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첨단공구

첨단공구(Advanced Cutting Tools)는 기존 절삭공구의 성능과 품질을 꾸준히 점진적으로 높여(Advanced) 경도와 강도가 큰 난삭재의 가공시간을 단축하여 제조업의 생산성을 향상시키고, 가공한 부품의 정밀도와 표면거칠기(표면조도) 등을 향상시켜 품질과 성능을 높임과 동시에 가공 후 연마 등의 후속 공정을 생략, 부품의 Q.C.D.(Quality, Cost, Delivery) 경쟁력 강화에 기여할 수 있는 절삭공구로 정의

최근 자동차, 항공 등 수송산업을 중심으로 부품의 경량화와 고강도화를 통해 각종 환경규제에 대응하기 위해 사용이 급증하고 있는 500Hv 이상의 고장력강, 복합재료 등과 같은 난삭 신소재의 고효율 가공을 위한 절삭공구를 말함

난삭재

난삭재(難削材, difficult-to-cut materials)란 Ti합금, 초내열합금 등과 같이 재질 그 자체가 가공하기 어려운 재료, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 등의 신소재와 같이 절삭 데이터가 없어 피삭성이 불명확한 재료, Mg 등과 같이 발화·인화하기 쉬운 재료를 말함

난삭재는 한층 높은 경량·고강도·내열성이 요구되는 항공·우주, 원자력, 연료전지, 하이브리드 자동차 등에서 많이 사용되며 최근 그 수요가 급증

난삭재의 주요 응용산업
항공기(aircraft) 항공기(aircraft)
  • Al합금
  • Ti합금
  • CFRP(탄소복합재)
Jet engine(aircraft) Jet engine(aircraft)
  • Inconel(내열합금)
  • Hastloy(내열합금)
  • STS(내식·내열합금)
Hybrid 자동차 Hybrid 자동차
  • CGI(고강도주철)
  • Ceramics
  • 내열합금
Engine Engine
  • CGI(고강도주철)
  • Ceramics
  • 내열합금
원자로 원자로
  • STS(SUS)
  • Inconel
  • 내열합금
연료전지 연료전지
  • 탄소
  • Ceramics
  • Cu합금
IT기기, 휴대전화 IT기기·휴대전화
  • Mg합금, Ceramics
  • Cu합금, 유리
  • 단결정 Si, Ni
의료분야 의료분야
  • Ti합금
  • Ceramics
  • STS(SUS)
최근 수요가 증가하고 있는 CFRP, CGI(Compacted Graphite Iron, 고강도 흑연주철), 인코넬 및 Ti합금 등 난삭재의 정밀가공을 위한 첨단화된 절삭공구 개발이 활발하게 진행되고 있음

난삭재인 Inconel 718(HRC 45)의 가공 사례와 같이 기존의 절삭공구는 이송이 없음에도 단시간에 공구가 파손되는 반면, 첨단공구는 높은 이송속도에서 장시간 사용하여도 절삭공구가 파손되지 않음

기존 절삭공구와 첨단절삭공구에 의한 난삭재 가공사례
절삭공구용 재료의 경도와 절삭 가능 공작물의 경도 관계
난삭재와 같은 고경질 피삭재는 매우 단단하여 절삭공구의 마모가 심하고, 열전도율이 낮아 가공시 매우 높은 열이 발생되어 피삭재와 절삭공구가 반응하기 쉬우므로 경도가 낮고 고온 화학안정성과 내용착성이 낮은 고속도강공구와 같은 범용공구로는 가공이 곤란함

­ 절삭공구용 재료(Tool materials)의 경도는 공작물(Workpiece)의 경도보다 4배 이상 커야만 가공이 가능함. 경도가 낮은 범용재료(170Hv 이하)는 고속도강공구(700Hv 정도)와 같은 범용공구로도 충분히 가공할 수 있지만, 경도가 큰 CFRP, 인코넬을 비롯한 고경질 재료(500Hv 이상)는 초경합금공구(2,000Hv 정도)로도 가공이 곤란함