고속 피드 가공 대 전통적인 페이스 밀링, 주철 엔진 헤드 적용

주철 디젤 엔진 헤드 제작에서 열적 안정성으로 인해 여전히 주요 재료로 사용되고 있으나 기계화 제조 총비용의 18~25%를 차지한다. 전통적인 엔드밀 가공은 검증된 정확도를 제공하지만, 새로운 고속 피드 가공 방식은 보다 빠른 재료 제거가 가능하다. 본 연구에서는 최신 HFM 공구가 Class II 자동차 규격 (ISO 12164-2) 을 충족하면서도 생산 효율을 향상시킬 수 있는지를 검증하였다.

방법론

1. 실험 설정

회주철(등급 G3000) 시편을 다음의 세 가지 조건에서 가공하였다:

• 전통적 방식: 4인치 직경 엔드밀, 0.012인치/이, 500 SFM

• HFM 방식: 1.5인치 직경 공구, 0.039인치/이, 985 SFM

• 하이브리드 방식: HFM로 거친 가공 후 전통 방식으로 마무리 가공

사용된 모든 테스트:

• 냉각제: 8% 합성 유화액 (Blaser Swisslube)

• 측정: Mitutoyo CMM (0.0002" 반복성)

• 공구 마모 모니터링: Zoller Genius 3

2. 데이터 수집

15 사이클마다 추적된 파라미터:

• 표면 거칠기 (Mitutoyo SJ-410)

• 공구 측면 마모 (ISO 3685 표준)

• 실제 vs 프로그램된 사이클 시간

주요 발견사항

• HFM은 금속 제거 속도가 28% 더 빠르지만 공구 교체 빈도가 증가함

• 전통적인 밀링 가공은 더 엄격한 평면도(0.003" 대 0.005")를 제공함

• 하이브리드 방식은 속도와 정밀도의 균형을 잘 맞춤

토론

1. 실제적인 의미

대량 생산 엔진 공장의 경우:

• ±0.02" 허용오차로 충분한 선가공 공정에는 HFM 방식이 적합함

• 최종 밀폐면 가공에는 여전히 전통적 방법이 더 선호됨

공구 비용 분석 결과:

• HFM 방식은 부품당 3.20달러의 노동 비용 절감 효과 있음

• 부품당 1.75달러의 인서트 비용 증가 발생

2.제한 사항

이 결과는 다음 항목에 특히 적용됨:

• G3000 주철

• 35-45 HRC 경도 범위

• 수직 머시닝 센터

결론

주철 엔진 헤드 가공에 HFM을 전략적으로 사용할 경우 명확한 시간 절감 효과를 보일 수 있습니다. 제조업체는 다음 사항을 고려해야 합니다:

• 비중요 표면에는 HFM 채택

• 최종 패스에는 기존 밀링 공법 사용

• 복잡한 형상에는 하이브리드 방식 검토

추가 연구에서는 압축 그래파이트 철(CGI)과 함께 사용할 수 있는 HFM의 실현 가능성을 조사해야 한다.