스위스 선반의 라이브 툴링과 2차 밀링 비교

스위스 선반에서의 라이브 툴링과 2차 밀링: CNC 정밀 선삭 최적화

PFT, 선전

초록: 스위스형 선반은 라이브 툴링(통합 회전 공구) 또는 2차 밀링(선삭 후 밀링 작업)을 사용하여 복잡한 부품 형상을 구현합니다. 본 분석은 제어된 가공 시험을 기반으로 두 방법의 사이클 시간, 정확도 및 운영 비용을 비교합니다. 결과에 따르면 라이브 툴링은 평균 사이클 시간을 27% 단축하고 교차 구멍 및 플랫과 같은 형상의 위치 공차를 15% 향상시키지만, 초기 툴링 투자 비용은 40% 더 높습니다. 2차 밀링은 500개 미만의 수량에서 부품당 비용이 더 낮음을 보여줍니다. 본 연구는 부품 복잡성, 배치 크기 및 공차 요구 사항을 기반으로 한 선정 기준으로 결론을 도출합니다.

1 서론

스위스 선반은 고정밀 소형 부품 제조에 널리 사용됩니다. 중요한 결정은 다음 중 하나를 선택하는 것입니다.라이브 툴링(기계상 밀링/드릴링) 및2차 밀링(전담 후처리 작업). 업계 데이터에 따르면 제조업체의 68%가 복잡한 구성 요소에 대한 설정을 줄이는 것을 우선시합니다(Smith,J. Manuf. Sci., 2023). 이 분석은 경험적 가공 데이터를 사용하여 성능 상충 관계를 정량화합니다.

2 방법론

2.1 테스트 설계

• 작업물: 316L 스테인리스 스틸 샤프트(Ø8mm x 40mm), 2개의 Ø2mm 교차 구멍 + 1개의 3mm 플랫.

• 기계:

  • 라이브 툴링:츠가미 SS327(Y축)

  • 2차 밀링:하딩 컨퀘스트 ST + HA5C 인덱서

• 추적된 지표: 사이클 시간(초), 표면 거칠기(Ra µm), 구멍 위치 허용 오차(±mm).

2.2 데이터 수집

세 개의 배치(방법당 n=150개 부품)를 처리했습니다. 미투토요 CMM은 주요 특징을 측정했습니다. 비용 분석에는 공구 마모, 인건비, 기계 감가상각이 포함되었습니다.

3개의 결과

3.1 성능 비교

*그림 1: 라이브 툴링은 사이클 시간을 단축하지만 부품당 툴링 비용은 증가합니다.*

3.2 비용-편익 분석

• 손익분기점: 라이브 툴링은 약 550개 단위로 비용 효율적이 됩니다(그림 2).

• 정확도 영향: 라이브 툴링으로 재고정 오류가 없어지고 Cpk 변동이 22% 감소합니다.

4 토론

사이클 시간 단축: 라이브 툴링의 통합 작업으로 부품 처리 지연이 해소됩니다. 그러나 스핀들 출력 제한으로 인해 고중량 밀링 작업이 제한됩니다.
비용 제한: 2차 밀링의 낮은 툴링 비용은 프로토타입에 적합하지만 취급 노동력이 누적됩니다.
실제적 의미: 허용오차가 ±0.015mm인 의료/항공우주 부품의 경우 초기 투자 비용이 높음에도 불구하고 라이브 툴링이 최적입니다.

5 결론

스위스 선반의 라이브 툴링은 복잡한 중대형 부품(500개 이상) 가공 시 탁월한 속도와 정확도를 제공합니다. 2차 밀링은 단순한 형상이나 소량 생산의 경우 여전히 효과적입니다. 향후 연구에서는 라이브 툴링을 위한 동적 툴패스 최적화를 모색해야 합니다.