맞춤형 죠를 사용하여 고토크 CNC 선반 가공 시 작업물 미끄러짐 문제 해결 방법

2025년에 CNC 선삭 작업장의 60% 이상이 가공 경화강 또는 깊은 홈 프로파일 가공 시 미끄러짐 문제가 발생한다고 보고함. 전통적인 하드 죠는 과도한 클램핑 힘이 필요해 부품 변형 위험이 있음.

방법론

1. 실험 설정

• 공작물: 4140강 샤프트 (ϕ50×300mm, HRC 28-32), 3개의 종방향 홈이 있음

• 장비:

CNC 선반: 두산 퓨마 2600SY (15kW 스핀들)

토크 센서: Kistler 9129AA (0-600N·m 범위)

• 설계:

톱니형: 경화강으로 제작된 1.2mm 피치 톱니(포함각 60°)

유압식: 압력 작동 텅스텐 카바이드 핀

폴리머 코팅형: 0.8mm 두께의 폴리우레탄 층

2. 시험 프로토콜

• 증가하는 토크(200-500N·m)에서 표준 조와 함께 기준 미끄러짐 시험

• 동일한 절삭 조건에서 맞춤형 조와 함께 시험 반복:

대략적인 선가공: 3mm DOC, 0.3mm/회전

홈가공: 5mm 너비, 8mm 깊이

결과 및 분석

1.미끄러짐 한계

• 표준 조우: 320N·m에서 실패함 (0.8mm 작업물 이동)

• 톱니 조우: 450N·m까지 유지함 (40% 개선)

• 유압 조우: 최대 테스트한 500N·m에서 미끄러짐 없음

2. 표면 보존

폴리머 코팅 조우는 눈에 보이는 자국을 남기지 않았음 (Ra 0.8µm), 반면 톱니 조우는 미세한 오목하게 눌린 자국을 남김 (Ra 2.4µm)

토론

1.비용-효과 균형

• 톱니 조우: 기존 척 본체를 보유한 작업장에 가장 적합함 ($350-500/세트)

• 유압 조우: $2,200 이상의 비용에도 불구하고 고혼합 생산에 적합함

• 폴리머 조우: 마감 표면에는 이상적이지만 매주 코팅을 새로 해야 함

2. 제한사항

원통형 작업물에 초점을 맞춘 테스트; 불규칙한 형상의 경우 하이브리드 솔루션이 필요할 수 있습니다.

결론

고토크 선삭 가공에 적합:

• 톱니형 척은 가장 경제적인 업그레이드를 제공합니다

• 유압 시스템은 중요 작업에 대해 고장 안전 클램핑을 제공합니다

• 폴리머 코팅은 낮은 토크 수준에서도 민감한 표면을 보호합니다

향후 연구에서는 혼합 생산을 위한 퀵체인지 시스템을 개선해야 합니다