이 필요합니다.

재료의 가공성은 주어진 절삭 공구를 사용하여 가공하는 것이 얼마나 쉬운지 또는 어려운지를 나타내는 척도입니다. 가공성은 재료 구성, 미세 구조, 경도, 강도, 연성 및 표면 상태와 같은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 가공성은 흔히 쾌삭강과 같은 표준 소재를 기준으로 백분율이나 등급으로 표현됩니다. 가공성이 높을수록 높은 절삭속도, 이송률, 절입깊이로 소재를 가공하기 쉽고 공구 수명도 길어집니다.

일반적으로 재료의 가공성은 경도와 강도가 증가함에 따라 감소하며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 그러나 흑연 함량으로 인해 경도가 높지만 가공성이 높은 주철과 같은 몇 가지 예외가 있습니다. 스테인리스강, 티타늄, 니켈 기반 합금과 같은 일부 소재는 가공성이 낮고 공구 마모 및 파손 가능성이 높기 때문에 난삭재로 분류됩니다. 이러한 소재에는 절삭날의 고온, 압력 및 화학 반응을 견딜 수 있는 특수 초경 등급 및 코팅이 필요합니다.

절삭 속도, 이송 속도 및 절입 깊이

초경 인서트를 선택할 때 고려해야 할 두 번째 요소는 절삭 속도, 이송 속도 및 절입 깊이입니다. 이는 가공 작업에서 절삭 조건과 재료 제거율을 결정하는 주요 매개변수입니다. 또한 절삭날의 온도, 압력 및 응력에 영향을 미쳐 공구 마모 및 고장 모드에도 영향을 줍니다.

절삭 속도는 공작물 표면에 대한 절삭날의 선형 속도입니다. 이는 일반적으로 분당 미터(m/min) 또는 분당 표면 피트(sfm)로 표시됩니다. 절삭 속도는 가공물 재료, 공구 재료, 공구 형상 및 코팅 유형에 따라 다릅니다. 일반적으로 절삭 속도가 높을수록 생산성은 높아지고 공구 수명은 낮아지며, 그 반대도 마찬가지입니다. 그러나 각 소재와 공구 조합에는 공구 수명이 최대화되고 공구 마모가 최소화되는 최적의 절삭 속도 범위가 있습니다. 최적의 절단 속도 범위는 절단 테스트를 수행하거나 제조업체의 권장 사항을 참조하여 결정할 수 있습니다.

이송 속도는 스핀들의 회전당 또는 공구의 날당 절삭날이 공작물로 전진하는 선형 거리입니다. 일반적으로 선삭의 경우 회전당 밀리미터(mm/rev) 또는 회전당 인치(ipr)로 표시되고, 밀링의 경우 날당 밀리미터(mm/tooth) 또는 날당 인치(ipt)로 표시됩니다. 이송 속도는 공작물 재료, 공구 재료, 공구 형상 및 코팅 유형에 따라 다릅니다. 일반적으로 이송 속도가 높을수록 생산성과 소재 제거율은 높아지지만 절삭력과 공구 마모도 높아지며, 그 반대도 마찬가지입니다. 그러나 표면 조도와 치수 정확도가 최적화되고 공구 마모가 최소화되는 각 재료 및 공구 조합에 대한 최적의 이송 속도 범위가 있습니다. 최적의 이송 속도 범위는 절단 테스트를 수행하거나 제조업체의 권장 사항을 참조하여 결정할 수 있습니다.

절삭깊이는 절삭날이 공작물을 관통하는 수직 거리입니다. 일반적으로 밀리미터(mm) 또는 인치(in)로 표시됩니다. 절삭 깊이는 가공물 재료, 공구 재료, 공구 형상 및 코팅 유형에 따라 다릅니다. 일반적으로 절삭 깊이가 높을수록 생산성과 소재 제거율이 높아지지만 절삭력과 공구 마모도 높아지며, 그 반대도 마찬가지입니다. 그러나 각 소재와 공구 조합에는 공구 수명과 공구 안정성이 최대화되고 공구 마모와 진동이 최소화되는 최적의 절입 깊이 범위가 있습니다. 최적의 절단 깊이 범위는 절단 테스트를 수행하거나 제조업체의 권장 사항을 참조하여 결정할 수 있습니다.

공구 형상

초경 인서트를 선택할 때 고려해야 할 세 번째 요소는 모양, 크기, 날 준비, 노즈 반경과 같은 공구 형상입니다. 공구 형상은 절삭 성능, 표면 조도, 치수 정확도 및 인서트의 공구 수명에 영향을 미칩니다.

인서트의 형상에 따라 절삭날 수, 칩 형성 및 칩 배출이 결정됩니다. 삼각형, 사각형, 마름모형, 원형, 불규칙형 등 다양한 인서트 모양을 사용할 수 있습니다. 각 모양에는 가공 작업과 공작물의 형상에 따라 고유한 장점과 단점이 있습니다. 예를 들어 삼각형 인서트에는 절삭날이 3개 있으며 선삭, 홈 가공 및 나사 가공 작업에 사용할 수 있습니다. 그러나 여유각이 작고 절삭날이 약하여 경, 중 가공에 적용이 제한됩니다. 정사각형 인서트에는 절삭날이 4개 있으며 선삭, 밀링 및 평면 밀링 작업에 사용할 수 있습니다. 그러나 여유각이 크고 절삭날이 강해 중절삭, 단속 가공에 적합합니다.

인서트의 크기에 따라 공구의 강도, 안정성 및 절삭력이 결정됩니다. 인서트의 크기는 일반적으로 내접원 직경(IC)과 두께(T)의 두 가지 매개변수로 표현됩니다. IC는 인서트 모양 내에 새길 수 있는 가장 큰 원의 직경입니다. T는 인서트의 상단과 하단 표면 사이의 거리입니다. 일반적으로 인서트 크기가 클수록 공구가 더 강하고 안정적이지만 절삭력과 전력 소비도 높아지며, 그 반대도 마찬가지입니다. 따라서 인서트 크기는 가공 요구 사항과 기계 성능에 따라 선택해야 합니다.

인서트의 날 준비에 따라 절삭날의 날카로움, 내마모성 및 인성이 결정됩니다. 모서리 준비는 연삭, 호닝 또는 코팅을 통해 절삭날 형상을 수정하는 것입니다. 날카로움, 연마, 모따기, 반경화 등 다양한 모서리 준비가 가능합니다. 각 모서리 준비에는 가공물 재질과 절삭 조건에 따라 고유한 장점과 단점이 있습니다. 예를 들어, 날카로운 모서리는 절삭력이 낮고 표면 조도가 높지만 내마모성이 낮고 칩이나 파손 경향이 높습니다. 호닝된 모서리는 내마모성과 인성이 높지만 절삭력이 높고 표면 조도가 낮습니다. 모따기된 모서리는 날카로운 모서리와 연마된 모서리 사이의 절충안으로 적당한 절삭력, 내마모성 및 표면 조도를 갖추고 있습니다. 반경 모서리는 경사면과 여유면 사이에서 부드럽게 전환되어 응력 집중을 줄이고 공구 수명을 향상시킵니다.

인서트의 노즈 반경은 공구의 표면 조도, 치수 정확도 및 공구 수명을 결정합니다. 노즈 반경은 인서트 팁의 호 반경입니다. 일반적으로 노즈 반경이 클수록 표면 조도와 치수 정확도가 좋아지지만 절삭력과 공구 마모도 높아지며, 그 반대도 마찬가지입니다. 따라서 인서트의 노즈 반경은 가공물의 표면 조도 및 치수 정확도 요구 사항에 따라 선택해야 합니다.

코팅 종류 및 두께

초경 인서트를 선택할 때 고려해야 할 네 번째 요소는 코팅 유형과 두께입니다. 코팅은 물리적 또는 화학적 기상 증착(PVD 또는 CVD) 방법을 통해 탄화물 모재의 표면에 적용되는 단단하고 내마모성 재료의 얇은 층입니다. 코팅은 다음을 제공하여 인서트의 성능과 공구 수명을 향상시킵니다.

  • 더 높은 경도와 내마모성
  • 마찰 및 접착력 감소
  • 더 높은 열적, 화학적 안정성
  • 더 높은 산화 및 내식성

티타늄 카바이드(TiC), 티타늄 질화물(TiN), 티타늄 탄질화물(TiCN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 다이아몬드 유사 탄소(DLC) 등 다양한 코팅 재료를 사용할 수 있습니다. 피삭재 재질과 절삭 조건에 따라 코팅 재료마다 장단점이 있습니다. 예를 들어 TiC는 경도와 내마모성이 높지만 취성이 높고 열 안정성이 낮습니다. TiN은 마찰과 접착력이 낮지만 경도와 내마모성이 낮습니다. TiCN은 적당한 경도, 내마모성, 마찰 및 접착력을 갖춘 TiC와 TiN의 절충안입니다. Al2O3는 열적, 화학적 안정성이 높지만 마찰과 접착력도 높습니다. DLC는 마찰과 접착력이 낮지만 열적, 화학적 안정성도 낮습니다.

코팅의 두께는 내마모성과 인서트 인성 사이의 균형을 결정합니다. 일반적으로 코팅이 두꺼울수록 내마모성이 높아지며,