공구강 가공: 유형, 도구 및 장점

가공에 영향을 미치는 재료 속성

공구강은 강하고 내구성이 뛰어나지만 이러한 특성으로 인해 가공하기가 더 어렵습니다. 경도, 인성 및 내마모성은 모두 절삭 공구의 성능에 영향을 미칩니다. 다음은 가공에 영향을 미치는 주요 특성입니다.

경도 및 인성

공구강은 매우 단단하기 때문에 절삭 및 성형 공구를 오래 사용할 수 있습니다. 하지만 경도가 높으면 절삭 공구의 마모도 빨라집니다. 공구강을 가공하려면 커터는 공작물보다 강해야 합니다. 이러한 이유로 카바이드 공구가 자주 사용됩니다.

인성은 강철이 부러지지 않고 에너지를 흡수하는 능력입니다. 인성이 높은 공구강은 균열이나 칩핑이 잘 생기지 않아 절삭이 더 어렵습니다. 기계공은 올바른 공구강을 선택할 때 경도와 인성의 균형을 맞춰야 합니다.

내마모성 및 열 전도성

공구강은 마모에 매우 잘 견디기 때문에 펀치, 금형, 절삭 공구 등 지속적인 마찰이 발생하는 공구에 매우 효과적으로 사용할 수 있습니다. 하지만 같은 특성 때문에 가공 속도가 느리고 까다롭습니다. 절삭 날은 더 빨리 마모되므로 공구를 더 많이 교체하고 비용이 더 많이 듭니다.

또 다른 문제는 열전도율이 낮다는 점입니다. 열이 재료를 통해 이동하지 않고 커팅 영역에 머물러 있습니다. 이로 인해 절삭날이 빠르게 연화되고 무뎌집니다. 절삭유, 느린 속도 및 적절한 이송 속도는 열을 제어하고 공구 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.

열처리와 가공성에 미치는 영향

대부분의 공구강은 열처리된 를 첨가하여 경도와 내마모성을 개선합니다. 하지만 일단 경화되면 가공하기가 훨씬 더 어려워집니다. 사전 경화강은 강력한 절삭 공구와 가공 파라미터의 엄격한 제어가 필요합니다.

일부 공장에서는 어닐링(연화) 상태의 공작 기계 강재를 선호하고 나중에 경화시킵니다. 이렇게 하면 공구 마모가 줄어들고 사이클 시간이 단축됩니다. 고정밀 작업을 위해 열처리 후 하드 터닝 또는 연삭을 사용하는 경우가 많습니다. 두 경우 모두 열처리 공정은 공구강을 절단하고 마감하는 방식에 큰 영향을 미칩니다.

가공 전 고려 사항

절삭을 시작하기 전에 올바른 단계를 수행하면 공구강 가공이 더 쉬워집니다. 잘 준비하면 공구 마모가 줄어들고 정확도가 향상되며 시간 낭비를 방지할 수 있습니다.

올바른 공구강 재종 선택

등급마다 용도가 다릅니다. D2 또는 M2와 같은 등급은 높은 내마모성을 위해 일반적으로 선택됩니다. 부품에 큰 충격이 가해지는 경우 S7이 더 좋습니다. 가공성이 우선시되는 경우에는 O1 또는 A2를 사용하는 경우가 많습니다.

열처리를 중심으로 계획을 세우는 것도 중요합니다. 일부 프로젝트에는 어닐링 상태에서 쉽게 가공할 수 있는 강재가 필요한 반면, 다른 프로젝트에는 경화 중에도 안정적으로 유지되는 강재가 필요합니다. 올바른 등급을 선택한다는 것은 부품의 기능과 공장의 가공 한계를 고려하는 것을 의미합니다.

공작물 준비

시작 재료는 깨끗하고 평평하며 크기가 정확해야 합니다. 가공하기 전에 거친 모서리와 표면 스케일을 제거해야 합니다. 이렇게 하면 공구 손상을 방지하고 더 부드러운 절삭을 보장할 수 있습니다.

소재가 휘어지거나 고르지 않은 경우 가공 중에 클램핑 압력으로 인해 소재가 휘어져 최종 부품에 오류가 발생할 수 있습니다. 설정하기 전에 스톡을 주의 깊게 검사하세요. 다단계 작업의 경우 기준 모서리를 표시하면 방향을 일관되게 유지하는 데 도움이 됩니다.

가공 전 스트레스 완화 및 열처리

공구강은 압연 또는 초기 가공으로 인해 내부 응력을 받는 경우가 많습니다. 이러한 응력으로 인해 부품이 절단될 때 부품이 움직일 수 있습니다. 응력 완화 열처리는 이 문제를 줄이는 데 도움이 됩니다.

이 처리는 경화보다 낮은 온도에서 이루어집니다. 인성을 잃지 않고 강철을 더 안정적으로 만듭니다. 일부 재종의 경우, 가공 후 어닐링 를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그런 다음 부품을 경화시키고 나중에 크기에 맞게 마무리할 수 있습니다. 이 순서는 왜곡을 줄이고 프로세스를 더 예측 가능하게 만듭니다.

공구강용 절삭 공구 선택

선택한 절삭 공구는 공구강 가공에 큰 영향을 미칩니다. 공구 수명, 표면 조도 및 전반적인 효율성에 영향을 미칩니다. 올바른 공구를 사용하면 가동 중단을 방지하고 비용을 절감할 수 있습니다.

카바이드 도구

카바이드 공구는 강철 공구 가공의 표준입니다. 다른 공구 유형보다 날카로움이 오래 유지되고 더 빠른 절삭 속도로 작동할 수 있어 경화 공구강과 대량 작업에 가장 적합한 옵션입니다.

카바이드는 부서지기 쉬우므로 진동을 최소화하는 견고한 설정이 필요합니다. 안정적인 기계와 견고한 클램핑이 필수적입니다. 열을 제어하고 공구 수명을 연장하는 데 도움이 되는 절삭유도 중요합니다.

고속 강철 도구

고속강(HSS) 공구는 카바이드보다 저렴하고 단단합니다. 무거운 하중에도 부러지지 않고 견딜 수 있어 수동 가공, 단시간 가공 또는 연한 어닐링 공구강 황삭 가공에 유용합니다.

단점은 공구 수명이 짧다는 것입니다. 특히 경화강에서 작업할 때 HSS는 카바이드 절삭 속도나 내구성을 따라갈 수 없습니다. 정밀도가 중요하지 않거나 저렴한 비용이 우선시되는 경우에 가장 적합합니다.

코팅된 도구와 그 이점

도구 코팅은 성능을 한 층 더 높여줍니다. 일반적인 코팅에는 질화 티타늄(TiN), 질화 티타늄(TiCN), 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN) 등이 있습니다.

이러한 코팅은 마찰을 줄이고 열에 저항하며 내마모성을 향상시킵니다. 공구가 더 부드럽게 절삭되고, 더 오래 지속되며, 더 나은 표면 마감을 만들어내는 데 도움이 됩니다. 코팅된 카바이드 공구는 종종 거친 공구강에 가장 효과적인 선택입니다. 코팅 유형은 가공 속도, 공구 재질 및 사용되는 절삭유와 일치해야 합니다.