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[제조백과] 절삭 가공의 공구손상

  • CNC
  • 공구손상
  • 대처방법

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2023-09-27

목차

    안녕하세요 오늘은 CNC 공작 기계의 공구 손상에 대해 알아보겠습니다. 공구는 가공을 위한 핵심입니다. 공구 손상을 알아차리지 못하면 비용 측면에서 많은 손해가 발생할 뿐 아니라 안전사고로 충분히 이어질 수 있는 사안입니다.

    또한 공구가 손상된 상태에서 작업을 실시하게 되면 가공된 부품의 품질은 정상적으로 제조된 부품보다 품질이 현저히 떨어지게 됩니다. 이는 고객사의 신뢰성을 떨어뜨리며, 제조사 역시 시간 연장, 새로운 부품 구매 및 수리 등 비용 측면에서 큰 손해를 보게 됩니다. 문제가 일어난 뒤에 대처하는 것보다는 사전에 예방하는 것이 제조사 입장에서 최선입니다.

     

    공구 손상의 유형과 원인

    금색과 은색으로 이루어진 밀링 가공기의 커터.

    공구 손상은 제조사에 큰 피해를 입힌다고 말씀드렸습니다. 그렇다면 공구 손상의 유형에는 어떤 것들이 있을까요?

    1. 공구 칩에 의한 손상

    공구 칩에 의한 손상은 가공 작업 중에 흔하게 발생하는 손상 유형 중 하나입니다. 공구의 칼날이나 절삭부에 발생하는 손상을 의미하는데요, 주로 절삭 작업 도중 특히 많이 발생합니다. 보통 가공하는 재료의 강도가 높거나 가공 설정이 올바르지 못한 경우 또는지속적인 사용으로 인해 마모가 일어나는 것이 원인입니다. 때문에 점검할 경우에 지속적으로 공구 칩의 상태를 확인하고 적절한 시기에 교체하는 것이 중요합니다.

    2. 균열

    공구 표면에 균열이 발생한 경우입니다. 균열의 경우 특히 손상 초반에 알아차리지 못한다면, 큰 피해로 이어질 수 있습니다. 균열은 주로 공구 자체에 큰 스트레스가 지속적으로 가해질 때 많이 발생하게 됩니다. 급격한 온도 변화나 한번에 큰 충격이 발생한 사례를 예로 들 수 있습니다. 균열도 역시 정기적인 점검과 평소 올바른 작업 수칙을 준수하는 것이 가장 좋은 예방 방법입니다.

    3. 칼날 손상

    칼날 손상은 말 그대로 날 자체에 손상이 발생한 것을 의미합니다. 공작물의 경도가 높거나 칼날의 경도가 낮은 경우에 쉽게 발생할 수 있습니다. 또한 다른 손상 유형과 마찬가지로 큰 충격이 가해지거나 공구의 온도가 과도하게 높아질 경우가 원인입니다.이를 방지하기 위해서 칼날 손상의 경우 역시 정기적으로 점검을 실시해야 하며, 최대한 고품질의 칼날을 사용하는 것이 중요합니다.

    4. 꺾임

    공구가 꺾인 현상을 의미합니다. 가공 중에 부품 충돌이 발생하거나, 받침대의 균형이 비대칭일 때 또는 강한 진동으로 인해 쉽게 발생하는 손상 유형입니다.이외에도 공구가 완전히 파손되는 경우, 마모, 부식 등이 작업 현장의 사람들이 주의해야할 공구 손상 유형입니다. 공구 손상은 생산과 부품의 품질에 직접적인 타격을 가하기 때문에 올바른 대처방법을 숙지해야 합니다.

     

     

    공구 손상 시 대처 방법 및 예방

    CNC 가공 기계로 가공한 홀이 있는 알루미늄 가공품.

    공구 손상 시 제때 알아차리지 못하면 제조된 제품은 모두 불량품일 가능성이 높아지며, 추후 파손될 가능성도 높아집니다. 이러한 문제점들을 사전에 방지하기 위해 공구 파손 검사 프로세스를 진행하는 것이 보통입니다. 점검 간격은 4개월부터 24개월까지 다양하지만, 기계 작동 시간에 따라 달라질 수 있으므로 전문 담당자의 조언을 바탕으로 정하시길 바랍니다.

    물론 공구 손상을 자동으로 판별해 주는 장치도 존재합니다. 흔히 공구 파손 검출 장치라고 하는데요, 사람이 직접 점검하기 힘든 부분까지 정확히 판별할 수 있는 장치입니다. 따라서 가공 작업의 안정성과 제품의 품질을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.

    공구 파손 검출 장치는 크게 4가지 유형으로 나뉠 수 있습니다. 진동 감지 센서, 음향 감지 시스템, 영상 감시 시스템, 힘 및 응력 센서 그리고 3가지 기능을 통합한 자동 감지 및 제어 시스템이 있습니다.

    1. 진동 감지 센서

    진동 감지 센서는 CNC 가공 공정 중 발생하는 공구와 작업물 사이의 진동을 감지합니다. 모든 가공 공정은 특정 수준의 진동을 동반하지만, 공구의 마모나 파손이 발생하면 진동 패턴에 변화가 생깁니다. 이러한 변화를 실시간으로 감지함으로써, 진동 감지 센서는 공구의 이상 상태를 조기에 경고할 수 있습니다. 센서는 공구의 수명을 최적화하고, 비계획적인 기계 정지 시간을 줄이며, 제품의 일관된 품질을 유지하는 데 도움을 줍니다.

    2. 음향 감지 시스템

    음향 감지 시스템은 가공 과정에서 발생하는 소리를 분석하여 공구의 상태를 모니터링합니다. 공구 파손이나 마모가 발생하면 가공 소음의 주파수나 진폭에 변화가 생기게 되는데, 이러한 변화를 감지하여 공구의 이상 여부를 판단할 수 있습니다. 음향 감지 시스템은 미세한 소리의 변화까지 감지할 수 있어, 다른 센서로는 감지하기 어려운 초기 단계의 공구 손상도 발견할 수 있습니다. 이 시스템은 고속 가공 공정이나 소음이 많은 환경에서도 효과적으로 작동할 수 있도록 설계되어 있습니다.

    3. 영상 감시 시스템

    영상 감시 시스템은 고해상도 카메라와 이미지 처리 기술을 사용하여 가공 공정을 실시간으로 모니터링합니다. 이 시스템은 공구의 마모, 파손 또는 가공물의 이상을 시각적으로 감지할 수 있습니다. 영상 분석을 통해, 시스템은 공구의 형태 변화, 칩의 형성 상태, 가공 표면의 품질 등을 판단할 수 있습니다. 영상 감시 시스템은 복잡한 가공 공정이나 정밀 가공에 특히 유용하며, 공구의 상태를 정확하게 평가할 수 있습니다.

    4. 힘 및 응력 센서

    힘 및 응력 센서는 공구와 작업물 사이에서 발생하는 힘과 응력을 측정합니다. 공구의 마모나 파손이 진행됨에 따라, 가공 과정에서 발생하는 절삭력에 변화가 생깁니다. 이러한 변화를 감지함으로써, 힘 및 응력 센서는 공구의 상태를 실시간으로 모니터링하고 이상 징후를 조기에 감지할 수 있습니다. 이 센서는 공구의 최적 사용 시점을 결정하고, 공구 파손으로 인한 생산 중단을 예방하는 데 큰 도움을 줍니다.

    이름처럼 진동과 음향, 영상, 부하를 측정하여 공구에 손상이 가는지 측정할 수 있는 장치인데요, 방금 언급한 공구 파손 검사 프로세스와 동일한 원리입니다. 하지만 기계를 이용한 점검 뿐 아니라 수시로 작업 현장에 있는 모두가 관심을 기울여야만 안전한 작업이 이루어질 수 있습니다. 작업 전에 항상 공구에 문제가 없는지 확인하거나, 공구의 치수를 재는 등 지속적인 노력이 필요합니다.

     

     

    실제 사례와 해결책

    물을 이용한 선반 가공 기계.

    CNC 가공에서 발생한 공구 손상과 충돌 사례를 분석하여, 실제 문제 해결 과정을 통해 얻은 교훈과 전문가의 조언을 공유합니다. 이를 통해 비슷한 상황에 직면했을 때 유용한 지침을 제공합니다.

    실제 공구 손상 사례 분석

    실제로 발생한 공구 손상 사례를 분석하여, 손상의 원인과 해결 과정을 상세히 소개합니다. 이러한 사례 분석을 통해, CNC 가공에서 공구 손상과 충돌을 방지하기 위한 구체적인 방안을 도출할 수 있습니다.

    전문가 조언

    CNC 가공 공구 관리에 대한 전문가의 조언을 제공합니다. 정기적인 공구 점검, 적절한 공구 선택, 가공 조건의 최적화 등 공구 관리의 베스트 프랙티스를 공유하여, 공구 손상과 충돌을 효과적으로 방지할 수 있는 방법을 안내합니다.

     

    CNC 가공에서 공구 손상 예방의 중요성

    공구 손상 예방은 안정적인 생산을 유지하고 비용을 절감하는 데 필수적입니다. 공구가 적절한 상태에서 사용되면 가공 품질이 향상되고, 제품의 균일성이 보장됩니다. 또한, 공구 수명을 최대화함으로써 재료 낭비를 줄이고, 공구 교체로 인한 다운타임을 최소화할 수 있습니다. 이는 전체적인 생산 효율성을 증가시키며, 경제적인 이점으로 이어집니다.

    • 공구 손상의 영향: 공구 손상은 가공 오류, 제품 불량률 증가, 생산 지연 등을 초래할 수 있습니다.
    • 예방 조치의 중요성: 정기적인 점검, 적절한 공구 사용, 가공 조건의 최적화 등은 공구 손상을 예방하는 데 중요합니다.

    최종 가이드

    CNC 가공에서 공구 손상을 예방하고 관리하는 것은 생산의 효율성과 제품 품질을 유지하기 위해 필수적입니다. 이를 위해, 안정적인 생산을 위한 전략 수립, 지속적인 교육과 기술 갱신에 투자하는 것이 중요합니다. 이러한 노력은 장기적으로 생산 비용을 절감하고, 경쟁력을 유지하는 데 도움이 될 것입니다. CNC 가공 분야에서의 성공은 지속적인 학습, 개선, 그리고 혁신을 통해 달성됩니다.

     
     

    공구의 손상은 앞으로 소개할 안전 사고와도 밀접한 관련이 있는 주제인 것을 고려할 때, 모든 작업자분들이나 현장 분들이 관심을 갖고 작업에 임해주시길 바랍니다!

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