경질 선삭용 솔리드 CBN 인서트: 언제 사용해야 할까?

기존의 팁형 공구 대신 고체 CBN 인서트를 사용하면 경질 선삭 가공의 적용 범위를 확대할 수 있습니다. PCBN 인서트 요구되는 절삭 전략에 필요한 사용 가능한 절삭날 길이, 절삭 깊이 또는 유연성을 충분히 제공하지 못합니다.

그러나 고체 CBN이 모든 경화강 가공 작업에 있어 무조건 더 나은 선택이라고 할 수는 없다.

절삭 깊이가 작은 일반적인 정삭 선삭의 경우, 브레이징 처리된 PCBN 인서트나 코너 팁형 PCBN 인서트가 더 경제적인 해결책이 되는 경우가 많습니다. 솔리드 CBN은 더 큰 절삭날 접촉 면적이 필요하거나, 절삭 깊이가 깊거나, 드로-컷(drawn-cut) 전략이 적용되거나, 가공 패스의 분포가 다른 작업에서 특히 유용합니다.

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순수 CBN 인서트 대 팁형 PCBN 인서트

이 두 가지 구조는 모든 용도에서 서로 직접적으로 대체될 수 있는 것은 아닙니다.

선정 기준	고체 CBN	도금/브레이징 처리된 PCBN
삽입 구조	대형 또는 풀 사이즈 PCBN 절삭체	초경합금 본체에 장착된 PCBN 절삭 세그먼트
사용 가능한 PCBN 절삭날	더 다양한 디자인	PCBN 삽입부의 형상에 따른 제한
최첨단 참여	특정 용도에서 더 뛰어난 유연성을 발휘합니다	일반적인 소규모 약혼식에 매우 적합합니다
더 큰 절삭 깊이	적절한 등급과 설계가 있다면 가능합니다	대개 팁 크기에 더 많은 제약을 받는다
드로우-컷 전략	더 큰 유연성을 제공할 수 있습니다	보통 유연성이 떨어진다
일반 마감 경도 선삭	정당한 사유가 있는 경우에 적합함	대개 매우 실용적이다
원가 삽입	일반적으로 더 높음	일반적으로 낮음
주요 선정 기준	공정 능력 및 생산성	비용 효율적인 일반 경질 선삭 가공

따라서 올바른 비교는 단순히 다음과 같은 것이 아닙니다:

어느 인서트가 더 단단할까요?

두 제품 모두 PCBN을 절삭 재료로 사용합니다.

더 유용한 질문은 다음과 같습니다:

일체형 구조가 제공하는 추가적인 사용 가능한 PCBN 절삭날이 가공 공정에 이점을 주는가?

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어떤 경우에 고체 CBN을 사용하는 것이 적합할까요?

더욱 첨단 기술이 필요할 때

기존의 팁형 PCBN 인서트는 절삭 모서리에 제한된 양의 PCBN 세그먼트가 포함되어 있습니다.

일반적인 정삭 작업의 경우, 이 정도면 대개 충분합니다. 하지만 일부 가공 방식에서는 공작물에 닿는 절삭날의 길이가 더 길어야 하는 경우가 있습니다.

일체형 CBN 인서트는 사용 가능한 PCBN 부분이 작은 모서리 팁에만 국한되지 않기 때문에, 이러한 응용 분야에서 더 큰 자유도를 제공할 수 있습니다.

절삭 경로가 모서리의 더 넓은 부분을 따라 이동하거나, 부품 형상상 절삭날의 접촉이 더 많이 필요한 경우 이는 유용할 수 있습니다.

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더 깊은 절삭 깊이가 필요한 경우

특정 고체 CBN 인서트 시스템은 기존의 팁형 PCBN 설계보다 더 깊은 절삭 깊이에서 작동할 수 있습니다.

이는 특히 가공 여유가 너무 커서 경제적인 마무리 경질 선삭 공정을 수행하기 어렵거나, 공정을 줄이는 것이 목표인 경우에 특히 중요합니다.

그러나 견고한 구조만으로는 인서트가 무거운 황삭 작업에 자동으로 사용될 수 있다는 것을 의미하지는 않습니다.

실제 절삭 깊이는 여전히 다음 요인에 따라 달라집니다:

공작물 경도, PCBN 등급, 절삭날 준비, 인서트 형상, 절삭 속도, 이송 속도, 기계 강성, 그리고 가공이 연속적인지 간헐적인지 여부.

따라서 특정 CBN 등급 및 적용 분야에 대해 허용 절삭 깊이를 항상 확인해야 합니다.

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다른 가공 전략을 적용하면 가공 횟수를 줄일 수 있는 경우

고체 CBN을 고려해야 하는 가장 중요한 이유 중 하나는 단순히 한 삽입체를 다른 것으로 교체하는 것이 아니라 가공 전략을 변경할 수 있는 기회를 얻을 수 있기 때문입니다.

부품 및 공구 시스템에 따라, 솔리드 CBN은 드로잉 절삭, 긴 모서리 접촉, 또는 황삭 및 정삭 패스의 다양한 배분과 같은 가공 방식을 지원할 수 있습니다.

예를 들어, 이전에는 작은 PCBN 칩으로 여러 번에 걸쳐 개별 절삭을 수행해야 했던 공정을, 더 큰 사용 가능한 절삭날이 더 적은 통과 횟수로 더 많은 작업을 수행하도록 재구성할 수 있는 경우가 있습니다.

따라서 고체 CBN의 가치는 종종 다음 요소와 관련이 있습니다. 공정 설계, 단순히 생명을 불어넣는 것뿐만 아니라.

더 높은 가격 삽입 사이클 시간을 단축하거나, 공정을 생략하거나, 공정 일관성을 향상시킨다면 정당화될 수 있다.

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부품별 가격 대 원가

단단한 CBN 인서트 일반적으로 팁이 부착된 PCBN 인서트보다 초경질 재료의 함량이 더 높기 때문에, 구매 가격이 더 비쌀 수 있습니다.

하지만 삽입 가격만으로는 가장 유용한 비교 기준이 되지 않습니다.

더 중요한 계산은 다음과 같습니다:

완성된 부품당 비용.

다음과 같은 이점을 제공할 수 있다면, 고체 CBN 인서트를 사용하는 것이 가치가 있을 수 있습니다:

• 가공 횟수 감소;
• 더 넓은 절삭 접촉 면적;
• 사용 가능한 절삭날 길이가 더 길어짐;
• 보다 안정적인 가공 전략;
• 사이클 시간 단축;
• 공구 교체 횟수나 공정 수를 줄일 수 있습니다.

반면, 경사형 PCBN 인서트가 이미 부품당 낮은 비용으로 요구되는 표면 마감도와 공구 수명을 달성하고 있다면, 솔리드 CBN 설계로 변경할 경제적 이유가 없을 수도 있다.

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팁이 부착된 PCBN은 언제 더 실용적인 선택일까요?

고체 CBN을 팁형 PCBN의 자동적인 업그레이드 버전으로 간주해서는 안 됩니다.

많은 난가공 작업의 경우, 기존의 팁형 인서트가 여전히 더 실용적인 해결책으로 남아 있습니다.

특히 가공 공정이 주로 정삭 선삭이고, 절삭 깊이가 얕으며, 절삭날의 짧은 부분만 접촉하고, 표준 ISO 인서트만으로도 이미 안정적으로 성능을 발휘하는 경우에는 더욱 그렇습니다.

인서트 비용이 생산 경제성에 큰 영향을 미치는 경우에도 팁형 PCBN이 매력적인 선택지가 될 수 있습니다.

솔리드 인서트에 포함된 추가적인 사용 가능한 CBN 재료가 사이클 시간, 공구 수명 또는 공정 능력을 개선하지 못한다면, 그 여분의 재료는 실질적인 이점을 거의 제공하지 못합니다.

따라서 목표는 인서트 내 CBN의 양을 극대화하는 것이 아닙니다.

목표는 가공 요구 사항에 가장 경제적인 인서트 구조를 선정하는 것입니다.

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경화강: 주요 경질 선반 가공 용도

경질 선반 가공은 CBN 절삭 공구의 가장 중요한 응용 분야 중 하나입니다.

대표적인 부품으로는 베어링 부품, 경화축, 기어, 변속기 부품, 다이, 금형, 공구강 및 표면경화 처리된 부품 등이 있습니다.

고체형 또는 팁형 PCBN의 적합성은 단순히 “경화강”으로만 설명되는 공작물 그 이상에 따라 결정됩니다.”

일반적으로 다음 정보들은 종합적으로 고려해야 합니다:

가공물 재질 → 경도 → 가공 여유 → 연속 절삭 또는 단속 절삭 → 표면 요구 사항 → 모서리 가공 → 공작 기계의 강성

경화 처리가 완료된 샤프트의 미세한 마무리 가공 여유를 처리할 때는, 여유분이 더 크고 단절된 형상이 있는 부품의 경우와는 완전히 다른 CBN 솔루션을 필요로 할 수 있습니다.

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주철은 어떨까요?

고체 CBN은 일부 주철 가공 분야에서도 사용됩니다.

높은 내마모성과 더 넓은 PCBN 절삭 면적은 마모성이 높은 주철을 가공하거나 더 큰 절삭 접촉 면적이 필요한 경우에 유용할 수 있습니다.

그러나 “주철”을 하나의 단일 가공 조건으로 간주해서는 안 됩니다.

회색 주철, 경질 주철, 냉각 주철 및 표면에 불연속부나 마모성 표면이 있는 부품의 경우, 서로 다른 CBN 등급과 절삭날 준비 방식이 필요할 수 있습니다.

따라서 적절한 해결책은 실제 주철의 등급, 경도, 가공 여유량 및 절삭 조건에 따라 달라집니다.

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연속 경면 선삭과 단절 경면 선삭의 비교

절삭 연속성은 CBN 인서트 선택에 큰 영향을 미칩니다.

지속적인 강도 높은 선삭 가공에서는 절삭날이 공작물과 지속적으로 접촉하게 됩니다. 따라서 내마모성, 열적 거동 및 표면 균일성은 주요 고려 사항입니다.

절삭이 진행될수록 절삭날이 공작물을 반복적으로 삽입하고 빠져나갑니다. 이로 인해 기계적 충격이 더욱 중요해지며, 이에 따라 절삭날의 인성과 적절한 절삭날 준비에 대한 요구가 높아집니다.

약간 끊기는 컷은 심하게 끊기는 컷과는 다릅니다.

키 홈, 가로 구멍, 스플라인, 불연속 숄더 또는 고르지 않은 경화 표면과 같은 특징들은 절삭날에 가해지는 하중을 상당히 변화시킬 수 있습니다.

다음과 같은 점을 이해하는 것이 중요합니다:

단단한 CBN 구조만으로는 단절 절삭 능력을 결정할 수 없습니다.

PCBN 등급, CBN 함량, 결합제 시스템, 절삭면 가공, 인서트 형상 및 절삭 조건을 종합적으로 고려해야 합니다.

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날 준비는 인서트 구조만큼이나 중요합니다

ISO 형상이 동일한 두 개의 CBN 인서트라도 절삭날 가공 방식이 다르면 성능이 크게 달라질 수 있습니다.

경질 선삭 가공에서는 일반적으로 정밀하게 제어된 모따기, 호닝 또는 이 둘의 조합을 사용하여 절삭력과 표면 마감 요구 사항 간의 균형을 맞춥니다.

더 견고한 절삭날은 절삭이 중단되거나 가혹한 조건에서 신뢰성을 높일 수 있지만, 동시에 절삭력도 증가시킬 수 있습니다.

날을 더 날카롭게 연마하면 절삭력을 줄이고 정밀한 마무리를 돕는 동시에, 심한 절삭 중단 상황에서는 날의 내구성이 떨어질 수 있습니다.

따라서 선발 과정에서는 다음 사항을 고려해야 합니다:

PCBN 등급 + 절삭날 가공 + 노즈 반경 + 인서트 구조 + 가공 조건

ISO 코드만으로 인서트를 선택하는 것보다는.

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기계의 강성은 매우 중요합니다

CBN은 안정적인 가공 시스템에서 최고의 성능을 발휘합니다.

공작물의 경도가 높고 마무리 가공 공차가 비교적 작기 때문에, 진동, 불량한 클램핑 또는 과도한 공구 오버행으로 인해 공정 안정성이 급격히 저하될 수 있습니다.

CBN 등급이나 인서트 구조를 변경하기 전에, 전체 가공 설정을 확인하십시오.

주요 요인으로는 공작물 고정, 스핀들 상태, 공구홀더 강성, 인서트 장착 상태, 공구 오버행, 부품의 런아웃, 그리고 단절 가공 부위의 특성 등이 있습니다.

칩이 발생한다고 해서 반드시 CBN 소재가 너무 취성이 있다는 뜻은 아닙니다.

경우에 따라서는 가공 시스템의 다른 부분에서 발생하는 불안정성이 진짜 문제인 경우도 있습니다.

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건식 경질 선삭인가, 습식 경질 선삭인가?

CBN은 높은 절삭 온도에서도 가공이 가능하며, 적절한 용도의 경우 절삭유를 사용하지 않음으로써 공정을 간소화할 수 있기 때문에, 건식 가공은 경질 선삭에서 흔히 사용됩니다.

하지만 그렇다고 해서 CBN을 반드시 건조한 상태로만 사용해야 한다는 뜻은 아닙니다.

특정 등급, 공작물 재질 및 가공 조건에 따라 습식 가공이 적합할 수도 있습니다.

따라서 올바른 냉각제 사용 전략은 해당 CBN 등급 및 용도에 대한 권장 사항을 따라야 합니다.

다음 두 가지 진술 중 어느 것도 보편적인 규칙으로 간주하지 마십시오:

“CBN은 반드시 항상 고갈되어야 한다.”

또는

“CBN에는 냉각제가 필요합니다.”

두 가지 모두 모든 용도에 적합한 것은 아닙니다.

일반적인 규칙을 따르는 것보다 공정 안정성과 일관된 절삭유 도포가 더 중요합니다.

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고체 CBN은 항상 공구 수명을 더 길게 해 주는가?

아니요.

공구의 수명은 전체 가공 조건에 따라 달라집니다.

솔리드 인서트는 PCBN 재료의 함량이 더 높지만, 그렇다고 해서 반드시 적절하게 선택된 팁형 PCBN 인서트보다 유효 절삭날의 마모 속도가 더 느리다는 것을 의미하는 것은 아닙니다.

공구의 수명은 PCBN 등급, 공작물 경도, 절삭 속도, 이송 속도, 절삭 깊이, 절삭 중단, 절삭날 준비 상태, 기계의 강성 및 표면 요구 사항에 따라 달라집니다.

따라서 솔리드 CBN을 선택해야 하는 주된 이유는 그 구조가 공정에 이점을 제공하기 때문이어야 합니다.

팁이 부착된 인서트가 이미 필요한 가공을 효율적으로 수행하고 있다면, 솔리드 구조만으로는 경제성을 향상시키지 못할 수도 있습니다.

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고체 CBN 선정 체크리스트

고체 CBN을 선택하기 전에, 해당 용도에 이 소재의 구조가 실제로 이점을 주는지 고려해 보십시오.

가공 시 더 큰 유효 PCBN 절삭날, 더 큰 절삭 접촉면 또는 더 깊은 절삭 깊이, 드로-컷(drawn-cut) 또는 프리터닝(preturning) 전략, 가공 횟수 감소가 필요하거나, 기존의 소형 PCBN 팁으로는 효율적으로 처리할 수 없는 공정이 요구될 경우, 고체 CBN을 검토해 볼 가치가 있습니다.

일반적인 정밀 경질 선삭 가공을 수행할 때, 절삭 깊이가 얕고 짧은 절삭날 부분만 사용되며, 기존의 ISO 팁 인서트만으로도 안정적인 공구 수명과 표면 마감도를 확보할 수 있는 경우에는 PCBN 팁 인서트가 여전히 더 실용적인 선택이 될 수 있습니다.

따라서 최종 결정은 다음 요소들을 종합적으로 고려하여 내려져야 합니다:

인서트 구조, PCBN 등급, 절삭날 가공, 공작물 및 가공 조건.

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경질 가공용 CBN 인서트가 필요하신가요?

솔리드 CBN과 팁형 PCBN 중 어느 것을 선택할지는 인서트의 구조만 고려하기보다는 실제 가공 조건을 우선적으로 고려해야 합니다.

인서트 추천을 요청할 때는 공작물 재질과 경도, 현재 사용 중인 인서트 코드, 대략적인 절삭 깊이, 연속 절삭 또는 간헐 절삭 조건, 현재 절삭 데이터, 표면 마감 요구 사항 및 필요 수량을 알려주십시오.

이러한 세부 사항을 통해 고체 CBN 솔루션이 실질적인 공정상의 이점을 제공하는지, 아니면 팁이 부착된 PCBN 인서트가 더 경제적인 선택인지 판단하기가 훨씬 쉬워집니다.