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제조 공정에서 가공 챗터 방지 위한 주요 전략

제조 공정에서 가공 챗터 방지 위한 주요 전략

2025-11-30

완벽한 부품을 만들기 위해 정밀 금속 가공 작업을 수행한다고 상상해 보십시오. 기계의 굉음 속에서 불안한 소음이 발생합니다. 공구가 공작물을 가로질러 춤추며 거친 표면과 손상된 재료를 남깁니다. 이러한 실망스러운 시나리오는 절단 작업에서 발생하는 진동, 특히 잡담의 악몽을 나타냅니다. 이 기사에서는 가공 시 진동 현상을 조사하고 진동이 효율성과 품질에 미치는 영향을 최소화하기 위한 실용적인 전략을 제공합니다.

진동: 가공 분야의 조용한 적

진동(평형 위치에 대한 기계적 진동)은 일반적으로 해로운 영향으로 인해 기계 가공에서 바람직하지 않습니다.

  • 공구 마모 가속화:진동으로 인해 절삭날의 성능이 급격히 저하되어 치핑과 균열이 발생하여 공구 수명과 신뢰성이 저하됩니다.
  • 표면 품질 저하:가공물에 거칠기 허용 오차를 초과하는 불규칙한 패턴과 자국이 나타납니다.
  • 폐기율 증가:진동이 심하면 치수 부정확성과 표면 결함이 발생하여 생산 비용이 증가합니다.
  • 높은 운영 비용:조기 공구 교체, 부품 폐기, 재작업으로 인해 비용이 증가합니다.
  • 에너지 비효율성:진동은 전력을 낭비하여 가공 효율성을 저하시킵니다.
진동 분류: 자유 대 강제

진동은 두 가지 주요 형태로 나타납니다.

  • 자유로운 진동:초기 교란(예: 충격을 받은 금속판이 에너지가 소멸될 때까지 공진) 후 시스템이 고유 주파수로 진동할 때 발생합니다.
  • 강제 진동:외부의 주기적 또는 무작위 여기(예: 불균형 회전 주기 중 세탁기 진동)로 인한 결과입니다.

가공에는 주로 절삭력, 기계 구성요소 이동 또는 환경 간섭으로 인해 발생하는 강제 진동이 포함됩니다.

공명: 진동 증폭기

공진은 여기 주파수가 시스템의 고유 주파수에 접근할 때 발생하여 진폭이 크게 증가합니다. 가공 시 절삭력 변화와 공구/공작물 고유 진동수 사이의 공진으로 인해 심각한 채터링이 발생하여 잠재적으로 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다.

  • 공구 파손
  • 공작물 거부
  • 공작기계 손상

따라서 사전 예방적인 공진 방지가 필수적입니다.

채터(Chatter): 자려 가공 진동

자체 유지 진동인 채터(Chatter)는 절삭력과 기계-공구-가공물 시스템 간의 동적 상호작용으로 인해 발생합니다. 높은 소음과 격렬한 진동이 특징이며 공구 마모를 가속화하고 표면 조도를 저하시킵니다. 복잡한 생성에는 다음이 포함됩니다.

  • 절삭력 역학
  • 도구 형상
  • 공작물 재료 속성
  • 기계 구조적 특성
진동에 영향을 미치는 요인

가공 시 주요 진동 결정 요인은 다음과 같습니다.

  • 기계 강성:강성이 낮은 기계는 특히 고속 또는 중절삭 작업 시 과도하게 진동합니다.
  • 도구 강성:가늘거나 돌출된 공구는 진동이 발생하기 쉽습니다.
  • 공작물 안정성:벽이 얇거나 캔틸레버형 구성요소는 쉽게 진동합니다.
  • 절단 매개변수:속도, 이송 및 절삭 깊이는 힘의 크기/주파수에 영향을 미칩니다.
  • 도구 형상:경사각, 여유각, 경사각, 노즈 반경은 공정 안정성에 영향을 미칩니다.
  • 공작물 재료:연성 재료는 진동을 촉진합니다.
  • 절삭유 적용:적절한 윤활은 마찰과 온도를 감소시킵니다.
진동 완화 전략
1. 기계 강성 향상
  • 까다로운 작업을 위해서는 고강성 기계를 선택하세요
  • 견고한 기초 위에 기계 배치 최적화
  • 중요한 부품(스핀들, 가이드웨이, 나사) 유지 관리
2. 공구 강성 향상
  • 가능하면 짧고 튼튼한 도구를 사용하세요.
  • 공구 오버행 최소화
  • 고강성 홀더 채용(유압/열식)
  • 고탄성 공구 재료 선택(예: HSS 위의 초경)
3. 공작물 안정화
  • 지지대 추가(고정 장치, 지지 블록)
  • 클램핑 최적화(다중 지점, 진공 척)
  • 중공 구조물 채우기(수지, 모래)
4. 절단 매개변수 최적화
  • 절삭속도/이송률/절입깊이 감소
  • 단속절삭 구현(칩브레이킹 공구)
5. 도구 형상 최적화
  • 적절한 경사각/간격/경사각을 선택하세요.
  • 최적의 노즈 반경 선택
6. 효과적인 절삭유 도포
  • 냉각수를 사용하여 온도/마찰 감소
  • 공구-작업물 마찰을 최소화하기 위해 윤활유를 바르십시오.
  • 적절한 전달 방법 선택(예: 고압 냉각)
7. 추가 조치
  • 절단 방향 변경
  • 댐퍼 설치
  • 진동 분석 수행
애플리케이션별 솔루션
갈기
  • 거친 피치 커터를 사용하여 접촉 면적을 줄입니다.
  • 커터 오버행 최소화
  • 포지티브 경사형 인서트 선택
  • 얇게 코팅된 초경 재종 사용
  • RPM을 줄이면서 날당 이송을 늘리십시오.
  • 축방향/경방향 절입 깊이 감소
  • 견고한 툴홀딩 활용(예: 테이퍼 생크 홀더)
  • 클라임 밀링을 사용한 센터 커터
선회
  • 오버행을 최소화하여 공구 강성을 극대화합니다.
  • 작은 노즈 반경을 선택하십시오(가능한 경우 절단 깊이 미만).
  • 적절한 칩 컨트롤로 날카로운 인선 사용
  • 섬세한 형상을 위해서는 견고한 초경 재종을 선택하세요
  • 노즈 반경의 25%를 초과하는 이송 속도 유지
  • 불안정한 스핀들 속도 범위 방지
지루한
  • 오버행 비율을 평가합니다. 더 큰/테이퍼형/모듈형 도구를 고려하세요.
  • 프리미엄 툴홀딩 사용(예: Seco-Capto)
  • 절단면을 중앙 높이에 배치
  • 반경이 작은 양수 형상을 선택하세요.
  • 인서트 선택 시 선삭 권장 사항을 따르십시오.

가공 진동은 복잡한 문제를 야기하지만, 그 메커니즘을 이해하고 목표 솔루션을 구현하면 제조업체가 탁월한 결과를 얻을 수 있습니다. 기계, 도구, 프로세스 요소를 해결함으로써 작업자는 생산성과 부품 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.