CNC 보링은 어떻게 진행되며, 어떤 보링 공구를 선택해야 할까요?

CNC 보링 개요

보링 정밀도 요구 사항

보링은 머시닝 센터에서 수행되는 주요 가공 공정 중 하나입니다. 이 공정을 통해 구멍 시스템의 치수 및 형상 공차를 정밀하게 제어할 수 있으며, 이전 공정에서 발생한 오차를 보정할 수 있습니다.

보링 공정을 통해 가공되는 대부분의 원통형 구멍은 기계 부품에서 중요한 결합용 또는 지지용 구멍이므로, 비교적 높은 치수 정밀도가 요구됩니다. 일반적인 결합용 구멍은 대개 IT7 또는 IT8 수준으로 관리되며, 스핀들 하우징의 내경은 IT6 수준이 요구될 수 있고, 정밀도 요구 사항이 낮은 구멍은 종종 IT11 수준으로 관리됩니다.

브래킷 및 슬리브의 고정밀 구멍과 하우징의 중요 구멍의 경우, 기하학적 정밀도는 일반적으로 구멍 직경 공차의 1/3에서 1/2 범위 내에서 관리되어야 합니다. 보링된 구멍 간의 중심 거리 오차는 일반적으로 ±0.025~0.06 mm로 유지되며, 두 구멍 축 간의 평행도 오차는 0.03~0.10 mm로 제어됩니다. 보링된 표면의 일반적인 표면 거칠기는 Ra 1.6~0.4 µm입니다.

보링 공정 단계

구멍 보링 공정은 대개 거친 보링, 반정밀 보링, 정밀 보링의 순서로 진행됩니다. 필요한 단계는 구멍의 공차, 공작물 재질 및 부품 구조에 따라 달라집니다.

거친 보링

거친 보링은 원통형 구멍 가공을 위한 중요한 예비 공정입니다. 이 공정은 주조 또는 단조된 블랭크의 구멍이나 이미 드릴링 또는 카운터보링이 완료된 구멍을 가공하여, 반정삭 및 정삭 공정을 위한 적절한 조건을 마련합니다. 또한 균열, 모래 함유물, 기공과 같은 블랭크의 결함을 초기 단계에서 발견할 수 있게 해줍니다.

대략적 보링 가공 시에는 일반적으로 반정밀 및 정밀 보링 가공을 위해 각 면당 2~3mm의 여유를 남깁니다. 정밀 하우징 부품의 경우, 정밀 보링 가공을 수행하기 전에 대략적 보링 가공 과정에서 발생한 내부 응력을 해소하기 위해 대략적 보링 후 템퍼링 또는 에이징 처리가 필요할 수도 있습니다.

거친 보링 가공 시 큰 절삭 매개변수는 높은 절삭력과 온도를 유발하며 공구의 심한 마모를 초래합니다. 따라서 거친 보링 공구는 충분한 강도와 내충격성을 갖추어야 합니다. 또한 공구의 형상은 절삭력과 가공 시스템에 가해지는 부하를 줄이는 동시에 효과적인 열 방산을 가능하게 해야 합니다.

반마감 보링

반정밀 보링은 황삭 후 남아 있는 고르지 않은 여분을 보정하여, 정밀 보링을 위한 구멍을 준비합니다. 고정밀 구멍을 가공하려면 두 번의 반정밀 보링 공정이 필요할 수 있습니다. 첫 번째 공정에서는 가장 고르지 않은 재료를 제거하고, 두 번째 공정에서는 남은 여분을 제거하여 치수 및 형상 정밀도를 높이고 표면 거칠기를 줄입니다.

반마감 보링에서는 일반적으로 마감 보링을 위해 한쪽 면당 0.3~0.4 mm의 여유를 남깁니다. 정밀도 요구 사항이 낮은 구멍의 경우, 때로는 황삭 보링 후 바로 마감 보링으로 진행할 수도 있습니다.

보링 마무리

정밀 보링은 더 높은 절삭 속도와 더 낮은 이송 속도를 사용하여 황삭 또는 반정밀 보링 과정에서 남은 미세한 여분을 제거하고, 지정된 내면 형상을 정밀하게 가공합니다.

거친 보링 작업 후에는 클램핑 플레이트의 조임을 풀고 공작물을 다시 고정하여, 클램핑 변형이 최종 정밀도에 미치는 영향을 줄여야 합니다. 일반적인 정밀 보링의 반경 방향 절삭 깊이는 최소 0.01 mm이며, 이송량은 최소 0.05 mm/rev입니다.

보링 공구의 종류와 선택 방법

머시닝 센터용 보링 공구의 절삭부는 기본적으로 외경 선삭 공구와 유사합니다. 그러나 머시닝 센터에서의 보링 가공에는 일반적으로 캔틸레버 방식의 공구가 사용되므로, 보링 바는 충분한 강성과 정밀도를 갖추어야 합니다. 다양한 절삭 조건에 맞는 공구가 있으며, 절삭날의 개수에 따라 단날 보링 공구와 양날 보링 공구로 분류할 수 있습니다.

단면 보링 공구

대부분의 단날 보링 공구는 조절이 가능한 구조를 갖추고 있습니다. 그림에 표시된 형태 (a), (b), (c)는 관통 구멍, 계단형 구멍, 막힌 구멍에 각각 사용됩니다. 나사 1은 절삭 직경을 조절하고, 나사 2는 설정을 고정합니다.

단날 공구는 강성이 상대적으로 낮아 절삭 중에 진동이 발생할 수 있으므로, 반경 방향의 힘을 줄이기 위해 더 큰 접근각을 선택합니다. 가공 직경은 보링 공구를 이동시켜 설정하기 때문에 조정이 불편하고 효율이 떨어집니다. 이 설계는 주로 일회성 및 소량 생산에 사용됩니다. 그럼에도 불구하고 구조가 간단하고 적용 범위가 넓어 널리 사용되고 있습니다.

양날 보링 공구

간단한 양날 보링 공구는 양 끝단에 대칭을 이루는 두 개의 절삭날을 가지고 있으며, 두 절삭날이 동시에 절삭 작업을 수행합니다. 이러한 균형 잡힌 절삭 작용으로 인해 보링 바에 작용하는 반경 방향 힘의 상당 부분이 상쇄됩니다. 이를 통해 더 큰 절삭 조건을 적용할 수 있고, 필요한 보링 바의 강성을 낮출 수 있으며, 진동을 억제하고 절삭 효율을 향상시킬 수 있습니다.

교체 가능한 양면 보링 공구는 인서트 교체가 쉽고, 재연마가 필요 없으며, 조정도 간편하기 때문에 널리 사용됩니다. 대칭 절삭을 통해 높은 보링 정밀도를 얻을 수 있습니다. 단면 공구에 비해 회전당 이송량을 약 2배로 늘릴 수 있어 생산성이 향상됩니다.

직경이 큰 구멍은 헤드 부분의 조정 범위가 넓은 조절식 양면 보링 공구를 사용하여 가공할 수 있습니다. 최대 보링 직경은 1,000 mm에 달합니다.

정밀 보링 공구

미세 조정 보링 공구는 머시닝 센터에서 정밀 보링 작업에 널리 사용됩니다. 이 공구의 반경 방향 치수는 0.01 mm의 눈금 분해능으로 정의된 범위 내에서 조정할 수 있습니다.

공구를 조정하려면 먼저 클램핑 나사를 풀고, 절삭 헤드가 원하는 직경에 도달할 때까지 눈금이 표시된 조정 너트를 돌린 다음, 마지막으로 나사를 다시 조이십시오. 이 유형의 보링 공구는 구조가 비교적 간단하며, 높은 정밀도와 뛰어난 다용도성, 그리고 뛰어난 강성을 갖추고 있습니다.