현대 절삭공구 소재는 탄소공구강에서 고속공구강까지 100년 이상의 발전 역사를 거쳤습니다.초경합금, 세라믹 도구그리고초경 공구 재료18세기 후반, 원래 공구 소재는 주로 탄소공구강이었습니다. 당시 탄소공구강은 절삭 공구로 가공할 수 있는 가장 단단한 소재로 사용되었기 때문입니다. 그러나 내열 온도가 매우 낮아(200°C 미만) 고속 절삭 시 절삭열에 의해 즉시 완전히 무뎌지고 절삭 범위가 제한되는 단점이 있었습니다. 따라서 고속 절삭이 가능한 공구 소재에 대한 기대가 커지고 있으며, 이러한 기대를 반영하여 등장한 소재가 고속도강입니다.
고속도강(프론트 스틸)은 1898년 미국 과학자들에 의해 개발되었습니다. 탄소 공구강보다 탄소 함량이 적다는 것이 아니라, 텅스텐을 첨가했다는 것입니다. 경도가 높은 텅스텐 카바이드의 역할로 인해 고온 조건에서도 경도가 감소하지 않고, 탄소 공구강의 절삭 속도보다 훨씬 빠른 속도로 절삭할 수 있어 고속도강이라는 이름이 붙었습니다. 1900년에서 1920년 사이에 바나듐과 코발트를 첨가한 고속도강이 등장하여 내열성이 500~600°C로 향상되었습니다. 절삭강의 절삭 속도는 분당 30~40m에 달하여 약 6배 증가했습니다. 이후 구성 원소의 계열화로 텅스텐과 몰리브덴을 첨가한 고속도강이 형성되었으며, 현재까지도 널리 사용되고 있습니다. 고속도강의 등장은
절삭 가공의 혁명은 금속 절삭 생산성을 크게 향상시켰지만, 새로운 공구 소재의 절삭 성능 요건에 맞춰 공작 기계 구조를 완전히 바꿔야 했습니다. 새로운 공작 기계의 등장과 발전은 더 나은 공구 소재의 개발로 이어졌고, 공구는 끊임없이 발전해 왔습니다. 새로운 제조 기술 환경 하에서 고속도강 공구는 고속 절삭 시 절삭 열로 인해 공구의 내구성이 제한되는 문제점을 안고 있습니다. 절삭 속도가 700°C에 도달하면 고속도강 공구는
팁이 완전히 무뎌지고, 이 값 이상의 절삭 속도에서는 절삭이 전혀 불가능합니다. 따라서, 위의 값보다 높은 절삭 온도 조건에서도 충분한 경도를 유지하는 초경 공구 소재가 등장하여 더 높은 절삭 온도에서도 절삭이 가능합니다.
부드러운 재료는 단단한 재료로 자를 수 있으며, 단단한 재료를 자르려면 그보다 더 단단한 재료를 사용해야 합니다. 현재 지구상에서 가장 단단한 물질은 다이아몬드입니다. 천연 다이아몬드는 오래전부터 자연에서 발견되어 절삭 도구로 사용되어 온 오랜 역사를 가지고 있지만, 합성 다이아몬드 또한 20세기 50년대 초에 성공적으로 합성되었습니다. 하지만 다이아몬드를 실제로 널리 사용하는 것은산업용 절삭 공구 재료이는 최근 수십 년의 문제입니다.
한편, 현대 우주기술과 항공우주기술의 발달로 현대 엔지니어링 소재의 사용이 점점 더 풍부해지고 있지만, 개량된 고속강, 시멘트 초경합금,새로운 세라믹 도구 소재전통적인 가공 작업물의 절삭에서는 절삭 속도와 절삭 생산성이 두 배 또는 수십 배까지 증가했지만, 이를 사용하여 상기 소재를 가공할 경우 공구의 내구성과 절삭 효율은 여전히 매우 낮고 절삭 품질을 보장하기 어렵고 때로는 가공이 불가능하여 더 날카롭고 내마모성이 더 높은 공구 소재를 사용해야 합니다.
한편, 현대의 급속한 발전으로기계 제조가공 산업에서 자동 공작 기계, 컴퓨터 수치 제어(CNC) 머시닝 센터, 무인 가공 작업장의 광범위한 적용으로 가공 정확도 향상, 공구 교체 시간 단축, 가공 효율 향상을 위해 더욱 내구성 있고 안정적인 공구 소재에 대한 요구가 점점 더 커지고 있습니다. 이러한 추세에 발맞춰 다이아몬드 공구의 급속한 발전과 함께다이아몬드 공구 재료또한 크게 홍보되었습니다.
다이아몬드 공구 재료높은 가공 정확도, 빠른 절삭 속도, 긴 수명 등 여러 가지 우수한 특성을 갖추고 있습니다. 예를 들어, Compax(다결정 다이아몬드 복합 시트) 공구를 사용하면 수만 개의 실리콘 알루미늄 합금 피스톤 링 부품을 가공할 수 있으며, 공구 끝은 기본적으로 변하지 않습니다. Compax 대구경 밀링 커터를 사용하여 항공기 알루미늄 스파를 가공하면 최대 3,660m/min의 절삭 속도에 도달할 수 있습니다. 이는 초경 공구와는 비교할 수 없는 수준입니다.
그뿐만 아니라,다이아몬드 공구 재료가공 분야를 확장하고 기존 가공 기술을 변화시킬 수 있습니다. 과거에는 경면 가공에 연삭 및 연마 공정만 사용할 수 있었지만, 이제는 천연 단결정 다이아몬드 공구뿐만 아니라 경우에 따라 초정밀 정밀 절삭을 위해 PDC 초경 복합 공구를 사용하여 연삭 대신 선삭을 구현할 수 있습니다.매우 단단한 도구가공 분야에는 PDC 공구 사용과 같은 몇 가지 새로운 개념이 등장했습니다. PDC 공구의 사용은 회전 속도 제한이 더 이상 공구가 아닌 공작 기계에 의해 결정되며, 회전 속도가 특정 속도를 초과하면 공작물과 공구가 가열되지 않습니다. 이러한 획기적인 개념은 심오한 의미를 지니며 현대 가공 산업에 무한한 가능성을 제공합니다.
게시 시간: 2022년 11월 2일
