정밀 제조 분야에서 특정 재료는 엔지니어에게 어려운 과제를 제시합니다. 텅스텐 카바이드(시멘트 카바이드라고도 함)는 이러한 "해결하기 어려운 문제" 중 하나로 두각을 나타냅니다. 텅스텐과 탄화물로 구성된 이 합금은 뛰어난 경도, 내마모성 및 열 안정성으로 인해 절삭 공구 및 내마모성 부품에 필수적인 요소가 되었습니다. 그러나 이러한 특성으로 인해 가공이 어려워져 기존 방법으로는 부적절하고 특수 기술은 비효율적이며 공구 마모가 심해집니다.
텅스텐 카바이드는 강철보다 2~3배 더 단단하고 모스 경도 등급이 8.5~9로, 대부분의 금속 재료보다 우수한 특성을 가지고 있습니다. 화학적 안정성은 고온 및 가혹한 조건에서도 손상되지 않아 금속 가공, 채광, 금속 성형 및 톱날 응용 분야에서 절삭 공구 및 고마모 부품에 이상적입니다.
그러나 이러한 극심한 경도는 전례 없는 가공 문제를 야기합니다. 기존의 선삭, 밀링 및 드릴링 방법은 효과가 없습니다. 다결정 다이아몬드(PCD), 입방정 질화붕소(CBN) 또는 세라믹 공구를 사용할 수 있지만 마모가 가속화되고 날카로움이 빠르게 손실됩니다.
현재 주요 가공 방법은 다이아몬드 휠 연삭 또는 방전 가공(EDM)을 포함합니다. 기능적이기는 하지만 이러한 접근 방식은 품질 결과를 얻는 데 여러 어려움을 제시합니다.
가공 장애물은 세 가지 중요한 영역에서 나타납니다.
초음파 가공 기술의 최근 발전은 이러한 지속적인 문제에 대한 유망한 솔루션을 제공합니다. 이 혁신적인 기술은 기존 가공 공정에 고주파 진동(초당 20,000회 이상의 미세 진동)을 중첩하여 회전 중 종방향 공구 진동을 생성합니다.
이러한 미세 진동 메커니즘의 이점은 다음과 같습니다.
사례 1: 거울 마감 연삭
한 제조업체는 통합 CTS, ATC 및 CNC 자동화 기능을 갖춘 초음파 HSKE40 공구 홀더를 사용하여 20x20mm 텅스텐 카바이드 공작물에 광학 등급 표면 품질(Ra < 0.002μm)을 달성했습니다. 단일 공구 공정은 황삭부터 최종 거울 마감까지 모든 것을 완료하여 정밀 금형, 펀치 및 고압 밸브 부품에 특히 유용함을 입증했습니다.
사례 2: 나사 가공
또 다른 작업에서는 HSKA63 초음파 홀더를 사용하여 M10x1.5P 나사를 가공하고 50x70x10mm 공작물에 H-형 연삭을 수행했습니다. 5시간의 완료 시간은 기존 EDM 방식에 비해 60% 감소했으며, 우수한 표면 조도(Ra 0.8μm)을 달성했습니다.
공구 호환성: 초음파 시스템은 공구의 공진 주파수(일반적으로 20-32kHz)를 자동으로 스캔하고 광범위한 검증 후 대부분의 표준 공구가 호환되는 것으로 입증되어 특정 공구 요구 사항에 적응할 수 있습니다.
매개변수 최적화: 이 기술에는 최적의 이송 속도와 진폭을 결정하기 위한 포괄적인 지원이 포함되어 사용자가 시스템에서 최대의 이점을 얻을 수 있도록 합니다.
텅스텐 카바이드 가공 문제에 직면한 제조업체에게 초음파 기술은 기존 방식에 비해 향상된 효율성, 품질 및 공구 수명을 제공하는 중요한 발전입니다.
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