가장 까다로운 디버링 공정 10가지, 어렵습니까?

2021/08/08


버는 항상 "문제"였습니다.부품 제조업체, 그리고 그것들만이 문제가 될 수 있는 것은 아닙니다. 때로는 부품에 날카롭고 비연속적인 모서리가 필요하고 다른 경우에는 지정된 치수 정확도로 모서리가 둥글어야 합니다. 또한 디버링 공정은 주변 표면을 손상시키거나 부품의 색상을 변경하거나 부품 표면에 산화물 또는 기타 재료를 증착해서는 안 됩니다.

많은 부품 제조업체는 더 비용 효율적인 디버링 방법, 더 정밀한 모서리 트리밍 프로세스, 더 빠른 처리 속도 및 덜 부정적인 영향을 찾고 있습니다. 그러나 어려운 재료 속성과 결합된 부품의 복잡성으로 인해 디버링이 어려운 경우가 많습니다. 일부 제조업체는 버를 빠르고 완전하게 제거해야 합니다. 예를 들어, 부품의 생산 리듬을 일치시키고 생산 라인의 속도 저하를 방지하기 위해 많은 자동차 부품 제조업체는 4초 이내에 부품을 완전히 디버링해야 합니다. 다른 부품 제조업체는 부품 모서리가 정확하고 반복 가능한 형상을 갖도록 하는 것을 목표로 합니다.

다음은 가장 어려운 10가지 디버링 프로세스와 성공을 달성하는 데 사용된 방법입니다. 이러한 모든 디버링 방법에는 한 가지 또는 다른 종류의 단점이 있을 수 있습니다.

(1) 복합재료

복합 부품은 버 제거가 가장 어려운 부품 중 하나입니다. 일부 복합 재료는 두 개의 금속으로 구성되는 반면 다른 복합 재료(예: 회로 기판)는 플라스틱, 세라믹 및 금속의 서로 다른 층으로 구성됩니다. 탄소 섬유/알루미늄 복합 재료와 같은 일부 항공 우주 복합 재료는 강도/중량 비율이 매우 높지만 항공기 부품의 모서리는 비행 안전에 대한 엄격한 요구 사항을 충족해야 합니다.

다층 복합 재료의 열린 모서리(즉, 상단 및 하단의 노출된 표면)는 특히 균열, 과도한 응력, 박리 박리, 수분 흡수, 지속적인 마모 및 화학적 부식에 취약합니다. 이러한 모든 문제는 제품의 수명이나 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 반면에 디버링은 이러한 문제를 유발하고 방지하거나 개선할 수 있는 가능성이 있습니다.


그림 1 7개 층의 재료로 구성된 복합 부품의 디버링은 매우 어렵습니다.

허용 가능한 부품 모서리와 표면을 얻으려면 복합 재료의 각 재료를 다르게 처리해야 합니다. 따라서 한 재료의 품질 특성을 개선하기 위한 최상의 프로세스가 다른 재료에는 해로울 수 있습니다.

또 다른 주관적인 질문이 있습니다. 재료의 다른 레이어를 처리할 때 가장자리를 결정하는 것은 무엇입니까? 일반적으로 가장자리는 외부 표면에서 볼 수 있는 윤곽선이라는 것이 인정됩니다. 그러나 복합 재료의 경우 재료의 한 층에서 다른 층으로의 각 전환이 가장자리를 형성할 수 있습니다. 따라서 복합 제품은 내부 모서리가 많을 수 있으며 각 모서리는 제품 성능에 중요할 수 있습니다.

복합 재료의 버를 제거할 때 버를 최소화하기 위해 복합 재료의 다양한 재료의 특성과 각 인터페이스에 대한 사용자의 품질 요구 사항을 이해하는 것이 중요합니다. 최소 품질 요구 사항을 모두 충족할 수 있는 여러 가공/마감 공정이 있을 수 있지만 그 중에서 최상의 공정을 신중하게 선택해야 합니다.

디버링 공정에 가장 적합한 도구를 선택해야 하며, 지식 기반을 최대한 활용하려면 도구 제조업체와 긴밀한 협력이 필요합니다. 또한 재료 층이 박리되거나 벗겨지지 않도록 최적의 절단 조건을 사용해야 합니다.

(2) 크로스 홀

Cross-hole은 3차원 모서리 구조를 형성하며, 교차선의 각 지점에서 Burr의 두께와 높이가 다양하기 때문에 동일한 크기의 Burr를 기반으로 한 디버링 공정이 효과적이지 않을 수 있습니다.

회전식 핸드헬드 도구 및 일부 특수 디버링 도구 외에도 열 디버링은 작은 직경의 구멍을 포함하여 교차 구멍이 있는 많은 금속 부품에 대한 효율적인 디버링 방법입니다. 크로스 홀의 표면 마무리가 필요한 경우 Kennametal에서 개발한 전기화학적 디버링 방법과 압출 호닝 연마 흐름 프로세스를 사용하여 거의 모든 부품 구성에서 고품질 모서리를 얻을 수도 있습니다. 큰 직경의 교차 구멍의 경우 연마제가 채워진 고무 또는 종이 슬러그 유형 도구를 사용하여 디버링을 빠르고 효율적으로 수행할 수 있습니다.


그림 2 디버링 도구로 처리 전(좌)과 후(우) 크로스 홀 표면 비교

구멍 직경이 3.175mm 미만이고 깊이가 직경의 10배 이상인 경우에는 대부분의 디버링 도구 또는 프로세스가 이러한 깊고 작은 교차 구멍에 들어가는 데 어려움이 있기 때문에 디버링이 더 어려워집니다. 예를 들어, 자동차 엔진 크랭크축의 깊은 크로스홀을 디버링하는 것은 매우 어렵고 생산 속도에서 디버링에 필요한 속도는 모든 디버링이 4초 이내에 완료되어야 하기 때문에 훨씬 더 어렵습니다.

(3) 변속기 하우징

자동차 변속기 케이스는 좁은 통로의 복잡한 "미로"이며 일반적으로 이러한 가공된 통로의 양쪽에 버가 있습니다. 복잡한 통로로 인해 이러한 버를 완전히 제거하기가 어렵습니다. 연마제로 채워진 나일론 브러시 및 기타 유형의 브러시는 가장자리 아래에 닿을 수 있으며 가장자리를 앞뒤로 움직여서 버를 제거할 수 있습니다. 수백 인치를 측정하는 자동차 엔진 블록의 밀링 모서리에도 동일한 디버링 기술이 사용됩니다.


그림 3 연마제가 채워진 나일론 브러시는 자동 변속기 하우징의 좁은 통로에서 버를 효율적으로 제거합니다.

(4) 제트엔진의 일체형 임펠러

임펠러 디스크는 여러 개의 짧은 터빈 블레이드가 있는 제트 터빈 엔진의 중요한 구성 요소입니다. 전체 임펠러는 일반적으로 개별 블레이드를 개별적으로 가공하고 하나씩 제자리에 용접한 다음 임펠러를 마무리하는 대신 단일 단조에서 직접 가공됩니다. 임펠러를 만드는 데 사용되는 재료는 일반적으로 가공하기 어려운 재료인 1650°C의 온도를 견딜 수 있는 내열성 초합금입니다.

이러한 가치 있는 디스크는 공기 흐름을 형성하기 위해 정확한 프로파일을 가져야 하며 각 모서리는 흠이 없어야 하며 이는 버가 없고 특정 모서리 곡률(블레이드의 행마다 다를 수 있음)을 형성할 수 있어야 함을 의미합니다. 버 발생을 최소화하는 CNC 가공 프로그램과 결합된 로봇 핸들링은 이러한 엄격한 요구 사항을 충족하는 최상의 솔루션을 제공합니다.

(5) 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지

우수한 물리적 특성, 화학적 불활성 및 생체 적합성으로 인해 PEEK는 항공 우주 및 의료 기기와 같은 광범위한 산업 분야에서 사용됩니다. 그러나 처리된 PEEK 부품은 종종 깃털처럼 얇은 버를 남기고 많은 제조업체는 부품의 표면 마감, 치수, 색상 및 기타 요구 사항을 손상시키지 않고 이러한 버를 제거하기가 어렵다는 것을 알고 있습니다.

미세 연마재 블라스팅 장비 제조업체인 Comco의 영업 및 마케팅 관리자인 Patrick Byrne은 작은 도구로 PEEK 부품에서 버를 안전하게 제거하기는 어렵지만 마이크론 크기의 부드러운 연마재를 사용하여 높은 수준에서 PEEK 버를 제거할 수 있다고 설명합니다. 복잡한 부품의 형상과 표면 마감을 방해하지 않고 속도를 높입니다. 저온 텀블링 공정은 일부 PEEK 부품에서 외부 버를 제거하는 데에도 효과적일 수 있습니다.


그림 4 PEEK 부품의 버 제거

(6) 테프론(폴리테트라플루오로에틸렌)

테플론 부품에는 제거하기 어려운 버가 있는 경향이 있어 제거할 때 이동하고 샌드 블라스팅할 때 구부러지는 버가 있습니다. 이러한 버를 제거하는 핵심은 매우 날카로운 도구를 사용하거나 절단 또는 샌드블라스팅 전에 부품을 미리 동결하는 것입니다. 냉동 테프론 부품은 덜 단단하고 가공 중 버 형성을 방지하거나 줄일 수 있습니다. 다른 많은 플라스틱 부품에도 동일한 접근 방식이 적용되지만 동결 시 부품 손상을 방지하기 위해 적절한 온도를 선택해야 합니다.

(7) 스레드

언제가공 스레드, 나사 구멍의 입구와 출구에 버가 생성될 수 있습니다. 이러한 버는 일반적으로 나사산 톱니의 상단과 홈 가장자리에 있습니다. 나사산의 시작과 끝 부분의 버는 나사산 상단의 것보다 더 두껍고 다른 평면에 위치합니다. 따라서 단일 디버링 프로세스는 일반적으로 효과적이지 않습니다. 일괄 마무리를 위한 롤링은 나사산의 버를 일부 제거할 수 있지만 나사산 상단의 버는 제거할 수 없습니다.

버의 일부를 제거할 수 있는 기능 때문에 롤링 공정이 여전히 널리 사용되지만 나사 홈에 버 파편이 남아 조립 중에 간섭을 일으킬 수 있으므로 주의해야 합니다. 수동 디버링, 전기화학적 디버링 및 SurfTran 열 디버링 공정은 모든 나사산 버에 매우 효과적입니다.


그림 5 오리피스의 나사산은 버가 발생하기 쉽습니다.

버(burr)에 더 잘 견디도록 부품을 설계할 때도 몇 가지 문제를 해결할 수 있습니다. 나사산 롤링 공정은 버가 없는 완벽한 나사산을 생성할 수 있습니다. 또한 나사 연삭은 더 큰 버를 방지하는 데에도 효과적입니다.

(8) 항공기 날개빔 부품

연료 비용을 증가시키는 항공기 중량을 줄이기 위해 기체의 많은 구조적 부품에는 밀링된 홈이 많이 있습니다. 가공된 부품은 일반적으로 벽이 얇으며 구부러지거나 긁히거나 기타 결함이 있으면 부품이 고장날 수 있습니다. 이러한 응력을 받는 부품은 수십 년 동안 항공기에서 사용되며 안전 요구 사항이 매우 엄격하기 때문입니다. 많은 리세스가 깊고 측벽 표면 평활도에 대한 높은 요구 사항이 있을 수 있다는 사실은 디버링 프로세스를 어렵게 만듭니다.

진동 연마는 자주 사용되는 디버링 공정이지만 더 큰 연마 기계를 사용해야 합니다. 브러시 디버링은 작업물이 기계에 고정되는 동안 버를 제거하는 바람직한 프로세스입니다. 공정의 핵심은 적절한 브러시 와이어 모양, 내장된 연마재, 브러시 와이어 길이 및 처리 매개변수를 선택하는 것입니다.

(9) 마이크로 기계 부품

마이크로 부품(예: 마이크로 기어, 극도로 얇은 로드 및 이스케이프먼트 클램핑 플레이트)을 제조하는 것은 항상 어려운 도전이었습니다. 이러한 부품은 30배 현미경에서 버가 없는 모서리와 0.025mm 이하의 부드러운 모서리 반경이 필요합니다. 오늘날 마이크로 부품은 이전에는 상상할 수 없었던 다양한 공작물 재료로 더 작은 크기, 더 얇은 두께, 수백만에서 수백만에 이르는 수량으로 가공되어야 합니다. 작은 부품 크기와 공차, 극도로 까다로운 모서리 품질, 고급 티타늄 합금, 형상 기억 합금 및 기타 금속 및 플라스틱 신소재를 가공해야 하는 과제는 미세 부품의 모서리 마무리를 더욱 복잡하게 만듭니다.

화학적 디버링, 전해 연마, 원심 롤러 텀블링 및 수동 디버링은 많은 미세 부품에 적용할 수 있지만 경우에 따라 유일한 솔루션은 디버링이 가장 어려운 영역에서 버 형성을 방지하는 것입니다. 마이크로 스탬핑 산업은 아마도 이 버가 없는 가공 방법을 사용하는 가장 좋은 예일 것입니다. 피코초 및 펨토초 레이저를 사용하여 많은 재료에 버가 없는 가공과 같은 미세 부품의 레이저 가공을 위한 솔루션도 개발되었습니다. 유사하게, 마이크로포밍 산업의 리더들은 미니어처 몰드에서 유체의 흐름 특성을 연구하고 미니어처 부품에서 발생하는 플러터의 양을 최소화하기 위해 실험을 수행하는 데 상당한 시간을 투자했습니다. 플러터는 레이저로 빠르게 제거할 수 있지만 부품 플러터를 처리하는 데는 다른 곳에서 사용할 수 있는 시간과 비용이 소요됩니다.

(10) 소형 의료기기

의료 기기 제조는 디버링 요구 사항이 높은 또 다른 영역입니다. 예를 들어, 혈관 스텐트의 레이저 가공 후 전해 연마를 통해 스텐트 가장자리에서 "레이저 버"(정확하게는 용융 금속 파편)를 성공적으로 제거할 수 있습니다. 신체에 이식해야 하는 기타 의료 기기(예: 뼈 나사, 고정 부목, 심박 조율기 및 진통제 투여 장치)도 금속 입자가 혈관에 들어가 심장으로 들어가는 것을 방지하기 위해 버가 없어야 합니다. 주변 조직을 자극하거나 절단합니다. 디버링 프로세스 후에는 장치의 가장자리를 외과적으로 철저하게 청소해야 합니다. 이러한 장치 또는 가장자리는 사람의 머리카락 지름보다 약간 더 클 수 있으므로 버가 있는지 확인하려면 확대 검사가 필요합니다.


그림 6 금속 입자가 혈액 순환계에 들어가는 것을 방지하기 위해
인간 임플란트(예: 그림의 뼈 나사)에 버가 없는지 확인하는 것이 중요합니다.

또한 미세 수술 기기는 가장자리 품질에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다. 수술 기구의 가장자리는 깨끗하고 평평하며 버가 없어야 하므로 작은 가장자리에 극히 미세한 가장자리 마무리가 필요합니다. 마찬가지로 기기 표면에서 박테리아 및 기타 병원체를 제거해야 합니다.

부품의 효율적인 디버링은 다양한 어려움에 직면하지만 가장 어려운처리 요구 사항적절한 디버링 프로세스 및 도구로 충족될 수 있습니다.