동관 포터블 툴즈(Dongguan Portable Tools)는 현장 공작 기계 전문 제조업체로서, 고객의 요구 사항에 맞춰 휴대용 라인 보링 머신, 휴대용 플랜지 페이싱 머신, 휴대용 밀링 머신 등 현장 공작 기계를 설계합니다. 필요에 따라 ODM/OEM 제작도 환영합니다.
현장 보링 바휴대용 라인 보링 머신의 일부로, 다양한 크기에 따라 보링 바 길이를 최대 2,000~12,000m까지 제작할 수 있습니다. 보링 직경은 현장 서비스 상황에 따라 30mm~250mm까지 맞춤 제작 가능합니다.
보링 바의 가공 과정은 주로 다음 단계로 구성됩니다.
소재 만들기 : 먼저 가공할 보링바의 크기와 모양에 따라 소재를 절단하기 위한 적절한 원자재를 선택합니다.
망치질: 잘린 재료를 망치로 두드려서 재료의 구조와 성능을 개선합니다.
어닐링: 어닐링 처리를 통해 소재 내부의 응력과 결함이 제거되고 소재의 가소성과 인성이 향상됩니다.
거친 가공: 선삭, 밀링 및 기타 공정을 포함한 예비 기계적 가공을 수행하여 보링 바의 기본 모양을 형성합니다.
담금질 및 템퍼링: 담금질 및 템퍼링 처리를 통해 재료는 고강도 및 고인성을 포함한 우수한 종합적인 기계적 특성을 얻습니다.
마무리: 연삭 및 기타 공정을 통해 보링 바를 정밀하게 가공하여 필요한 크기와 모양 정확도를 얻습니다.
고온 템퍼링: 재료의 기계적 특성을 더욱 향상시키고 내부 응력을 줄입니다.
연삭: 보링 바의 최종 연삭을 수행하여 표면 품질과 치수 정확도를 보장합니다.
템퍼링: 구조를 안정화하고 변형을 줄이기 위해 다시 템퍼링을 실시합니다.
질화: 보링 바의 표면을 질화하여 경도와 내마모성을 향상시킵니다.
보관(설치): 모든 처리가 완료된 후 보링 바는 보관되거나 직접 설치하여 사용합니다.
보링 바의 재료 선정 및 열처리 배열
보링 바는 일반적으로 40CrMo 합금 구조강과 같이 고강도, 내마모성, 내충격성이 우수한 소재로 제작됩니다. 열처리 공정에는 정규화, 템퍼링, 질화 처리가 포함됩니다. 정규화는 조직을 미세화하고 강도와 인성을 증가시키며, 템퍼링은 가공 응력을 제거하고 변형을 줄입니다. 질화는 표면 경도와 내마모성을 더욱 향상시킵니다.
보링 바의 일반적인 문제 및 솔루션
보링 바 가공 공정에서 흔히 발생하는 문제로는 진동과 변형이 있습니다. 진동을 줄이기 위해 보링 커터 디스크와 같은 다날 절삭 방식을 사용할 수 있으며, 이를 통해 가공 효율과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
변형을 제어하기 위해서는 가공 중 적절한 열처리와 공정 변수 조정이 필요합니다. 또한, 경질화 공정 중 변형 제어 또한 중요하며, 시험 및 공정 조정을 통해 품질을 확보해야 합니다.
지루한 바공작기계의 주요 핵심 부품 중 하나입니다. 두 개의 가이드 키를 사용하여 축 방향으로 앞뒤로 이동 및 안내하여 축 방향 이송을 수행합니다. 동시에 중공 스핀들은 키 전달 토크를 통해 회전 운동을 수행하여 원주 방향 회전을 달성합니다. 보링 바는 공작기계의 주요 동작의 핵심이며, 그 제조 품질은 공작기계의 작업 성능에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 따라서 보링 바의 가공 공정을 분석하고 연구하는 것은 공작기계의 신뢰성, 안정성 및 품질에 매우 중요합니다.
보링 바 재료 선택
보링 바는 주요 변속기의 주요 부품으로, 내굴곡성, 내마모성, 충격 인성과 같은 높은 기계적 성질을 가져야 합니다. 이를 위해서는 보링 바의 중심부에 충분한 인성과 표면 경도가 필요합니다. 고품질 합금 구조강인 38CrMoAlA는 탄소 함량이 높아 충분한 강도를 가지며, Cr, Mo, Al과 같은 합금 원소는 탄소와 복합 분산상을 형성하여 기지에 고르게 분포합니다. 외부 응력을 받으면 기계적 장벽 역할을 하여 강도를 강화합니다. 특히 Cr을 첨가하면 질화층의 경도를 크게 높여 강의 경화능과 중심부 강도를 향상시킬 수 있습니다. Al을 첨가하면 질화층의 경도를 크게 높이고 결정립을 미세화할 수 있습니다. Mo는 주로 강의 템퍼링 취성을 제거합니다. 수년간의 시험과 연구를 통해 38CrMoAlA는 보링 바의 주요 성능 요건을 충족할 수 있으며, 현재 보링 바 소재의 최우선 선택으로 자리매김하고 있습니다.
보링바 열처리 배열 및 기능
열처리 순서: 노멀라이징 + 템퍼링 + 질화. 보링 바 질화는 열처리 공정의 마지막 단계입니다. 보링 바 코어가 필요한 기계적 성질을 갖도록 하고, 가공 응력을 제거하고, 질화 공정 중 변형을 줄이며, 최적의 질화층을 위한 조직을 준비하기 위해서는 질화 전에 보링 바를 적절한 예열 처리, 즉 노멀라이징과 템퍼링으로 처리해야 합니다.
(1) 노멀라이징. 노멀라이징은 강을 임계 온도 이상으로 가열하여 일정 시간 동안 보온한 후 공기로 냉각하는 공정입니다. 냉각 속도는 비교적 빠릅니다. 노멀라이징 후 노멀라이징 조직은 괴상(狀)의 "페라이트+펄라이트"로 되어 부품 조직이 미세화되고 강도와 인성이 향상되며, 내부 응력이 감소하고 절삭 성능이 향상됩니다. 노멀라이징 전에 냉간 가공은 필요하지 않지만, 노멀라이징으로 인해 생성된 산화 및 탈탄층은 취성 증가, 질화 후 경도 저하 등의 단점을 초래하므로 노멀라이징 공정에서 충분한 가공 여유를 두어야 합니다.
(2) 템퍼링. 노멀라이징 후 가공량이 많고, 절삭 후 큰 기계적 가공 응력이 발생합니다. 황삭 후 기계적 가공 응력을 제거하고 질화 시 변형을 줄이기 위해 황삭 후 템퍼링 처리를 추가해야 합니다. 템퍼링은 담금질 후 고온 템퍼링으로, 미세한 트루스토사이트 조직을 얻습니다. 템퍼링 후 부품은 충분한 인성과 강도를 가지게 되지만, 중요한 부품의 경우 템퍼링이 필요합니다.
(3) 노멀라이징 기지 조직과 "노멀라이징 + 템퍼링" 기지 조직의 차이점. 노멀라이징 후 기지 조직은 블록형 페라이트와 펄라이트인 반면, "노멀라이징 + 템퍼링" 후 기지 조직은 미세 트루스토타이트 조직입니다.
(4) 질화. 질화는 부품 표면에 높은 경도와 내마모성을 부여하는 동시에 핵심은 원래 강도와 인성을 유지하는 열처리 방법입니다. 크롬, 몰리브덴 또는 알루미늄을 함유한 강은 질화 후 비교적 이상적인 효과를 얻습니다. 질화 후 공작물의 품질: ① 공작물 표면은 은회색이며 무광택입니다. ② 공작물 표면 경도는 ≥1 000HV이고 연삭 후 표면 경도는 ≥900HV입니다. ③ 질화층의 깊이는 ≥0.56mm이고 연삭 후 깊이는 >0.5mm입니다. ④ 질화 변형에는 런아웃 ≤0.08mm가 필요합니다. ⑤ 취성 수준 1~2가 합격이며 실제 생산에서 달성할 수 있으며 연삭 후 더 좋습니다.
(5) "정규화+질화"와 "정규화+템퍼링+질화"의 구조적 차이. "정규화+담금질 및 템퍼링+질화"의 질화 효과는 "정규화+질화"보다 현저히 우수하다. "정규화+질화"의 질화 구조에는 뚜렷한 괴상 및 거친 침상 취성 질화물이 존재하며, 이는 보링 바의 질화층 탈락 현상 분석의 기준으로 활용될 수 있다.
보링 바의 마무리 공정:
공정: 블랭킹 → 정규화 → 드릴링 및 거친 터닝 센터 구멍 → 거친 터닝 → 담금질 및 템퍼링 → 준정삭 터닝 → 외원 거친 연삭 → 테이퍼 구멍 거친 연삭 → 스크래칭 → 각 홈 밀링 → 결함 검출 → 키웨이 거친 연삭(정밀 연삭 여유 남겨두기) → 외원 준정삭 연삭 → 내공 준정삭 연삭 → 질화 → 테이퍼 구멍 준정삭(정밀 연삭 여유 남겨두기) → 외원 준정삭 연삭(정밀 연삭 여유 남겨두기) → 키웨이 연삭 → 외원 미세 연삭 → 테이퍼 구멍 미세 연삭 → 외원 연삭 → 연마 → 클램핑.
보링 바의 정삭 공정. 보링 바는 질화 처리가 필요하기 때문에 두 가지 준정삭 외경 원통 공정이 특별히 마련됩니다. 첫 번째 준정삭 연삭은 질화 처리 전에 실시되며, 이는 질화 처리를 위한 좋은 토대를 마련하기 위한 것입니다. 주로 연삭 전 보링 바의 여유와 형상 정밀도를 제어하여 질화 후 질화층의 경도를 900HV 이상으로 유지하는 것입니다. 질화 과정에서 굽힘 변형이 작더라도 질화 전 변형은 수정해서는 안 되며, 그렇지 않으면 원래 변형보다 커질 수 있습니다. 당사 공장 공정에서는 첫 번째 준정삭 연삭 시 외경 원통 여유를 0.07~0.1mm로 설정하고, 두 번째 준정삭 연삭은 테이퍼 구멍의 미세 연삭 후에 실시합니다. 이 공정에서는 테이퍼 구멍에 연삭 코어를 설치하고 양 끝을 위로 밀어 올립니다. 한쪽 끝은 보링 바의 작은 단면 중심 구멍을 밀고, 다른 쪽 끝은 연삭 코어의 중심 구멍을 밉니다. 그런 다음 외측 원을 정형 중심 프레임으로 연삭하고, 연삭 코어는 제거하지 않습니다. 스플라인 연삭기를 돌려 키웨이를 연삭합니다. 외측 원의 두 번째 준정삭은 외측 원의 정삭 중 발생하는 내부 응력을 먼저 반영하여 키웨이 정삭의 정밀도를 향상시키고 안정성을 높이기 위한 것입니다. 외측 원을 준정삭할 수 있는 기반이 마련되었기 때문에 외측 원의 정삭 중 키웨이에 미치는 영향은 매우 적습니다.
키웨이는 스플라인 연삭기를 사용하여 가공하며, 한쪽 끝은 보링 바의 작은 단면 중심 구멍을 향하고 다른 쪽 끝은 연삭 코어의 중심 구멍을 향합니다. 이렇게 하면 연삭 시 키웨이가 위쪽을 향하게 되므로, 외경 원의 굽힘 변형과 공작 기계 가이드웨이의 직진도는 홈의 바닥에만 영향을 미치고 홈의 양쪽에는 거의 영향을 미치지 않습니다. 가이드 레일 연삭기를 사용하여 가공하는 경우, 공작 기계 가이드웨이의 직진도와 보링 바의 자중으로 인한 변형이 키웨이의 직진도에 영향을 미칩니다. 일반적으로 스플라인 연삭기를 사용하면 키웨이의 직진도 및 평행도 요건을 쉽게 충족할 수 있습니다.
보링 바의 외측 원 미세 연삭은 범용 연삭기에서 수행되며, 사용되는 방법은 세로 공구 중심 연삭 방법입니다.
테이퍼 구멍의 런아웃은 보링 머신의 주요 완제품 정확도입니다. 테이퍼 구멍 가공에 대한 최종 요구 사항은 다음과 같습니다. ① 테이퍼 구멍의 외경에 대한 런아웃은 스핀들 끝에서 0.005mm, 끝에서 300mm 떨어진 곳에서 0.01mm가 되도록 보장해야 합니다. ② 테이퍼 구멍의 접촉 면적은 70%입니다. ③ 테이퍼 구멍의 표면 거칠기 값은 Ra=0.4μm입니다. 테이퍼 구멍의 마무리 방법은 다음과 같습니다. 하나는 여유를 두고 조립 중에 자체 연삭을 통해 테이퍼 구멍의 접촉이 최종 제품 정확도에 도달하는 것입니다. 다른 하나는 가공 중에 기술 요구 사항을 직접 충족하는 것입니다. 저희 공장에서는 현재 두 번째 방법을 채택하고 있습니다. 즉, 캡을 사용하여 보링 바 M76X2-5g의 후단을 고정하고, 중심 프레임을 사용하여 외측 원 φ 110h8MF를 전단에 설정하고, 마이크로미터를 사용하여 외측 원 φ 80js6을 정렬하고, 테이퍼 구멍을 연삭하는 것입니다.
연삭 및 연마는 보링 바의 최종 마무리 공정입니다. 연삭은 매우 높은 치수 정확도와 매우 낮은 표면 거칠기를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 연삭 공구의 재질은 공작물 재질보다 부드럽고 균일한 구조를 가지고 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 주철 연삭 공구(그림 10 참조)입니다. 주철은 다양한 공작물 재질 가공 및 미세 연삭에 적합하며, 우수한 연삭 품질과 높은 생산성을 보장할 수 있고, 연삭 공구 제작이 용이하고 비용이 저렴합니다. 연삭 공정에서 연삭액은 연마재의 혼합, 윤활 및 냉각 역할뿐만 아니라 연삭 공정을 가속화하는 화학적 역할도 합니다. 연삭액은 공작물 표면에 부착되어 공작물 표면에 산화막을 빠르게 형성하고, 공작물 표면의 마루를 매끄럽게 하고 골을 보호하는 역할을 합니다. 보링 바 연삭에 사용되는 연마재는 백색 커런덤 분말과 백색 산화알루미늄, 등유의 혼합물입니다.
보링 바는 연삭 후 치수 정밀도가 우수하고 표면 거칠기가 낮지만, 표면에 모래가 묻어 검게 변합니다. 보링 바를 중공 스핀들에 조립한 후 검은 물이 흘러나옵니다. 보링 바 표면에 묻어 있는 연삭 모래를 제거하기 위해 당사 공장에서는 자체 제작한 연마 공구를 사용하여 녹색 산화크롬으로 보링 바 표면을 연마합니다. 실제 효과는 매우 좋습니다. 보링 바 표면은 밝고 아름다우며 내식성이 뛰어납니다.
보링 바 검사
(1) 진직도를 점검합니다. 0 레벨 플랫폼에 동일한 높이의 V자형 철근 한 쌍을 놓습니다. 보링 바를 V자형 철근 위에 놓습니다. V자형 철근의 위치는 φ 110h8MF의 2/9L에 위치합니다(그림 11 참조). 보링 바 전체 길이의 진직도 허용 오차는 0.01mm입니다.
먼저 마이크로미터를 사용하여 2/9L에서 A점과 B점의 등거리를 확인합니다. A점과 B점의 측정값은 0입니다. 그런 다음 보링 바를 움직이지 않고 중간점과 두 끝점 a, b, c의 높이를 측정하여 값을 기록합니다. 보링 바를 축 방향으로 고정한 상태에서 손으로 보링 바를 90° 회전시킨 후 마이크로미터를 사용하여 a, b, c점의 높이를 측정하여 값을 기록합니다. 그런 다음 보링 바를 90° 회전시키고 a, b, c점의 높이를 측정하여 값을 기록합니다. 측정값이 0.01mm를 초과하지 않으면 합격을 의미하고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
(2) 크기, 진원도, 원통도를 점검합니다. 보링 바의 외경은 외경 마이크로미터로 검사합니다. 보링 바 φ 110h8MF의 연마면 전체 길이를 17등분하고, 외경 마이크로미터를 사용하여 반경 a, b, c, d 순으로 직경을 측정하고, 측정된 데이터를 보링 바 검사 기록표에 기록합니다.
원통도 오차는 한 방향의 직경 차이를 나타냅니다. 표의 수평 값에 따르면, a 방향의 원통도 오차는 0, b 방향의 오차는 2μm, c 방향의 오차는 2μm, d 방향의 오차는 2μm입니다. a, b, c, d 네 방향을 고려할 때, 최대값과 최소값의 차이가 실제 원통도 오차인 2μm입니다.
진원도 오차는 표의 세로줄에 있는 값과 비교하여 두 값의 차이 중 최대값을 취합니다. 보링 바 검사에 불합격하거나 항목 중 하나가 허용 오차를 초과하는 경우, 합격할 때까지 연삭 및 연마 작업을 계속해야 합니다.
또한 검사 시에는 실내 온도와 인체 온도(홀딩 마이크로미터)가 측정 결과에 미치는 영향에 주의해야 하며, 부주의한 오류를 없애고 측정 오류의 영향을 줄이며 측정 값이 가능한 한 정확해지도록 주의해야 합니다.
필요한 경우현장 보링 바맞춤형, 자세한 정보를 원하시면 문의해 주세요.
