금형 제조: 자주 묻는 질문

형성 방법 – 두 가지 기본 재료 유형을 선택할 수 있습니다:

A) 다이 주조, 단조 및 압출의 상대적으로 높은 온도를 견딜 수 있는 열간 가공 공구 강.

B) 냉간 가공 공구 강, 블랭킹 및 전단, 냉간 성형, 냉간 압출, 냉간 단조 및 분말 성형에 사용됩니다.

플라스틱 - 일부 플라스틱은 PVC와 같은 부식성 부산물을 생성합니다.

부식은 또한 장기간의 가동 중지로 인한 응축, 부식성 가스, 산, 냉각/가열, 물 또는 저장 조건과 같은 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.

이 경우에는 스테인리스 강 몰드 강이 권장됩니다.

금형 크기 – 대형 금형은 종종 미리 경화된 강철을 사용합니다. 소형 금형에는 고체 경화 강철이 자주 사용됩니다.

금형 사용 주기 – 장기 사용을 위한 금형(>1,000,000 주기)은 경도 48-65 HRC의 고경도 강철을 사용해야 합니다. 중간에서 장기 사용을 위한 금형(100,000에서 1,000,000 주기)은 경도 30-45 HRC의 프리 하드닝 강철로 제작되어야 합니다.

단기 사용 (표면 거칠기 – 많은 플라스틱 금형 제조업체들은 좋은 표면 거칠기에 관심이 있습니다. 금속 가공성을 개선하기 위해 황을 추가하는 동안, 표면 품질은 감소합니다. 황 함량이 높은 강철은 또한 더 부서지기 쉬워집니다.)

강철의 화학 조성이 중요하다.

강철의 합금 함량이 높을수록 가공하기가 더 어렵습니다.

탄소 함량이 증가함에 따라 금속 가공성이 감소합니다.

강철의 구조는 금속 가공성에도 매우 중요합니다.

다양한 구조에는: 단조, 주조, 압출, 압연 및 가공이 포함됩니다. 단조품과 주조품은 가공하기 매우 어려운 표면을 가지고 있습니다.

경도는 금속 가공성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 일반적인 규칙은 강도가 높을수록 가공이 더 어렵다는 것입니다. 고속강(HSS)은 경도가 330-400 HB에 이르는 재료를 가공하는 데 사용할 수 있습니다; 티타늄 나이트라이드(TiN) 코팅이 있는 고속강은 경도가 45 HRC에 이르는 재료를 가공할 수 있습니다; 그리고 경도가 65-70 HRC인 재료의 경우… 예를 들어, 경질합금, 세라믹, 세르멧 및 입방 붕소 질화물(CBN)을 사용해야 합니다.

비금속 도핑은 일반적으로 공구 수명에 부정적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, Al2O3(알루미나)는 순수 세라믹으로 강한 마모 특성을 가지고 있습니다.

마지막으로, 잔여 응력은 금속 절삭 성능에 문제를 일으킬 수 있습니다. 거칠게 가공한 후에는 응력 완화가 종종 권장됩니다.

대략적으로 비용 분포는 다음과 같습니다:

가공 65%

작업물 재료 20%

열처리 5%

조립/조정 10%

이는 금형의 경제적인 생산을 위해 우수한 금속 절단 성능과 뛰어난 전반적인 절단 솔루션의 중요성을 명확히 보여줍니다.

일반적으로 말하자면, 주철의 경도와 강도가 높을수록 금속 절삭 성능은 낮아지고, 인서트와 공구의 예상 수명도 낮아집니다.

주철은 금속 가공 생산에 사용되며 일반적으로 대부분의 응용 분야에 대해 우수한 금속 가공 성능을 가지고 있습니다. 금속의 가공성은 그 구조와 관련이 있으며, 더 단단한 펄라이트 주철은 가공하기 더 어렵습니다.

플레이크 그래파이트 주철과 가단성 주철은 우수한 가공성을 가지고 있는 반면, 연성 주철은 상당히 열악하다.

주철 가공 시 발생하는 주요 마모 유형은 마모, 접착 및 확산 마모입니다. 마모는 주로 탄화물, 모래 포함물 및 단단한 주조 표면에 의해 발생합니다.

접착 마모는 낮은 절단 온도와 속도에서 발생하며, 축적된 가장자리가 형성됩니다. 주철의 페라이트 부분은 절삭 공구에 가장 쉽게 용접되지만, 절단 속도와 온도를 증가시킴으로써 이를 극복할 수 있습니다.

반면, 확산 마모는 온도에 따라 달라지며, 특히 고강도 주철 등급을 사용할 때 고속 절삭에서 발생합니다.

이러한 등급은 변형에 대한 저항력이 높아 높은 온도로 이어집니다. 이 마모는 주철과 절삭 공구 간의 상호작용과 관련이 있으며, 이는 좋은 공구 수명과 표면 마감을 달성하기 위해 세라믹 또는 입방질화붕소(CBN) 공구로 일부 주철을 고속으로 가공해야 함을 필요로 합니다.

전형적인 주철 가공에 일반적으로 요구되는 도구 특성은 다음과 같습니다: 높은 열 경도와 화학적 안정성이 바람직하지만, 이는 또한 공정, 작업물 및 절삭 조건에 따라 달라집니다; 절삭 날은 인성, 열 피로 마모에 대한 저항성 및 날 강도를 가져야 합니다. 주철 절삭에 대한 만족도는 절삭 날 마모가 어떻게 진행되는지에 따라 달라집니다: 빠른 둔화는 열 균열과 노치의 형성을 의미하며, 이는 조기 절삭 날 파손, 작업물 손상, 불량 표면 품질 및 과도한 물결 모양으로 이어집니다. 일반적으로 균형 잡히고 날카로운 절삭 날을 유지하는 정상적인 측면 마모가 달성해야 할 목표입니다.

가공 과정은 최소한 세 가지 유형의 과정으로 나누어져야 합니다: 거칠게 가공, 반마무리, 그리고 마무리, 때때로 초정밀 가공(주로 고속 가공 응용을 위해)도 포함됩니다. 잔여 밀링은 물론 마무리를 준비하기 위해 반마무리 후에 수행됩니다. 각 과정에서 다음 과정에 대해 균일하게 분포된 여유를 남기는 것이 중요합니다. 공구 경로 방향과 작업 부하가 빠르게 변화하지 않는 경우, 공구 수명을 연장하고 예측 가능하게 만들 수 있습니다. 가능하다면, 마무리 과정은 특수 목적의 기계 공구에서 수행되어야 합니다. 이는 짧은 디버깅 및 조립 시간 내에 금형의 기하학적 정확성과 품질을 향상시킵니다.

거칠게 가공하기: 원형 인서트 엔드 밀, 볼 엔드 밀, 그리고 큰 팁 반경을 가진 엔드 밀.

반가공: 원형 인서트 엔드 밀(직경 10-25 mm 범위의 원형 인서트 엔드 밀), 볼 엔드 밀.

마감: 원형 인서트 엔드 밀, 볼 엔드 밀.

잔여 물질 밀링: 원형 인서트 엔드 밀, 볼 엔드 밀, 스트레이트 엔드 밀.

특정 공구 크기, 플루트 형태 및 등급 조합, 절단 매개변수 및 적절한 밀링 전략을 선택하여 절단 프로세스를 최적화하는 것은 매우 중요합니다.

가공 과정에서 가장 중요한 목표 중 하나는 각 공정에서 각 공구에 대해 균일하게 분포된 가공 여유를 만드는 것입니다.

이것은 서로 다른 직경의 도구(가장 큰 것부터 가장 작은 것까지)를 사용해야 함을 의미하며, 특히 거칠게 가공하고 반마무리하는 과정에서 그렇습니다. 모든 작업에서 기본 기준은 각 작업에서 금형의 최종 형태를 가능한 한 가깝게 근사하는 것입니다.

각 공구에 대해 균일하게 분포된 가공 여유를 제공하면 일관되게 높은 생산성과 안전한 절삭 프로세스를 보장합니다.

ap/ae(절삭 깊이/방향 깊이)가 일정하게 유지될 때, 절삭 속도와 이송 속도도 일관되게 높은 수준으로 유지될 수 있다.

이로 인해 절삭 가장자리에서 기계적 작용과 작업 부하의 변동이 최소화되어 열과 피로가 감소하고, 그 결과 도구 수명이 증가합니다.

후속 작업이 반가공 작업, 특히 모든 가공 작업인 경우, 무인 또는 부분 무인 가공을 수행할 수 있습니다.

지속적인 가공 여유는 고속 절삭 응용 분야의 기본 기준이기도 합니다.

지속적인 가공 여유의 또 다른 유익한 효과는 기계 공구 구성 요소—가이드웨이, 볼 스크류 및 스핀들 베어링—에 대한 최소한의 부정적인 영향입니다.

사각 어깨 엔드 밀을 사용하여 캐비티의 거친 밀링을 수행하는 경우, 반마무리 단계에서 많은 양의 단계별 절삭 여유를 제거해야 합니다.

이로 인해 절삭력이 변화하여 공구가 휘어질 수 있습니다. 그 결과 마감에서 고르지 않은 가공 여유가 발생하여 금형의 기하학적 정확성에 영향을 미칩니다.

사각 어깨 엔드 밀(삼각형 인서트 포함)을 사용하면 팁 강도가 약해 예측할 수 없는 절단 효과가 발생합니다.

삼각형 또는 다이아몬드 모양의 인서트는 더 큰 방사형 절단력을 생성하며 절단 날이 적기 때문에 경제성이 떨어지는 거칠게 가공하는 도구입니다.

반면, 원형 인서트는 다양한 재료와 다양한 방향으로 밀링할 수 있습니다. 이를 사용하면 인접한 공구 경로 간의 전환이 더 부드러워지고 반가공을 위한 기계 가공 여유가 더 작고 균일하게 남습니다.

원형 인서트의 한 가지 특징은 가변 칩 두께를 생성한다는 것입니다. 이는 다른 대부분의 인서트보다 더 높은 이송 속도를 사용할 수 있게 해줍니다.

원형 인서트의 주요 절단 모서리 각도는 거의 0도(매우 얕은 절단)에서 90도까지 다양하여 매우 부드러운 절단 작용을 발생시킵니다. 최대 절단 깊이에서 주요 절단 모서리 각도는 45도이며, 외부 원을 따라 직벽을 윤곽 절단할 때는 90도입니다.

이것은 또한 원형 인서트 공구가 높은 강도를 가지는 이유를 설명합니다. 절삭 하중이 점진적으로 증가하기 때문입니다. 거칠게 가공하고 반거칠게 가공할 때는 항상 원형 인서트 엔드 밀을 사용해야 합니다. 적절한 프로그래밍을 통해 원형 인서트 엔드 밀은 볼 엔드 밀을 대체할 수 있습니다.

런드 인서트는 낮은 런아웃과 결합된 미세하게 연마된 인서트, 긍정적인 경사각, 그리고 가벼운 절삭 플루팅 프로파일을 통해 반마무리 및 일부 마무리 작업에도 사용할 수 있습니다.

절단에서 실제 또는 유효 직경에 대한 유효 절단 속도의 기본 계산은 항상 중요합니다.

테이블 이송은 주어진 절단 속도에서 스핀들 속도에 따라 달라지므로, 유효 속도가 계산되지 않으면 테이블 이송이 잘못 계산됩니다.

도구의 공칭 직경 값(Dc)을 절단 속도를 계산할 때 사용하면, 절단 깊이가 얕을 때 유효 또는 실제 절단 속도는 계산된 속도보다 훨씬 낮아질 것입니다.

이것은 원형 인서트(특히 소구경 범위에서), 볼 엔드 밀, 그리고 큰 팁 반경을 가진 엔드 밀과 같은 도구에 적용됩니다. 결과적으로, 계산된 이송 속도도 훨씬 낮아져 생산성이 심각하게 감소합니다. 더 중요한 것은, 도구의 절삭 조건이 그 능력과 권장 적용 범위 이하라는 것입니다.

3D 절단을 수행할 때, 절단 직경은 다양하며 금형의 기하학과 관련이 있습니다.

이 문제에 대한 한 가지 해결책은 금형의 가파른 벽이 있는 영역과 부품의 얕은 기하학적 영역을 정의하는 것입니다. 각 영역에 대해 특화된 CAM 프로그램과 절단 매개변수를 개발함으로써 좋은 타협과 결과를 얻을 수 있습니다.