경화 1045강용 CBN 인서트: 표면 마감, 공구 수명 및 절삭 조건

AISI 1045 강재를 다음을 사용하여 가공할 수 있습니까? CBN 인서트?

네—하지만 CBN이 올바른 선택인지 여부는 훨씬 더 다음 요인에 달려 있습니다. 공작물의 경도 및 상태 재료명 자체보다는.

어닐링, 정규화 처리되었거나 비교적 연한 1045강재의 경우, 일반적으로 초경합금이 더 경제적인 선택입니다. 1045강이 유도 경화, 화염 경화 또는 기타 열처리를 거쳐 경도 가공이 가능한 범위로 조정된 후에는, 특히 치수 안정성, 미세한 표면 마감, 긴 공구 수명을 목표로 할 때 PCBN이 훨씬 더 나은 선택지가 될 수 있습니다.

가장 먼저 기억해야 할 규칙은 다음과 같습니다:

단순히 재질이 1045강이라고 해서 CBN을 선택해서는 안 됩니다. 먼저 경도를 확인하십시오.

이 글에서는 작업 현장에서 흔히 사용하는 용어인 “CBN 인서트”라는 표현을 사용합니다. 좀 더 정확하게 말하면, 경질 선삭에 사용되는 대부분의 CBN 인서트는 PCBN—다결정 입방형 질화붕소 절삭 공구.

AISI 1045 강철에 CBN을 사용할 수 있나요?

AISI 1045은 축, 차축, 핀, 기어, 슬리브 및 기타 기계 부품에 널리 사용되는 중탄소강입니다.

C45, S45C 및 중국산 45강은 산업 현장에서 흔히 AISI 1045와 상호 참조되지만, 모든 재료 표준에서 화학 성분이 동일하다고 무조건 간주해서는 안 됩니다.

그러나 절삭 공구 선정에 있어 더 중요한 문제는 종종 해당 부품이 AISI 1045, C45, 아니면 45강으로 불리는지가 아닙니다.

그것은:

현재 강철의 상태는 어떤가요?

동일한 명목 강종이라도 비교적 연한 상태에서 가공할 수도 있고, 50 HRC를 훨씬 상회하는 경도로 경화시킨 후에 가공할 수도 있습니다. 이때 적합한 절삭 공구는 완전히 다를 수 있습니다.

실용적인 출발점은 다음과 같습니다:

공작물 상태	일반적인 공구 설계 방식
어닐링 또는 노멀라이즈 처리된 1045	카바이드는 대개 첫 번째 선택지입니다
중간 경도의 1045강	경도, 공차 및 생산량을 기준으로 초경합금과 PCBN을 비교하라
약 45 HRC 이상	PCBN의 매력이 점점 더 커지고 있다
HRC 50–60+ 마감	PCBN은 대개 훌륭한 선택지입니다.
심각한 절삭 중단	PCBN 등급과 절삭면 가공 방식은 신중하게 선택해야 합니다.

시중에서 판매되는 PCBN 등급은 일반적으로 경화강을 위해 특별히 설계됩니다. 예를 들어, 케나메탈(Kennametal)은 45 HRC 이상의 경화강 정밀 마무리 가공용으로 CBN 함량이 낮은 KB1610 PCBN 등급을 출시하고 있으며, 연강에 해당 등급을 사용하는 것을 명시적으로 권장하지 않습니다.

샌드빅은 경질 부품 선반 가공에 대해 보다 보수적인 광범위한 정의를 사용하며, 이를 “경화강을 중심으로 한 선반 가공”으로 설명하고 있다. 55 HRC 이상, 일반적으로 마무리 가공 또는 반가공 공정에서 이루어집니다.

따라서 정확한 전환 시점은 용도에 따라 달라지지만, 그 원리는 분명합니다:

1045의 가공 난이도가 높아질수록 PCBN을 사용해야 할 필요성이 더욱 커집니다.

PCBN이 경화 1045강에서 뛰어난 성능을 발휘하는 이유

경질 선삭 가공 시 절삭날은 극심한 기계적 및 열적 부하를 받게 됩니다.

PCBN은 매우 높은 경도와 뛰어난 내마모성을 겸비하고 있으며, 높은 절삭 온도에서도 절삭 성능을 유지할 수 있기 때문에 이러한 환경에 적합합니다.

이를 통해 PCBN은 초경합금의 마모가 급격히 가속될 수 있는 상황에서도 최첨단 형상을 유지할 수 있습니다.

생산 가공의 경우, 이는 다음과 같은 의미를 가질 수 있습니다:

더 안정적인 치수;
더 일관된 표면 마감;
더 적다 삽입 변경 사항;
오프셋 보정 감소;
또한, 적절한 용도의 경우 완제품당 비용을 절감할 수 있습니다.

하지만 모든 PCBN 등급이 똑같은 것은 아닙니다.

일부 등급은 주로 내마모성과 고속 연속 정삭 가공에 최적화되어 있습니다. 다른 등급들은 단절 절삭 시 더 뛰어난 내파손성을 갖도록 설계되었습니다.

예를 들어, 스미토모는 경화강용 CBN 등급을 용도에 따라 구분하고 있습니다. BNC2105 등급은 고속 정삭 가공에 중점을 두고 있으며, BNC2115 등급은 고정밀 가공과 안정적인 표면 거칠기를 강조하는 반면, BNC2135 등급은 간헐 선반 가공 시 더 높은 내파손성을 갖도록 설계되었습니다.

따라서 CBN 인서트를 선택하는 것은 단순히 “가장 단단한 인서트”를 고르는 문제가 아닙니다.”

이는 균형을 맞추는 문제입니다 내마모성, 인성, 절삭면 가공, 절삭 방식.

CBN은 경화 처리된 1045강에서 어떤 표면 마감을 얻을 수 있습니까?

이는 경질 선반 가공에서 가장 자주 제기되는 질문 중 하나입니다.

안정적인 마무리 설정 하에서, PCBN을 사용하면 서브마이크론 수준의 Ra를 달성할 수 있습니다..

현장 실무에서 참고할 수 있는 자료로서, Ra 0.4–0.8 μm 이는 많은 최적화된 강도 선삭 공정에 있어 합리적인 목표 범위일 수 있습니다. 그러나 이는 모든 기계와 모든 공작물에 대해 보장되는 값은 아닙니다.

실제 표면 마감 상태는 인서트 재질뿐만 아니라 그 외 여러 요인에 따라 달라집니다.

다른 경화강을 대상으로 한 PCBN 경질 선삭 연구 결과, 표면 거칠기가 Ra 1 μm보다 훨씬 낮은 수준인 것으로 나타났으며, 적절한 조건 하에서는 약 Ra 0.25 μm까지 낮아진 사례도 보고된 바 있다.

따라서 중요한 질문은 다음과 같은 것이 아닙니다:

“CBN으로 Ra 0.4를 생산할 수 있나요?”

더 나은 질문은 다음과 같습니다:

“제 전체 가공 시스템이 공구 수명 기간 내내 필요한 Ra 값을 일관되게 유지할 수 있을까요?”

특히 네 가지 요소가 중요합니다.

1. 이송 속도

표면 거칠기가 너무 높을 때 가장 먼저 검토해야 할 변수 중 하나는 피드입니다.

이송량이 증가함에 따라, 선반 가공면의 기하학적 이송 자국이 일반적으로 더욱 뚜렷해집니다. 여러 경질 선반 가공 연구에 따르면, 이송량은 표면 거칠기에 영향을 미치는 중요한 요인 중 하나로 꼽힙니다.

이 때문에 마감 상태가 좋지 않을 때 CBN 등급을 변경하는 것이 항상 올바른 첫 번째 대응책은 아닙니다.

때로는 진짜 문제가 단순히 부적절한 이송 속도 때문일 뿐입니다.

2. 노즈 반경 및 와이퍼 형상

공구의 형상 또한 가공된 표면에 큰 영향을 미칩니다.

적절한 노즈 반경을 적용하면 마감 품질을 향상시킬 수 있으며, 와이퍼 형상을 올바르게 적용하면 생산적인 이송 속도에서도 더 우수한 표면 마감을 얻을 수 있습니다.

경화강에서 PCBN 와이퍼 인서트에 대한 연구 결과, 시험 조건 하에서 기존 형상에 비해 표면 거칠기가 현저히 개선된 것으로 나타났습니다.

하지만 코 반경이 크다고 해서 무조건 더 좋은 것은 아닙니다.

유효 반경을 늘리면 반경 방향 절삭력이 증가할 수 있습니다. 가늘고 긴 공작물이나 불안정한 기계에서는 이로 인해 채터 현상이 발생할 수 있으며, 결과적으로 표면 마감이 오히려 나빠질 수 있습니다.

3. 기계 및 공작물의 강성

CBN은 불안정한 설정을 보완할 수 없습니다.

일반적인 문제로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

공작물의 오버행이 지나치게 큰 경우;
클램핑 불량;
공구 홀더의 강성이 낮음;
스핀들 또는 베어링 상태;
과도한 편심;
그리고 불안정한 보링 바 장착 상태.

표면 마감 요구 사항이 Ra 0.4 μm 이하로 가까워질수록, 기계-공작물-공구 시스템 전체의 중요성이 더욱 커집니다.

4. 공구 마모

A PCBN 인서트 수용 가능한 부품을 더 이상 생산하지 않게 된 지 한참이 지난 후에도 여전히 물리적으로 절단 작업을 하고 있을 수 있다.

측면 마모, 노치 마모 또는 미세 파손은 유효 절삭 형상을 변화시켜 표면 거칠기를 점차 증가시키거나 치수 편차를 유발할 수 있습니다.

마감 경삭의 경우, 이는 유효 공구 수명을 대개 다음과 같이 정의해야 함을 의미합니다:

공구가 더 이상 요구되는 치수나 표면 마감 상태를 유지할 수 없는 지점.

—단순히 절삭날이 마침내 부러지는 지점이 아니라.

CBN은 카바이드보다 수명이 얼마나 더 긴가요?

고객들은 종종 CBN이 초경합금보다 5배, 10배, 심지어 20배 더 오래 가는지 묻곤 합니다.

보편적으로 적용되는 배율은 없습니다.

적절한 경질 선삭 가공 분야에서 PCBN은 초경합금에 비해 공구의 유효 수명을 매우 크게 늘려줄 수 있습니다. 반면 다른 응용 분야에서는 그 차이가 훨씬 작을 수도 있습니다.

결과는 다음 요인에 따라 달라집니다:

공작물 경도;
미세구조;
절삭 속도;
피드;
절삭 깊이;
연속 절단 또는 간헐적 절단;
PCBN 등급;
CBN 콘텐츠;
치아 경계면 처리;
냉각 전략;
기계의 안정성;
그리고 공구 수명 기준.

PCBN은 경화강 선삭 가공에서 뛰어난 공구 수명 성능을 입증했으며, 비교 연구 결과 일부 고경도 선삭 조건에서 PCBN이 시험 대상 절삭 재료 중 가장 긴 공구 수명을 보이는 것으로 나타났습니다.

하지만 다음과 같은 진술은:

“CBN은 항상 초경합금보다 10~20배 더 오래 지속됩니다.”

가공 조건이 함께 명시되지 않는 한, 이 범위는 너무 광범위합니다.

유용한 비교는 다음과 같은 형태여야 합니다:

항목	카바이드	PCBN
절삭날당 부품 수	실제 측정 결과	실제 측정 결과
절단 속도	녹화됨	녹화됨
사이클 시간	녹화됨	녹화됨
평균 표면 마감 상태	녹화됨	녹화됨
차원 보정	녹화됨	녹화됨
교대당 공구 교체 횟수	녹화됨	녹화됨
완성품 1개당 공구 비용	계산됨	계산됨

비슷한 생산 조건에서 카바이드로 30개의 합격품을 생산하고 PCBN으로 300개의 합격품을 생산한다면, PCBN이 약 10배에 달하는 유효 공구 수명을 제공했다고 말하는 것은 의미가 있습니다.

그 애플리케이션 데이터가 없다면, 그것은 그저 마케팅용 수치에 불과합니다.

경화강의 연속 CBN 선삭 가공을 위한 권장 초기 파라미터

당사의 실제 적용 경험을 바탕으로 볼 때, 다음 범위는 유용한 시작 창 CBN/PCBN을 이용한 경화강 연속 선삭 가공용:

절삭 조건	권장 시작 범위
절삭 속도, Vc	120–180 m/min
피드, f	0.10–0.12 mm/회전
절삭 깊이, ap	0.10–0.30 mm
애플리케이션	경화강의 연속 선반 가공

이러한 수치는 다음과 같이 간주되어야 합니다. 시작 매개변수이며, 보편적으로 적용되는 고정된 설정이 아닙니다.

일반적으로 저희가 권장하는 바는 다음과 같습니다:

매개변수 범위의 하한에서 시작하십시오. 먼저 절삭 날의 안정성, 표면 마감 상태 및 치수 일관성을 확인하십시오. 모든 것이 안정적이라면 절삭 속도를 단계적으로 높여가십시오.

이 방법은 고객이 PCBN을 처음 사용해 보거나, 실제 열처리 조건과 가공 안정성이 아직 완전히 파악되지 않은 경우에 특히 유용합니다.

적절한 최종 절삭 속도는 특정 CBN 등급에 따라서도 달라집니다. 예를 들어, 현재 케나메탈(Kennametal)의 적용 데이터에는 PCBN 등급과 소재 경도에 따라 서로 다른 속도 범위가 명시되어 있습니다. 55~60 HRC 범위의 경화 소재의 경우, 두 등급에 대해 공개된 속도 범위가 상당히 다르며, 이는 등급별 권장 사항을 항상 고려해야 하는 이유를 잘 보여줍니다.

실제 고객 사례: HRC 58–60 조건에서의 PCBN 선삭 가공

다음은 현장에서 확인된 실제 고객사의 가공 조건 중 하나입니다:

항목	고객의 상황
공작물 경도	HRC 58–60
절단 속도	120 m/min
컷 깊이	0.08–0.10 mm
공작물 직경	100 mm
공작물 길이	40mm
스핀들 회전 속도	380 rpm

이는 경도가 높은 가공물에 적용되는 보수적인 마감 공정의 유용한 예시입니다.

해당 고객은 현재 일반적인 절삭 속도 범위인 120–180 m/min의 하한 그리고 비교적 얕은 절삭 깊이를 적용하여.

다음과 같은 경우에는 종종 현명한 전략이 됩니다:

공작물의 경도는 60 HRC에 가깝습니다;
표면 마감이 중요합니다;
가장자리 안정성은 최대 금속 제거율보다 더 중요합니다;
아니면 해당 애플리케이션이 아직 최적화 중인 것일 수도 있습니다.

또한 실제 절삭 깊이는, 0.08–0.10 mm, 이는 당사가 일반적으로 권장하는 0.10–0.30 mm보다 약간 얇습니다.

그건 모순이 아닙니다.

권장 범위는 참고 기준일 뿐입니다. 실제 경질 선삭 조건은 공작물, 경도, 가공 여유, 요구되는 표면 마감 상태 및 기계 상태에 따라 조정해야 합니다.

이 고객 작업의 이송 속도는 사용 가능한 공정 기록에 포함되어 있지 않으므로, 여기서는 이를 추정하거나 추가하지 않습니다.

가공 사례를 보고할 때 이 점이 중요합니다. 실제 데이터는 그대로 실제 데이터로 남아야 합니다.

연속 절단과 간헐적 절단은 서로 다른 용도입니다

외경이 매끄럽게 마감된 절삭면과 키홈이 있는 축은 경도가 같을 수 있지만, 절삭날이 겪는 조건은 두 가지 모두 매우 다릅니다.

연속 선삭

안정적이고 연속적인 절단을 위해서는 일반적으로 다음과 같은 순서로 우선순위를 두어야 합니다:

내마모성;
치수 안정성;
표면 마감;
그리고 예상 가능한 측면 마모.

따라서 내마모성이 뛰어난 PCBN 등급을 선택하는 것이 훌륭한 선택이 될 수 있습니다.

회전 중 중단

절삭날이 공작물을 반복적으로 삽입하고 빠져나올 때—예를 들어 다음과 같은 경우:

키 홈;
가로 구멍;
스플라인;
오일 홈;
또는 그 밖의 불규칙한 표면—

이 삽입부는 반복적인 충격에 노출되어 있습니다.

내파손성이 훨씬 더 중요해집니다.

이 때문에 PCBN 제조사들은 단절 가공 방식의 경화강 가공을 위해 특별히 내구성이 더 뛰어난 등급을 제공하고 있습니다. 예를 들어, 스미토모의 현재 등급 선정 시스템은 고속 정삭용 등급과 단절 선삭 가공용으로 설계된 더 높은 내파괴성을 가진 등급을 구분하고 있습니다.

교훈은 간단합니다:

단순히 두 공작물의 HRC가 동일하다는 이유만으로, 심한 간헐 절삭에 마감 가공용 CBN 재질을 사용해서는 안 됩니다.

CBN 함량이 높은 인서트와 낮은 인서트 중 어떤 것을 사용해야 할까요?

CBN 콘텐츠는 고객들이 때때로 지나치게 단순화해 버리는 또 다른 요소입니다.

CBN 함량이 높다고 해서 모든 경화강 가공 분야에서 자동으로 더 나은 성능을 보장하는 것은 아닙니다.

경화강의 정밀 연속 마감 가공에는, 내마모성과 표면 마감 성능을 효과적으로 겸비할 수 있기 때문에 세라믹 결합제를 사용한 저CBN 함량 PCBN 등급이 널리 사용된다.

절삭 중 단절이나 내구성이 더 많이 요구되는 용도의 경우, 다른 PCBN 조성 및 절삭날 가공이 필요할 수 있습니다.

올바른 선택을 위해서는 다음 사항을 고려해야 합니다:

공작물 경도;
연속 절단 또는 간헐적 절단;
표면 마감 요건;
가공 여유;
절삭 속도;
필요한 모서리 강도;
그리고 허용 가능한 고장 모드.

다시 말해, CBN 비율은 등급 선정의 한 가지 요소일 뿐입니다.

가장자리 처리는 많은 사용자가 생각하는 것보다 훨씬 더 중요합니다

PCBN 절삭날은 기판 등급만을 기준으로 선정되는 경우는 거의 없습니다.

모따기 및 연마 형상은 날의 강도에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

날이 더 날카로울수록 절삭력을 줄일 수 있고 정밀한 마감에 도움이 되지만, 동시에 날이 깨지기 쉬워질 수도 있습니다.

모따기나 연마 처리가 더 잘 된 날은 높은 하중이나 절삭 중단 시 안전성을 높여주지만, 절삭력이 증가할 수 있습니다.

다음과 같은 경우에는 특히 중요합니다:

키 홈;
구멍;
재고 불균형;
경화된 스케일;
또는 절삭 깊이를 조절하기 위해.

CBN 인서트의 날이 조기에 부서지는 경우, 기판을 교체하는 것이 항상 첫 번째 해결책은 아닙니다.

첫 번째 질문에는 다음이 포함되어야 합니다:

이 절삭면 가공 방식이 해당 절삭 작업에 적합한가요?

그리고:

입력 시 최첨단 데이터에 과부하가 걸리고 있는 건가요?

CBN은 건조한 상태에서 가공해야 할까요, 아니면 냉각수를 사용해야 할까요?

PCBN을 반드시 건식 가공해야 한다는 보편적인 규칙은 없습니다.

CBN은 높은 절삭 온도를 견딜 수 있고, 절삭유 사용을 생략함으로써 공정을 간소화할 수 있기 때문에 건식 경재선삭이 매우 널리 사용됩니다.

샌드빅은 경질 부품 선삭 가공의 장점 중 하나로 절삭유 사용이 필요 없다는 점을 꼽고 있다.

그러나 올바른 냉각 전략은 여전히 다음 요소에 따라 달라집니다:

PCBN 등급;
연속 절단과 간헐적 절단의 비교;
부분 치수 요구 사항;
절삭 매개변수;
그리고 절삭 영역에 냉각수가 얼마나 일관되게 공급되는지.

중단된 경재선삭에서 가장 큰 문제는 열 사이클링입니다. 반복적인 가열과 냉각은 절삭날의 열충격을 증가시킬 수 있습니다.

따라서, 냉각 조건이 일관되지 않은 경우 의도적으로 건조한 공정보다 더 나쁜 결과를 초래할 수 있다.

실무상의 원칙은 다음과 같습니다:

제어된 가공 전략 중 하나를 선택하여 그 타당성을 검증하십시오. 절삭날에서 절삭유 공급이 간헐적이거나 예측 불가능해지지 않도록 하십시오.

CBN 경질 선삭 가공이 연삭 가공을 대체할 수 있을까?

어떤 용도에서는 그렇습니다.

제조업체들이 PCBN 경질 선삭 가공을 사용하는 주요 이유 중 하나는, 경화 처리된 부품을 최종 치수 및 표면 요구 사항이나 그에 근접한 수준으로 직접 가공할 수 있는 경우가 있기 때문이다.

경질 선반 가공은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

더 짧은 공정 경로;
설정 횟수 감소;
더 큰 유연성;
복잡한 형상의 가공 용이화;
그리고 연삭 공정에 대한 의존도를 줄였습니다.

샌드빅은 경질 부품 선삭 가공을 채택한 이유로 생산 시간 단축, 유연성, 그리고 높은 부품 품질을 꼽고 있습니다.

학술 연구에서도 연삭의 대안으로서 경재 선삭 가공을 조사해 왔으며, 적절한 PCBN 가공 조건 하에서 매우 낮은 표면 거칠기가 확인되었다.

하지만 CBN 선삭 가공이 모든 용도에서 연삭 가공을 대체할 수 있다고 주장해서는 안 된다는 점이 중요합니다.

연마 흔적을 제거할 수 있는지 여부는 Ra 값뿐만 아니라 다른 요인들에 달려 있습니다.

또한 다음 사항도 고려해야 합니다:

둥글기;
원통도;
치수 공차;
표면 무결성;
잔류 응력;
지하 열 영향;
그리고 해당 구성 요소의 기능적 요구사항.

따라서 기술적으로 올바른 표현은 다음과 같습니다:

적합한 용도에서는 PCBN 경질 선삭 가공을 통해 연삭 공정을 대체하거나 줄일 수 있습니다.

왜 고가의 CBN 인서트가 여전히 부품당 비용을 절감할 수 있는가

PCBN 인서트는 일반적으로 절삭날 하나당 가격이 초경보다 훨씬 비쌉니다.

이로 인해 흔히 저지르는 구매 실수가 발생합니다:

비교하면 가격 삽입 가공 비용 대신.

두 가지 도구를 상상해 보세요:

공구 A는 인서트당 비용은 저렴하지만, 인덱싱을 자주 해야 합니다.
도구 B는 가격이 더 비싸지만 사용 시간이 훨씬 길고, 크기를 더 일관되게 유지해 줍니다.

더 저렴한 인서트가 더 비싼 부품을 생산할 수도 있다.

더 유용한 계산식은 다음과 같습니다:

부품당 공구 비용 = 사용 가능한 절삭날 비용 ÷ 절삭날 1개당 생산 가능한 양품 수

하지만 그것조차 전체 비용의 전부는 아닙니다.

진정한 생산성 비교에는 다음 사항도 포함되어야 합니다:

공구 교환으로 인한 가동 중단 시간;
운영자의 개입;
오프셋 조정;
치수 검사;
불량 부품;
사이클 시간;
설비 가동률;
그리고 줄이거나 없앨 수 있는 모든 연삭 공정.

바로 이 때문에 CBN은 다음 기준에 따라 평가되어야 합니다. 프로세스 수준, 단순히 삽입 가격 수준에만 국한되지 않고.

대량 생산되는 경화 샤프트 응용 분야의 경우, 교대당 공구 교체 횟수를 몇 번이나 줄일 수 있다는 점이 두 인서트 간의 가격 차이보다 더 큰 가치를 가질 수 있습니다.

1045강에 PCBN이 최선의 선택이 아닐 때

CBN은 훌륭한 공구 재료이지만, 항상 적합한 공구는 아닙니다.

1. 1045강은 여전히 연하다

가공물이 어닐링 처리되거나 노멀라이즈 처리되었거나, 그 밖의 이유로 상대적으로 연한 상태인 경우, 카바이드 일반적으로 가장 먼저 고려되는 선택지입니다.

단순히 PCBN이 고급 절삭 공구 재료라는 이유만으로 이를 사용하는 것은 대개 경제적으로 타당하지 않습니다.

이는 상업용 PCBN 적용 지침과 일치합니다. 예를 들어, 케나메탈(Kennametal)은 자사의 경화강용 KB1610 PCBN 등급을 연강에 적용하지 말아야 한다고 명시하고 있습니다.

2. 설정이 불안정하다

기계나 공작물이 진동하고 있다면, 먼저 강성 문제를 해결하십시오.

더 비싼 인서트를 사용한다고 해서 다음과 같은 원인으로 발생하는 진동을 완전히 제거할 수는 없습니다:

과도한 오버행;
부적절한 공작물 고정;
분리된 부품;
또는 기계의 강성이 부족하기 때문이다.

3. 절단이 심각하게 방해받는다

PCBN도 여전히 적합할 수 있지만, 내파손성을 고려하여 등급과 절삭날 가공 방식을 신중하게 선정해야 합니다.

정밀 마감용 PCBN 등급은 부적절한 단절 가공에 사용될 경우 빠르게 파손될 수 있습니다.

4. 가공 여유가 지나치게 크거나 변동 폭이 크다

마무리에 중점을 둔 CBN 절삭날은 예상치 못한 큰 공작물 두께 편차를 강제로 감당하도록 해서는 안 됩니다.

가능한 경우, 최종 강선삭 공정을 진행하기 전에 공차를 안정화하십시오.

5. 생산량이 매우 적다

일회성 부품이나 생산량이 극히 적은 작업의 경우, PCBN이 기술적으로 더 우수한 성능을 발휘할 수 있다 하더라도 초경합금이나 다른 공구 재질이 더 경제적일 수 있습니다.

올바른 선택은 생산 요건에 대해 실질적인 비용이 가장 낮은 것인데, 반드시 이론상 공구 수명이 가장 긴 것이어야 하는 것은 아닙니다.

경화 처리된 1045강 PCBN 선삭 가공 시 문제 해결

CBN 연마재가 예상대로 성능을 발휘하지 않을 때, CBN 등급을 즉시 변경하는 것은 대개 잘못된 첫 번째 조치입니다.

문제: 첫 번째 부품부터 표면 마감이 불량함

확인:

이송 속도;
코 반경;
와이퍼 형상;
런아웃;
기계의 강성;
공작물 고정;
및 진동.

문제: 처음에는 상태가 양호했으나 점차 악화됨

확인:

측면 마모;
노치 마모;
공구 교환 기준;
차원 드리프트;
그리고 인서트를 너무 오랫동안 사용하고 있는지는 아닌지.

문제: Edge 칩이 갑자기

확인:

중단된 부분;
가공 여유 변동;
모서리 모따기 또는 연마;
이송량 및 절삭 깊이;
입장 조건;
공작물 척도;
및 냉각수 공급.

문제: 공구 수명이 예상보다 훨씬 짧음

먼저 다음 사항을 확인하십시오:

실제 공작물의 경도;
실제 절삭 속도;
PCBN 등급;
연속 절단과 간헐적 절단의 비교;
기계의 강성;
그리고 선택한 인서트가 해당 유형의 경질 선삭 가공에 적합한지 여부.

모든 공구 수명 단축 문제가 “CBN 품질 불량” 때문이라고 단정해서는 안 됩니다.”

대개 실제 원인은 인서트와 애플리케이션 간의 호환성 문제입니다.

새로운 CBN 경질 선삭 작업을 설정하기 위한 실용적인 절차

새로운 경화강 적용 사례의 경우, 다음과 같은 접근 방식을 권장합니다:

실제 경도를 확인하십시오. “1045 강재”라는 점만을 근거로 인서트를 선택하지 마십시오.”
절단이 연속적인지, 아니면 불연속적인지 확인하십시오.
가공 여유를 확인하고, 공작물의 두께가 균일한지 확인하십시오.
실제 절삭 조건에 맞는 PCBN 등급과 절삭면 가공 방식을 선택하십시오.
우선 보수적인 매개변수부터 설정하십시오.
경화강을 연속적으로 선삭할 때는 다음의 하단부 부근에서 시작하십시오. Vc 120–180 m/min, f 0.10–0.12 mm/rev, ap 0.10–0.30 mm 적절한 경우.
첫 번째 시험 절단을 마친 후 가장자리를 점검하십시오.
표면 마감 상태와 치수 안정성을 확인하십시오.
프로세스가 안정적이라면, 절삭 속도를 서서히 높여라.
다음과 같은 기준으로 최종 상태를 판단하십시오. 적합 부품당 비용, 단순히 절삭 속도만으로는 안 됩니다.

이 방법은 일반적으로 과감한 매개변수로 시작해서 나중에 경계 실패 문제를 해결하려는 방식보다 더 신뢰할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

CBN 공구로 AISI 1045 강재를 가공할 수 있습니까?

네, 특히 AISI 1045가 경화 처리된 경우에는 더욱 그렇습니다. 연강 또는 정규화 처리된 1045 강재의 경우, 일반적으로 카바이드가 더 경제적인 첫 번째 선택지입니다.

어떤 경도일 때 PCBN 사용을 고려해야 할까요?

반드시 적용해야 하는 단일 전환점은 없습니다. 시중에서 판매되는 PCBN 등급은 일반적으로 약 45 HRC 이상의 경화강에 사용되며, 기존의 경질 부품 선삭 가공의 대부분은 50~60+ HRC 범위에 속합니다.

CBN으로 경도 58–60 HRC의 1045강을 가공할 수 있습니까?

네. 당사는 강화강 공작물을 가공하는 고객용 설비를 다음과 같이 가동하고 있습니다. HRC 58–60, ~와 함께 Vc 120 m/min 및 ap 0.08–0.10 mm.

제공된 고객 공정 기록에는 구체적인 공작물 등급이 명시되어 있지 않으므로, 이 예시는 AISI 1045에 대한 특정 결과의 증거라기보다는 경도 및 절삭 조건에 대한 실질적인 참고 자료로 간주되어야 합니다.

처음에는 어떤 절단 속도로 시작해야 할까요?

경화강을 대상으로 한 연속 CBN 선삭 가공의 경우, 당사의 실질적인 시작 범위는 다음과 같습니다:

Vc: 120–180 m/min

가장 낮은 속도부터 시작하여 절삭날의 안정성과 표면 품질을 확인한 후 속도를 점차 높이는 것을 권장합니다.

어떤 사료를 추천하시나요?

경화강을 연속 선반 가공할 때 실용적인 시작 범위는 다음과 같습니다.

f: 0.10–0.12 mm/rev

표면 마감 요구 사항, 인서트 형상, 강성 및 CBN 등급에 따라 조정하십시오.

절삭 깊이는 얼마로 설정해야 할까요?

일반적으로 저희가 권장하는 시작 방법은 다음과 같습니다:

ap: 0.10–0.30 mm

까다로운 마감 조건이나 매우 높은 경도의 경우, 더 얕은 가공 깊이가 적합할 수 있습니다. HRC58–60 조건에서 한 고객의 적용 사례는 약 0.08–0.10 mm.

CBN은 어떤 표면 마감을 구현할 수 있습니까?

안정적인 PCBN 경질 선반 공정을 통해 서브마이크론 수준의 Ra 값을 달성할 수 있습니다.

대략 Ra 0.4–0.8 μm 적절한 가공 조건에서는 달성 가능할 수도 있지만, 그 결과는 공급 조건, 날 끝 형상, 기계의 강성, 공구 마모, 그리고 공작물 자체에 따라 크게 달라집니다.

가공 시험을 거치지 않은 상태에서는 이를 보장된 값으로 간주해서는 안 됩니다.

CBN은 카바이드보다 수명이 10배 더 긴가요?

어떤 용도에서는 가능할 수도 있지만, 10배라는 보편적인 규칙은 없습니다.

공구의 수명은 동일한 경도, 절삭 조건, 생산 요구 사항 및 파손 기준 하에서 비교해야 합니다.

가장 유용한 측정값은 모서리당 허용 부품 수 및 완제품 1개당 비용.

CBN은 건조한 상태로 사용해야 하나요?

건식 경질 선삭은 흔히 사용되지만, 절대적인 규칙은 아닙니다.

올바른 선택은 PCBN 등급, 절삭 조건, 연속 가공 또는 간헐적 가공 여부, 그리고 절삭유의 안정성에 따라 달라집니다.

CBN 경질 선삭 가공이 연삭을 대체할 수 있을까요?

적절한 용도라면, 그렇습니다.

그러나 이 결정은 표면 거칠기뿐만 아니라 치수 공차, 형상, 표면 상태 및 기능적 요구 사항까지 종합적으로 고려해야 한다.

결론

경화 처리된 AISI 1045를 가공할 때 가장 중요한 질문은 다음과 같지 않습니다:

“CBN으로 1045강을 절삭할 수 있나요?”

그럴 수 있습니다.

더 적절한 질문은 다음과 같습니다:

“이 경도, 이 가공 조건, 이 생산 요구 사항을 고려할 때, PCBN이 가장 안정적이고 경제적인 선택일까요?”

비교적 연성이 높은 1045강재의 경우, 일반적으로 카바이드를 사용하는 것이 합리적인 해결책입니다.

경도가 높아짐에 따라 고경도 선반 가공 이 분야에서 PCBN은 내마모성, 치수 안정성, 그리고 미세한 표면 마감 상태를 유지할 수 있는 능력 덕분에 점점 더 매력적인 소재로 부상하고 있습니다.

경화강 연속 선삭 가공의 경우, 당사의 실질적인 시작 범위는 다음과 같습니다:

절단 속도: 120–180 m/min
이송량: 0.10–0.12 mm/회전
절삭 깊이: 0.10–0.30 mm

하지만 이것들은 시작 값일 뿐, 고정된 규칙은 아닙니다.

처음에는 신중하게 시작하십시오. 절삭날 상태를 확인하고, 표면 마감을 점검하며, 치수 안정성을 확인하십시오. 그런 다음 절삭 속도를 서서히 높여가십시오.

또한 PCBN과 초경합금을 비교할 때는 삽입판의 가격만 비교해서는 안 됩니다.

비교해 보세요:

공구 수명, 기계 가동 중단 시간, 표면 균일성, 작업자의 개입, 그리고 합격품당 비용.

바로 그 점에서 PCBN 경질 선반 가공의 진정한 가치가 드러납니다.

사용 중인 응용 분야에 적합한 CBN 매개변수를 선택하는 데 도움이 필요하신가요?

경화 처리된 1045, C45, S45C, 베어링강, 공구강 또는 기타 경화 철계 재료를 가공하는 경우, 제공해 주시면 가장 도움이 되는 정보는 다음과 같습니다:

재료 등급, 경도, 연속 절삭 또는 간헐적 절삭, 공작물 직경, 가공 여유, 요구되는 표면 마감, 그리고 현재 절삭 조건.

이러한 세부 정보를 바탕으로, 재료명만 참고할 때보다 CBN 등급과 초기 가공 조건을 훨씬 더 정확하게 선정할 수 있습니다.

경화 처리된 1045강용 CBN 인서트