(입방정 질화 붕소) CBN 인서트는 고경도 소재 가공에 사용되는 초경도 절삭 공구입니다. 이 가이드에서는 CBN 공구의 특성, 용도 및 산업별 사용 사례에 대한 자세한 개요를 제공합니다.
CBN 자료 소개
입방정 질화 붕소(CBN)는 절삭 공구 산업에 혁명을 일으킨 놀라운 합성 소재입니다. 1957년 제너럴 일렉트릭의 로버트 H. 웬토프 주니어가 발견한 CBN은 육방정 질화붕소를 극한의 열과 압력에 노출시켜 만들어집니다. 이 과정을 통해 육방정 질화붕소의 부드러운 흑연과 같은 구조가 입방정 결정 격자로 변형되어 탁월한 경도와 열 안정성을 가진 물질이 탄생합니다. CBN의 독특한 특성은 정육면체 구조의 붕소 원자와 질소 원자 사이의 강한 공유 결합에서 비롯됩니다. 다이아몬드 다음으로 가장 단단한 재료로 알려진 CBN은 화학적 안정성과 내열성이 다이아몬드를 능가하여 철 소재 및 초합금 가공에 매우 유용합니다. CBN의 개발로 제조 역량이 크게 발전하여 이전에는 가공이 매우 어렵거나 불가능했던 소재를 효율적으로 가공할 수 있게 되었습니다.
CBN(입방정 질화 붕소) 공구는 고경도 소재 가공에 사용되는 초경도 절삭 공구입니다. 이 가이드에서는 CBN 공구의 특성, 용도 및 산업별 사용 사례에 대한 자세한 개요를 제공합니다.
CBN의 구성 및 구조
CBN은 다이아몬드 다음으로 경도가 높은 합성 초경도 소재입니다. 질소와 붕소 원자가 정육면체 결정 구조로 배열되어 있어 매우 높은 경도와 열 안정성을 제공합니다. CBN 인서트는 일반적으로 CBN 입자를 고온과 고압에서 소결한 다음 금속 기판에 결합하여 만듭니다.
CBN 인서트의 주요 속성
- 높은 경도: CBN의 경도는 다이아몬드에 근접하여 경화강, 주철, 초합금과 같은 고경도 소재를 효과적으로 절삭할 수 있습니다.
- 내마모성: 높은 경도와 안정적인 결정 구조로 인해 CBN 공구는 내마모성이 뛰어나 고경도 소재를 가공할 때 공구 수명이 길어집니다.
- 열 안정성: CBN 공구는 고온에서도 안정성을 유지하므로 고속 절삭 및 건식 가공 작업에 적합합니다.
- 화학적 안정성: CBN은 철 금속에 화학적으로 불활성이므로 철 기반 소재를 가공하는 동안 공작물과의 화학 반응을 방지합니다.
- 열 전도성: CBN은 열전도율이 우수하여 절삭 작업 중 열을 방출하여 공구와 공작물 모두의 열 손상을 줄여줍니다.
CBN 인서트의 애플리케이션
CBN 도구는 높은 경도와 내마모성이 필요한 애플리케이션에 널리 사용됩니다:
- 강화 강철: 자동차 제조 및 금형 생산에서 CBN 공구는 열처리 후 고경도 강재를 가공하는 데 사용됩니다.
- 주철: 회주철 및 연성 주철의 정밀 가공에 적합합니다.
- 분말 야금 재료: 탄화물 및 분말 야금 부품 가공에 사용됩니다.
- 고온 합금: 항공우주 산업에서는 니켈 기반 및 코발트 기반 고온 합금 가공에 CBN 공구를 사용합니다.
- 강화 베어링: CBN 공구는 경화 베어링 부품 가공에 효과적이며 효율성과 정밀도를 향상시킵니다.
CBN 인서트의 유형
CBN 도구는 사용 목적과 제조 공정에 따라 다양한 유형이 있습니다:
- CBN 터닝 도구: 외경 선삭, 내경 선삭, 고경도 소재의 면삭 선삭에 사용됩니다.
- CBN 밀링 커터: 단단한 재료의 평평한 표면과 슬롯을 밀링하는 데 사용됩니다.
- CBN 보링 도구: 정밀 보링 작업에 사용됩니다.
- CBN 그라인딩 휠: 경화된 재료의 고정밀 연삭에 사용됩니다.
- CBN 인서트: 선삭, 밀링 및 보링 작업을 위해 다양한 공구 홀더에 장착할 수 있는 교체 가능한 절삭 날입니다.
CBN 인서트 사용 모범 사례
- 커팅 매개변수 최적화: 과도한 절삭 온도와 공구 마모를 방지하기 위해 공작물 재료의 경도와 특성에 따라 적절한 절삭 속도와 이송 속도를 선택합니다.
- 냉각 및 윤활: CBN 공구는 건식 절삭에 적합하지만, 특정 고온 가공 작업에서 절삭유를 사용하면 공구 수명을 연장할 수 있습니다.
- 리지드 클램핑: 공구와 공작물을 단단히 고정하여 진동을 줄이고 가공 안정성과 정확도를 향상시킵니다.
- 도구 경로 전략: 적절한 공구 경로 전략을 구현하여 일관된 절삭 부하를 유지하고 공구 마모를 최소화합니다.
- 정기적인 도구 검사: 최적의 절삭 성능과 공작물 품질을 유지하기 위해 CBN 공구의 마모 및 손상 여부를 주기적으로 검사합니다.
CBN 인서트의 산업별 적용 분야
1. 자동차 제조
배경: 자동차 산업, 특히 엔진 및 변속기 부품 제조 분야에서는 경화강 및 주철과 같은 고경도 소재의 가공이 필요합니다.
사례 연구:
- 엔진 블록 가공: CBN 툴은 엔진 블록의 실린더 보어를 가공하는 데 사용되어 효율성과 표면 품질을 개선합니다.
- 기어 생산: 변속기 기어의 하드 터닝에서 CBN 툴은 공구 수명을 크게 연장하고 기계 가동 중단 시간을 줄입니다.
2. 항공우주 산업
배경: 항공우주 산업은 가공이 까다롭고 고성능 공구가 필요한 고온 합금과 티타늄 합금을 광범위하게 사용합니다.
사례 연구:
- 터빈 블레이드 가공: CBN 툴은 고온 합금 터빈 블레이드를 가공하는 데 사용되어 절삭 효율과 부품 정확도를 개선합니다.
- 구조 부품 가공: CBN 공구는 티타늄 합금 구조 부품 가공에 탁월하여 공구 교환 빈도를 줄이고 생산 효율성을 높입니다.
3. 금형 및 다이 제조
배경: 금형 및 다이 제조에는 대량의 경화 합금과 고경도 강철을 가공하는 작업이 포함되므로 내마모성이 높고 수명이 긴 공구가 필요합니다.
사례 연구:
- 사출 금형 가공: CBN 툴은 사출 금형의 하드 터닝 및 연삭에 사용되어 가공 정밀도와 표면 마감을 크게 향상시킵니다.
- 스탬핑 다이 가공: 스탬핑 다이의 정밀 가공에서 CBN 툴을 사용하면 다이 수명을 연장하고 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.
4. 중공업
배경: 기계 가공 산업은 경화강 및 분말 야금 재료와 같이 경도가 높고 기계 가공이 어려운 다양한 재료를 가공해야 합니다.
사례 연구:
- 베어링 제조: CBN 도구는 베어링 궤도의 하드 터닝에 널리 사용되어 가공 효율과 베어링 수명을 향상시킵니다.
- 분말 야금 부품 가공: CBN 공구는 분말 야금 부품 가공에 탁월한 성능을 발휘하여 공구 마모를 효과적으로 줄이고 생산 효율성을 향상시킵니다.
5. 에너지 부문
배경: 에너지 분야는 석유 시추 장비 및 풍력 발전 장비의 부품과 같이 경도가 높고 내마모성이 강한 소재를 가공하는 경우가 많습니다.
사례 연구:
- 석유 시추 장비: CBN 공구는 석유 시추 장비의 내마모성 부품을 가공하는 데 사용되어 가공 효율과 부품 내구성을 크게 향상시킵니다.
- 풍력 발전 장비: 풍력 발전 장비의 기어와 베어링 가공에 CBN 툴을 사용함으로써 부품의 정밀도와 수명이 향상되었습니다.
6. 의료 기기 제조
배경: 의료 기기 제조에는 높은 정밀도와 표면 품질이 요구되며, 티타늄 합금 및 스테인리스 스틸과 같은 소재는 절삭 공구에 대한 요구가 높습니다.
사례 연구:
- 정형외과 임플란트 가공: CBN 툴은 티타늄 합금 및 스테인리스 스틸 정형외과용 임플란트를 가공하는 데 사용되어 표면 마감과 치수 정확도를 향상시킵니다.
- 치과 기구 가공: 치과 기구의 정밀 가공에서 CBN 툴을 사용하면 생산 효율성과 제품 품질이 크게 향상되었습니다.
CBN 인서트 기술의 미래 트렌드
- 나노 결정질 CBN: 경도와 내마모성을 개선하기 위해 나노 크기의 입자가 있는 CBN 공구를 개발했습니다.
- 하이브리드 도구: CBN을 세라믹이나 다이아몬드와 같은 다른 재료와 결합하여 특정 애플리케이션에 최적화된 속성을 가진 도구를 만들 수 있습니다.
- 적층 제조: 적층 제조 기술을 사용하여 복잡한 형상과 최적화된 냉각 채널을 갖춘 CBN 도구를 제작하는 방법을 살펴봅니다.
- 스마트 도구: CBN 툴에 센서를 통합하여 툴 마모 및 절삭 상태를 실시간으로 모니터링합니다.
- 친환경 제조: 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 건식 가공 및 최소량 윤활(MQL)에 최적화된 CBN 공구를 개발했습니다.
이러한 사례 연구와 향후 트렌드는 다양한 산업 분야에서 CBN 공구의 광범위한 적용과 장점을 보여줍니다. 제조업체는 CBN 공구를 신중하게 선택하고 활용함으로써 가공 효율성, 공작물 품질 및 공구 수명을 크게 개선하는 동시에 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
CBN 삽입이란 무엇인가요?
CBN 인서트는 입방정 질화 붕소(CBN)로 만든 절삭 공구 부품입니다. 더 큰 공구 홀더에 부착하는 교체 가능한 작은 부품입니다. CBN 인서트는 일반적으로 경도가 45 HRC 이상인 단단한 재료에 대한 절삭 작업을 수행하도록 설계되었습니다.
“CBN 삽입”이란 무엇을 의미하나요?
“CBN 인서트”는 입방정 질화 붕소로 만든 절삭 공구 인서트를 말합니다. 이 인서트는 다양한 가공 작업, 특히 경질 선삭에 사용되며 경화강, 주철 및 초합금 절삭에 탁월합니다. 이 용어는 절삭 공구의 재료(CBN)와 폼 팩터(인서트)를 포괄합니다.
CBN 인서트의 용도는 무엇인가요?
CBN 인서트는 주로 경질 가공 작업에서 광범위하게 사용됩니다:
베어링강, 공구강 및 케이스 경화강의 경질 선삭 가공
주철 부품의 마감 작업
분말 야금 재료의 가공
항공 우주 응용 분야의 고온 합금 절삭
자동차 제조에서 경화 기어 및 샤프트의 정밀 가공
금형 및 금형 제작의 마무리 작업
주요 CBN 인서트 제조업체는 어디인가요?
여러 주요 절삭 공구 회사에서 CBN 인서트를 제조합니다. 대표적인 제조업체는 다음과 같습니다:
샌드빅 코로만트
케나메탈
미쓰비시 머티리얼즈
스미토모 전기
Seco 도구
Iscar
Kyocera
ONMY 툴인
시장은 역동적이며 다른 제조업체나 업계에 변화가 있을 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 사용자는 현재 옵션을 조사하고 공급업체와 상담하여 자신의 특정 요구 사항에 가장 적합한 옵션을 찾아야 합니다.
CBN 인서트의 일반적인 속도와 피드는 어떻게 되나요?
CBN 인서트의 속도와 이송은 특정 응용 분야, 공작물 소재 및 인서트 등급에 따라 다릅니다. 그러나 다음은 몇 가지 일반적인 지침입니다:
절삭 속도: 경화강용(45-65 HRC): 100-250 m/min
주물 다리미의 경우: 300-1500m/min
고온 합금용: 150-300 m/min
이송 속도: 황삭: 0.1-0.3mm/회전
마감: 0.05-0.15 mm/회전
절단 깊이: 황삭: 0.2-2.0mm
마감: 0.1-0.5mm
이는 일반적인 범위이며 실제 파라미터는 특정 인서트 등급, 공작물 재료 특성, 기계 기능 및 원하는 표면 마감에 따라 조정해야 합니다. 항상 제조업체의 권장 사항을 참조하고 테스트를 수행하여 특정 애플리케이션에 맞게 파라미터를 최적화하세요.
CBN 인서트는 일반적으로 기존 카바이드 공구에 비해 높은 절삭 속도에서 최고의 성능을 발휘합니다. 그러나 더 엄격한 기계 설정이 필요하며 특수 절삭유 전략의 이점을 누릴 수 있는 경우가 많습니다.
