툴 비트
Tool bit |
공구 비트는 금속 선반, 셰이퍼 및 대패기에 사용되는 비회전 절삭 공구입니다.이러한 커터는 톱이나 워터젯 커터와 같은 다른 절단 도구와 구별되는 단일점 절단 도구의 세트 프레이즈 이름으로도 종종 언급됩니다.절삭날은 특정 기계가공 작업에 적합하도록 연마되며 필요에 따라 재할당하거나 모양을 바꿀 수 있습니다.접지 공구 비트는 절삭하는 동안 공구 홀더에 의해 단단하게 고정됩니다.
기하학.
백레이크는 칩의 방향을 제어하기 위한 것으로, 칩의 외부와 내부와의 길이 차이로 인해 워크 안으로 자연스럽게 곡선이 그려집니다.또한 공구를 작업물 안으로 끌어당김으로써 작업물로부터 공구에 가해지는 압력을 상쇄하는 데 도움이 됩니다.
백레이크와 함께 사이드레이크는 칩의 흐름을 제어하고 커터의 움직임에 대한 워크의 저항을 부분적으로 상쇄하며 절단되는 특정 재료에 맞게 최적화할 수 있습니다.예를 들어 황동은 뒷면 및 옆면 레이크가 0도이고 알루미늄은 뒷면 레이크가 35도이고 옆면 레이크가 15도입니다.
노즈 반경은 이전 컷과 겹칠 수 있기 때문에 컷의 마무리를 부드럽게 하고 뾰족한 툴이 만들어내는 피크와 계곡을 제거할 수 있습니다.반지름이 있으면 선단도 튼튼해져 날카로운 부분이 매우 약해집니다.노즈 반경은 러핑, 반마무리 또는 마감과 같은 가공 작업과 절단되는 부품 재료(강, 주철, 알루미늄 등)에 따라 달라집니다.
다른 모든 각도는 실제 절삭날 이외의 공구가 워크에 닿지 않도록 하기 위한 간극용입니다.전면 간극 각도는 보통 8도이지만 측면 간극 각도는 10~15도이며, 일부는 예상되는 이송 속도에 따라 달라집니다.
필요한 최소 각도를 사용하는 것이 좋습니다. 왜냐하면 모서리 뒤쪽의 지지대가 줄어들고 절단 시 발생하는 열을 흡수하는 능력이 감소하여 모서리가 날카로워질수록 공구가 약해지므로.
절단을 위해 공구 상단의 레이크 각도가 정확할 필요는 없지만 효율적으로 절단을 하기 위해 후면 및 측면 레이크에 대한 최적의 각도가 있어야 합니다.
자재
강철
원래 모든 공구 비트는 적절한 경화 및 담금질을 갖춘 고탄소 공구 강철로 제작되었습니다.고속강(HSS)(20세기 초), 소결 탄화물(1930년대), 세라믹 및 다이아몬드 커터가 도입된 이후, 이러한 재료는 거의 모든 절삭 애플리케이션에서 점차적으로 이전의 공구강을 대체해 왔습니다.오늘날 대부분의 공구 비트는 HSS, 코발트강 또는 탄화물로 만들어집니다.
탄화물 및 세라믹스
HSS보다 경도가 높은 탄화물, 세라믹(입방정 질화 붕소) 및 다이아몬드는 대부분의 경우 HSS보다 더 빠른 재료 제거를 가능하게 합니다.이러한 재료는 강철보다 비싸고 연약하기 때문에 일반적으로 절삭공구 본체는 강철로 되어 있으며, 단단한 재료로 만들어진 작은 절삭날은 부착되어 있습니다.절삭날은 일반적으로 나사 또는 클램프(이 경우 인서트라고 함)로 고정되거나 강철 생크에 납땜됩니다(보통 탄화물에 대해서만 수행됨).
삽입물
거의 모든 고성능 절삭 공구는 인덱스 가능한 인서트를 사용합니다.여기에는 몇 가지 이유가 있습니다.우선 이들 재료에 의해 지지되는 매우 빠른 절삭속도 및 이송에서는 절삭선단이 생크까지 유지된 납땜재를 녹일 수 있는 고온에 도달할 수 있다.경제성 또한 중요합니다. 인서트는 대칭적으로 제작되어 첫 번째 절삭날이 무뎌질 때 회전할 수 있어 새로운 절삭날을 제공합니다.일부 인서트는 뒤집을 수 있도록 제작되어 인서트당 최대 16개의 절단 모서리를 제공합니다.인서트에는 러핑용과 마감용 등 여러 종류가 있습니다.다른 것들은 나사산이나 홈을 자르는 것과 같은 특수한 작업을 위해 만들어진다.업계에서는 형상, 재료, 코팅 재료 및 크기로 삽입물을 설명하기 위해 표준화된 명명법을 사용합니다.
폼 툴
형틀툴은 형성되는 부분과 유사한 패턴으로 정밀하게 연삭된다.Form Tool은 한 번의 조작으로 사용할 수 있으므로 슬라이드(전면, 후면 및/또는 수직)와 Turret(박스 공구 등)에서 많은 다른 조작을 제거할 수 있습니다.폼 툴은 워크를 이송하는 동안 하나 이상의 직경을 회전시킵니다.폼툴을 사용하기 전에는 여러 슬라이드 조작과 터렛 조작으로 직경을 회전시켰기 때문에 부품을 만들기 위해 더 많은 작업이 필요했습니다.예를 들어, 폼 툴은 여러 직경을 회전시킬 수 있으며, 한 번의 작업으로 부품을 절단하여 터렛에 인덱스를 붙일 필요가 없습니다.단일 스핀들 기계의 경우, 터렛에 인덱스를 붙일 필요성을 우회하면 시간당 부품 생산 속도를 크게 높일 수 있습니다.
장시간 작업에서는 폼 툴의 마모를 줄이기 위해 다른 슬라이드 또는 터렛 스테이션에서 러핑 공구를 사용하여 재료의 대부분을 제거하는 것이 일반적입니다.
양식 도구에는 여러 가지 유형이 있습니다.삽입 양식 공구는 단기 또는 중간 범위 작업(50~20,000개)에 가장 많이 사용됩니다.공구가 홀더에서 회전할 때 공구 팁에서 여러 번 마모될 수 있으므로 원형 형태의 공구는 일반적으로 더 긴 작업에 사용됩니다.가벼운 마감 컷에 사용할 수 있는 스키빙 툴도 있습니다.형틀 공구는 코발트강, 카바이드강 또는 고속강으로 만들 수 있습니다.탄화물은 매우 부서지기 쉬우므로 추가 주의가 필요합니다.
폼 툴을 사용할 때 단점은 작업물의 이송속도가 보통 공구 폭에 따라 회전당 0.0005인치에서 0.0012인치로 느리다는 것입니다.와이드 폼 툴은 열을 많이 발생시켜, 통상은 채팅에 문제가 됩니다.열과 수다로 공구 수명이 단축됩니다.또한 회전하는 부품의 작은 직경의 2.5배보다 넓은 형틀 공구는 부품이 [1]파손될 위험이 높습니다.긴 길이로 회전할 때는 Turret의 Support를 사용하여 회전하는 부품의 최소 직경의 2.5배에서 5배까지 회전 길이를 늘릴 수 있으며, 수다를 줄이는 데에도 도움이 됩니다.이러한 단점에도 불구하고, 추가 작업을 제거함으로써 양식 도구를 사용하는 것이 가장 효율적인 선택사항이 되는 경우가 많습니다.
툴 홀더
실제 절삭을 하는 부분에 고가의 경질절삭팁을 고정함으로써 공구비용을 절감할 수 있다.그런 다음 서포트 공구 홀더를 더 단단한 강철로 만들 수 있습니다. 강철은 일반적으로 가격이 저렴할 뿐만 아니라 최첨단 재료보다 덜 부서지기 때문에 작업에 더 적합합니다.
공구 홀더는 절단 동작에 다음과 같은 추가 특성을 도입하도록 설계될 수도 있습니다.
- 각도 접근 – 공구 이동 방향
- 스프링 하중 – 과도한 하중이 가해질 때 공구 비트가 재료에서 벗어나도록 처짐
- 가변 돌출 – 작업에 따라 공구 비트를 연장하거나 접을 수 있습니다.
- 강성 – 공구 홀더는 수행할 작업에 따라 크기를 조정할 수 있습니다.
- 절삭액 또는 냉각수를 작업 영역에 직접 공급
(강도가 아닌) 강성이 공구 홀더의 설계 드라이버이기 때문에 대부분의 강철 합금의 강성 간에 비교적 작은 차이가 있기 때문에 사용되는 강철은 특별히 단단하거나 강할 필요가 없습니다.
선반에 사용하는 홀더
비트 홀더 및 툴 포스트
공구 포스트는 공구 비트를 직접 고정하거나 공구 비트를 포함하는 공구 홀더를 고정하는 금속 가공 선반 부품입니다.툴포스트(기본 툴포스트, 로커 툴포스트, 퀵체인지 툴포스트, 툴포스트 등) 및 툴홀더(기하 및 특징에 따라 다름)에는 매우 다양한 디자인이 있습니다.
박스 도구
박스 공구는 Turret 선반 또는 Screw 기계의 Turret에 장착되어 있습니다.그것은 본질적으로 추종자들을 안정시키는 툴포스트입니다.공구 비트(또는 여러 공구 비트)와 콤팩트 팔로어 레스트(보통 V자형 또는 2개의[2] 롤러 포함)는 공작물을 둘러싼 본체(주변에 "박스"를 형성함)에 서로 마주보고 장착되어 있다.공구 비트가 공작물에 횡방향 편향력을 가하면 팔로어 레스트가 반대하여 강성을 제공합니다.다른 유형의 인기 있는 박스 공구는 팔로어 받침대가 아닌 두 개의 롤러를 사용합니다.한 롤러는 "사이징 롤러"라고 불리고 다른 롤러는 "버닝 롤러"라고 불립니다.롤러는 소재와 함께 회전하여 완제품 회전 시 흉터를 줄입니다.(휴대 대신) 반대 공구 비트를 사용하여 서로의 편향력('균형 회전 공구'라고 함)을 취소할 수 있습니다. 이 경우 박스 공구는 중공 밀과 형태, 기능 및 동일성이 겹치기 시작합니다.
셰이퍼, 슬롯터, 대패에 사용되는 홀더
클래퍼 박스
셰이퍼, 슬롯터, 플래너는 종종 양이나 침대의 리턴 스트로크에 따라 자유롭게 흔들리는 클래퍼 박스라고 불리는 일종의 공구 홀더를 사용합니다.다음 커팅 스트로크에서는 "찰칵" 다시 커팅 위치로 돌아갑니다.그 움직임은 나비 스타일의 체크 밸브와 유사합니다.
밀링머신에 사용되는 홀더
플라이 커터
플라이 커터는 하나 또는 두 개의 공구 비트가 장착되는 밀링 커터입니다.비트는 스핀들의 회전과 함께 회전하며 정면 절단을 취합니다.플라이 커터는 비트가 회전 장치의 일부인 공구 비트를 적용한 것입니다(다른 공구 비트 사용의 대부분이 선형).
역사
도구 비트는 수세기 동안 사용되어 왔지만, 그 기술 발전은 오늘날에도 계속되고 있습니다.약 1900년 이전에는 거의 모든 공구 비트가 사용자에 의해 만들어졌고 많은 기계 공장에는 위조품이 있었다.사실, 훌륭한 기계공들은 대장간을 할 수 있을 것으로 기대되었고, 강철의 열처리에 대한 화학과 물리학은 잘 이해되지 않았지만, 열처리의 실용적 기술은 상당히 발전했고, 대부분의 숙련된 금속공들이 편안하게 알고 있었다.공구 비트는 탄소 공구 강철로 제작되었으며, 탄소 함량이 높아 경화를 잘 할 수 있었습니다.각 비트는 망치로 단조하고 담금질한 다음 숫돌로 갈았다.열처리 및 팁 형상에 대한 정확한 세부 사항은 개인의 경험과 선호도의 문제였습니다.
Frederick Winslow Taylor가 툴 비트와 그 절단 성능(기하학, 야금 및 열처리, 그 결과 발생하는 속도와 피드, 절단 깊이, 금속 제거 속도 및 공구 수명 등) 연구에 과학적 방법을 적용한 1890-1910년에 상당한 기술적 발전이 있었습니다.Maunsel White 및 다양한 조수들과 함께 고속강(합금 원소 혼합물 및 열처리 방법에서 특성을 얻을 수 있음)을 개발했습니다.그의 절단 실험은 수 톤의 공작물 재료를 씹고, 수천 개의 공구 비트를 소비하고, 산더미 같은 칩을 만들어냈습니다.그들은 대부분 윌리엄 셀러(Midvale Steel and Cirg's 조선소의 교장)에 의해 후원되었고 나중에는 Bethlehem [3]Steel에 의해 후원되었다.테일러는 싱글 포인트 커터를 만드는 신소재를 개발했을 뿐만 아니라 최적의 지오메트리(레이크 각도, 틈새 각도, 노즈 라디에이터 등)를 결정하기도 했습니다.그는 도구 수명에 대한 테일러 방정식을 개발했습니다.테일러 이후, 개인 장인의 검은 예술이 금속 가공 기술의 최고 수준을 나타낸다는 것은 더 이상 당연하게 여겨지지 않았다.이것은 19세기와 20세기 동안 일상생활의 물질 문화(응용과학)에서 과학과 예술이 혼합된 더 큰 흐름의 일부였다.
스텔라이트는 곧 고속철을 단점 커터 재료로 결합했다.다이아몬드 연삭은 오랫동안 있었지만, 이 새롭고 비싼 금속들이 생겨난 후에야 인서트를 자르는 아이디어가 기계가공에 일반적으로 적용되게 되었다.이전에는 대부분의 단일점 커터가 전적으로 공구강(그 후 선단 부분의 접지)으로 단조되었습니다.이제는 홀더에 별도의 팁(한 재료)을 부착하는 것이 보편화되었습니다.상업적으로 이용 가능한 초경합금(1920년대)과 세라믹 인서트(제2차 세계대전 이후)의 개발로 이러한 경향은 가속화되었습니다. 왜냐하면 탄화물과 세라믹은 훨씬 더 비싸고 생크 역할을 하는 데 적합하지 않기 때문입니다.그러나 기술의 발달이 구식의 방식을 즉시 대체하지는 않았다.1900년과 1950년 사이에 기계공이 탄소 공구 강철로 공구를 만드는 것은 여전히 드문 일이 아니었다.
오늘날 대량 생산에 사용되는 단일점 커터(자동차 부품 등) 중 탄화물 및 세라믹을 사용하는 인서트 공구는 HSS 또는 코발트강 공구보다 훨씬 많습니다.다른 가공 상황(예: 작업실, 공구실, 취미 생활자 실습)에서도 후자는 여전히 잘 표현되어 있습니다.각 삽입 지오메트리 유형의 이름을 지정하기 위해 전체 업계 표준 표기 시스템이 개발되었습니다.탄화물 및 세라믹 제제의 수는 계속 증가하고 있으며 다이아몬드는 그 어느 때보다 많이 사용되고 있습니다.절삭 인터페이스의 속도, 피드, 절삭 깊이 및 온도는 계속 상승하며(절삭 인터페이스는 액체, 공기 또는 에어로졸을 통한 충분한 냉각으로 균형을 이루며), 사이클 시간은 계속 단축됩니다.제품 제조사 간의 생산 단가 인하 경쟁은 연구개발 및 공구 구매 상각 비용이 생산성 향상에 의해 절감되는 비용(임금 비용 절감 등)보다 낮은 한 도구 제조사의 기술 개발을 지속적으로 촉진합니다.
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레퍼런스
- ^ 브라운 & 샤프, 자동 나사 기계 핸드북 122페이지
- ^ Hartness, James (1910), Hartness Flat Turret Lathe Manual, Springfield, Vermont, USA: Jones and Lamson Machine Company, 페이지 89
- ^ Kanigel, Robert (1997), The One Best Way: Frederick Winslow Taylor and the Enigma of Efficiency, Viking Penguin, ISBN 0-670-86402-1
