자동차 종동 기어 경화강 정삭: 복합 브레이징 CBN 인서트로 가공 일관성과 공구 수명 개선

공구 수명 약 570% 증가 — 기존 설비와 절삭 조건, 가공 사이클을 유지한 등조건 교체 결과입니다.

프로젝트 배경과 과제

20CrMnTiH를 침탄 열처리한 자동차 종동 기어는 HRC 58–62의 경도를 가지며, 단면 및 외경 정삭에서 표면 품질과 치수의 반복 정밀도가 중요합니다. 기존 세라믹 인서트는 약 0.07 mm의 소여유량 절삭에서 뚜렷한 공구 자국, 마모 후 치수 변동, 빈번한 교체 문제를 보였습니다. 자동화 생산라인에서는 이러한 교체 주기와 품질 편차가 연속 운전의 안정성에 직접 영향을 줄 수 있었습니다.

UHD의 적용 전략

Henan UHD Ultrahard Tools는 속도 향상보다 기존 공정 안에서의 안정적인 정삭을 우선 목표로 설정했습니다. 복합 브레이징 CBN 인서트 UPN605은 CBN 복합층과 초경합금 모재 구조를 기반으로 내마모성과 경미한 단속 절삭에 필요한 내충격성을 함께 고려했습니다. 또한 소여유량 조건에 맞춰 절삭날 형상과 인서트의 기하 일관성을 관리하여, 장시간 가공에서 발생할 수 있는 치수 편차를 줄이는 방향으로 설계했습니다.

등조건 교체 방식의 현장 검증

도입 과정에서는 고객의 기존 장비, 건식 절삭 방식, Vc 130 m/min, ap 0.07 mm, f 0.08 mm/r 조건을 변경하지 않았습니다. 동일한 12초/개 가공 사이클에서 세라믹 인서트를 UHD UPN605으로 교체해 성능 차이를 확인함으로써, 공정 변경에 따른 추가 변수를 줄이고 현장 적용성을 검증했습니다.

적용 성과와 공정 가치

• 인서트 수명이 날당 150개에서 1000개로 증가해 교체 빈도와 관련 정지 시간을 낮추는 데 기여했습니다.
• 공구 자국이 줄고 표면 조도 변동이 완화되어 정삭 품질의 일관성을 높이는 데 도움이 됐습니다.
• 장주기 가공 시 치수 드리프트가 감소해 배치 생산의 공정 관리가 보다 수월해졌습니다.
• 공구 수명 예측 가능성이 높아져 무인 또는 저개입 자동화 생산라인에 적합한 운영 기반을 마련했습니다.

이 사례는 경화강 기어, 베어링 및 구동계 부품의 소여유량 정삭에서 CBN 인서트가 세라믹 인서트의 단순 대체를 넘어, 공구 수명과 가공 일관성을 함께 검토할 수 있는 실무적 선택지임을 보여줍니다.