의료 기기 공장, 자동차 엔지니어링 회사 또는 적합한 부품을 사용하는 제조 공장의 조달 관리자인 경우정확히- 흔들릴 여지도 없고 추측할 필요도 없습니다. 공차가 얼마나 엄격한 공차로 제품이 성패를 좌우하는지 알 수 있습니다. 저는 지금까지 12년 동안 정밀 가공 부품 상점을 운영해 왔는데, 고객이 "지난번 공급업체의 부품은 좋았지만 우리는 이 부품이 0.001인치 이내로 필요합니다. 떼어낼 수 있습니까?"라고 말하는 고객이 몇 번이나 왔는지 모릅니다. 스포일러: 할 수 있습니다. 하지만 단순히 CNC 기계에서 "실행"을 누르고 떠나는 것이 아닙니다. 엄격한 공차를 갖춘 정밀 가공은 모든 작은 세부 사항에 대한 부품 기술, 준비 및 주의와 동일합니다. 오늘 저는 실제로 작동하는 것(이론뿐만 아니라 10,000개 이상의 작업을 테스트한 항목)을 분석하겠습니다.
먼저 한 가지 사실을 분명히 합시다. "엄격한 공차"는 모든 경우에 적용되는 일률적인 숫자가 아닙니다. 금형 캐비티 블록의 경우 ±0.0005인치가 될 수 있습니다(그런데 우리는 매일 이를 가공합니다. 확인해 보세요).금형 캐비티 블록 가공복잡하고 깊은 구멍에 못을 박는 방법에 대한 예). 자동차 조향 너클의 경우 ±0.002인치가 여전히 빡빡할 수 있지만 해당 부품이 도로 진동과 하중을 처리해야 하기 때문에 다릅니다. 따라서 0.001인치 오프셋이라도 정렬이 실패합니다. 정형외과용 고정 나사? 스레드 피치가 머리카락 하나라도 떨어져 있으면 뼈에 고정되지 않기 때문에 ±0.0002인치입니다. 요점은 첫 번째 단계는 공차를 정의하는 것입니다.그리고단순히 오래된 도면의 사양을 복사하는 것이 아니라 부품의 기능을 살펴봅니다. 우리는 항상 고객에게 도구를 집어들기도 전에 부품이 어떻게 사용되는지 안내해 달라고 요청합니다. 이렇게 하면 나중에 "죄송한" 순간을 많이 피할 수 있습니다.
다음은 기계 준비입니다. 대부분의 상점에서는 한 단계도 건너뛰고 엉망이 됩니다. 흔들리고 수평이 맞지 않는 CNC 밀이나 선반에서는 엄격한 공차를 가공할 수 없습니다. 우리는 기계가 한 시간 동안 유휴 상태에 있더라도 매 실행 전에 정밀한 수준으로 기계 베드를 점검합니다. 온도도 엄청나네요. 금속은 생각보다 빨리 팽창하고 수축합니다. 작업장 온도가 10°F 올라가면 1피트 알루미늄 부품이 0.001인치 커집니다. 그래서 우리는 연중 내내 작업장을 68°F로 유지하고 모든 원자재를 가공하기 전에 최소 24시간 동안 그 온도에 "담가"도록 합니다. 예외는 없습니다. 해당 단계를 서두르면 최상의 도구 경로라도 첫 번째 기능을 완료할 때까지 사양에서 약간 벗어난 부품을 수정하지 못할 것입니다.
도구 선택은 협상할 수 없는 또 다른 문제입니다. 저렴한 툴링 = 나쁜 공차, 완전 정지. 우리는 고경도 소재(스테인레스강, 티타늄 등)에 솔리드 초경 엔드밀과 인서트를 사용합니다.정형외과 고정 나사및 기타 의료 부품) 고속도강만큼 구부러지지 않기 때문입니다. 여기에서는 플렉스가 적입니다. 공구가 조금만 휘어져도 한쪽이 다른 쪽보다 더 큰 구멍이 생겨 허용 오차가 발생합니다. 우리는 또한 공구 길이 설정기와 직경 게이지를 사용합니다.도구를 변경할 때마다(깊은 캐비티를 가공하는 경우 중간 실행도 가능합니다). 대부분의 상점에서는 도구를 하루에 한 번만 확인합니다. 마모된 도구나 헐거운 홀더는 5분 안에 부품이 파손될 수 있기 때문에 매번 확인합니다. 다음과 같은 경우플랜지 헤드 볼트, 헤드 아래에 일관된 나사산 피치가 필요한 경우, 우리는 장기간 마모에 저항하는 코팅된 도구를 사용합니다. 더 이상 배치 중간에 피치가 표류하지 않습니다.
그 다음에는 고정 장치가 있습니다. 가공하는 동안 부품을 잡는 방법은 공구만큼 중요합니다. 우리는 공차가 엄격한 작업에는 일반 바이스를 사용하지 않습니다. 부품의 정확한 모양과 일치하는 맞춤형 소프트 조를 만듭니다. 예를 들어, 자동차 조향 너클을 가공할 때 표준 바이스는 두 지점만 고정하므로 사양을 벗어난 부품인 붐 고정을 풀면 약간의 변형이 발생합니다. 맞춤형 소프트 조는 너클 전체를 고르게 잡아주어 뒤틀림이 없습니다. 고정할 수 없는 부품의 경우 부품의 내부 기능에 고정되는 진공 척이나 맞춤형 고정 장치를 사용합니다. 그리고 우리는 결코 과도한 압력을 가하지 않습니다. 너무 많은 압력을 가하면 금속이 찌그러지고, 너무 약하면 움직일 수 있습니다. 아주 작은 균형이지만 딱 맞는 부품과 폐기된 부품의 차이입니다.
절단 매개변수도 중요합니다. 새로운 기계 기술자가 빠르게 작업하기 위해 스핀들 속도와 이송 속도를 높이는 것을 보았지만 공차가 엄격하기 때문에 이는 좋지 않습니다. 우리는 문자 그대로 속도를 늦춥니다. 알루미늄 금형 캐비티의 경우 기계 최대 속도의 60%와 공격적이지 않고 부드러운 이송 속도로 작동합니다. 이는 공차 오류의 가장 큰 원인인 진동을 줄여줍니다. 절삭유도 이에 속합니다. 당사는 절삭날 바로 방향으로 공급되는 고압의 고플러시 절삭유를 사용합니다. 이는 공구를 냉각시켜 팽창을 방지할 뿐만 아니라 칩을 씻어내어 칩이 공구와 부품 사이에 끼어 표면이 긁히거나 찌그러지고 측정이 실패하는 일을 방지합니다. 칩 없음 = 깔끔한 절단 = 엄격한 공차.
부품이 완성되면 측정은 단순히 캘리퍼를 잡고 판독하는 것이 아닙니다. 우리는 금형 캐비티 및 스티어링 너클과 같은 복잡한 부품에 좌표 측정 기계(CMM)를 사용합니다. 이는 모든 표면에 걸쳐 수백 개의 데이터 포인트를 사용하여 문제가 없는지 확인할 수 있습니다. 다음과 같은 작은 부품의 경우정밀 기계 나사, 우리는 나사산 비교기를 사용하여 팁뿐만 아니라 전체 길이를 따라 피치와 직경을 확인합니다. 또한 가공 후 부품이 상온으로 냉각되기 전에 부품을 즉시 검사합니다. 잠깐만요, 아니-기다려요매장 온도가 될 때까지, 그런 다음 측정하십시오. 그것은 또 다른 실수입니다. 뜨거운 부품을 측정한 다음 냉각되고 수축되므로 사양보다 작아집니다. 우리는 항상 최종 검사 전에 가공 후 30분 동안 부품을 안정화시킵니다.
이제 고객(및 심지어 다른 상점)이 범하는 일반적인 실수에 대해 이야기해 보겠습니다. 첫째, 더 비싼 재료가 엄격한 공차를 얻는 유일한 방법이라고 가정합니다. 아니요, 재료를 가공하는 방법입니다. 우리는 위의 단계에 따라 티타늄을 ±0.0002인치까지 가공했고 상점에서는 온도 제어와 고정 장치를 건너뛰고 동일한 사양으로 알루미늄을 가공하려고 했는데 이는 재앙이었습니다. 둘째, 마감 요구 사항을 고려하지 않습니다. 부품에 매끄러운 표면(예: 조직에 부드럽게 작용해야 하는 정형외과용 나사)이 필요한 경우 표면 마감 자체가 작은 크기일 수 있으므로 최종 패스를 조정하여 0.0005인치의 가벼운 절단을 수행하여 거친 가장자리를 제거하고 공차가 목표에 유지되도록 합니다. 셋째, 서둘러 프로토타이핑을 한다. 우리는 항상 프로토타입을 먼저 만들고 적합성과 기능을 테스트하고 도구 경로나 고정 장치를 조정한 다음 전체 배치를 수행합니다. 프로토타입 단계를 건너뛰면 폐기율이 20%로 높아지는데, 이는 누구도 원하지 않습니다.
결국, 엄격한 공차를 가공하는 것은 멋진 기계에 관한 것이 아니라(우리는 최고급 CNC를 사용하지만) 세부 사항에 관한 것입니다. 매일 아침 레벨을 확인하고, 재료를 담그고, 모든 변경 후 도구를 다시 확인하고, 부품을 배송하기 전에 두 번 측정합니다. 우리는 수년 동안 자동차, 의료, 항공우주 분야의 고객에게 정밀 부품을 공급해 왔으며, 고객이 무슨 일이 있어도 꼭 맞는 부품이 필요할 때마다 우리를 찾아옵니다. 금형 캐비티 블록, 스티어링 너클, 의료용 나사 또는 기타 정밀 부품 등 엄격한 공차가 필요한 프로젝트가 있는 경우 이야기해 보세요. 우리는 귀하의 사양을 살펴보고, 귀하의 요구 사항에 맞는 프로세스를 마련하고, 모든 부품이 귀하의 정확한 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
참고자료
- ASME B4.2-2018, 기계 가공 애플리케이션을 위한 기하 치수 및 공차(GD&T)
- 가공 과학 및 기술, 24권 3호(2020): "금속 부품의 정밀 가공에 대한 온도 변화의 영향"
- 고정밀 CNC 가공을 위한 SME(제조 엔지니어 협회) 툴링 가이드, 2021년판