마이크로툴의 도전과 약속

Jun 28, 2023

직경이 1밀리미터 이하인 절단 도구를 만드는 것은 어렵습니다. 그러한 도구를 사용하는 것도 어려운 일입니다. 그러나 방정식의 양쪽이 올바르게 작동하면 결과는 놀랍습니다. 현미경 없이는 완전히 평가할 수 없는 작은 특징입니다. 그리고 응용 프로그램이 증가하고 있습니다.

플로리다 주 세이프티 하버에 위치한 Mastercut Tool Corp.의 신규 사업 개발 관리자인 Uwe Heinrich는 "마이크로 도구는 모든 산업 분야에서 매우 중요한 역할을 한다"고 말했습니다. Heinrich는 인쇄 회로 기판, 의료 및 치과 장비, 임플란트와 같은 명백한 예 외에도 유리 절단용이 아니라 부품 생산에 필요한 작은 금형 제작용 광학 장치를 지적했습니다.

독일 발츠하임에 본사를 둔 Ceratizit Group의 R&D 관리자인 Oliver Rapp은 Ceratizit 고객이 주로 의료, 기계 제작 및 보석 산업에서 마이크로 도구를 사용하고 있다고 말했습니다. 뉴욕주 Marcy 소재 Advanced Tool Inc.의 사장 겸 CEO인 Sherry DePerno는 자동차 및 항공우주용 연료 노즐과 보안 패스너가 마이크로 공구 시장에서 큰 부분을 차지한다고 말했습니다.

미시간 주 블룸필드 힐스에 있는 ARCH Cutting Tools의 전략 계정 수석 관리자이자 솔리드 라운드 공구 국내 제품 전문가인 Brent Broderick도 이에 동의했습니다. 그는 항공우주 분야에서 인코넬과 스테인리스강 패스너가 또 다른 중요한 용도라고 덧붙였습니다. Broderick은 또한 마이크로 드릴링이 "거의 최대화"되었기 때문에 엔드밀이 가장 빠르게 성장하는 도구 유형이라고 말했습니다. 게다가 "점점 더 많은 회사들이 엔드밀을 드릴링 공구로 사용하기 시작했습니다." 그는 카운터보어가 있는 작은 구멍과 같은 기능의 경우 공구 기술과 공작 기계의 발전으로 특수 엔드밀을 사용하여 카운터보어와 결합된 구멍을 삽입하고 보간하는 것이 가능해졌다고 설명했습니다. Heinrich는 밀링이 드릴링보다 더 정확한 구멍을 생성할 수도 있다고 덧붙였습니다. 물론 스레딩은 이러한 도구의 또 다른 핵심 작업입니다.

이 빠른 조사는 의료용 임플란트의 티타늄 및 크롬 몰리브덴부터 항공우주 노즐의 인코넬에 이르기까지 각각의 고유한 응용 분야에 대해 도구 형상과 재료를 가장 잘 최적화하는 방법이라는 도구 제작자의 중요한 과제를 지적합니다.

Heinrich가 설명했듯이 "가공의 핵심은 항상 특정 재료의 가공 특성을 이해하는 것입니다. 예를 들어 알루미늄은 상당히 부드럽기 때문에 상당히 쉬울 것입니다. 그러나 가공 특성으로 인해 일반적으로 조립과 같은 문제가 발생합니다. 칩이 실제로 플루트의 일부에 떨어지게 되고 시간이 지남에 따라 절삭날의 선명도가 떨어지게 됩니다." 이로 인해 부품의 표면 조도가 손상되고 공구가 빠르게 파손될 수 있습니다.

하인리히는 이를 탄성 계수가 낮은 티타늄과 대조했습니다. "열이 칩에서 배출되지 않기 때문에 진동이 많고 일반적으로 열량이 3배 더 많습니다. 따라서 진동을 줄이는 기하학적 구조와 차폐할 수 있는 코팅을 갖춘 매우 견고한 마이크로 공구가 필요합니다. 과도한 더위에 대비하세요."

간단히 말해서 Heinrich는 고품질 마이크로 공구 제작에 있어 네 가지 중요한 매개변수를 확인했습니다. 첫째, 공작물의 가공특성을 수용할 수 있는 기하학적 설계가 필요하다. 둘째, 가장 적합한 초경 등급을 식별해야 합니다. 셋째, 가능한 최상의 표면으로 공구를 연마하십시오. 그리고 마지막으로 "적절한 코팅으로 마무리하세요." 지르코니아로 만든 치과 임플란트의 경우 가장 좋은 코팅은 "CVD를 통해 탄화물 기판에 탄소 결정(즉, 다이아몬드)을 성장시키는 것"이라고 그는 덧붙였습니다. 금속 절단 응용 분야에는 완전히 다른 PVD 코팅이 있을 수 있습니다.

이 분야의 모든 주요 기업은 표준 제품을 보유하고 있지만 맞춤화가 일반화되고 있습니다. Broderick은 깊이가 0.020"(0.5mm)인 형상을 절단해야 하는 예를 제시했습니다. "우리는 길이가 2mm인 표준 공구에 비해 절단 길이가 25~30,000분의 1인 공구를 설계합니다. " 이는 주어진 직경에 대해 더 긴 절단 길이를 가진 공구가 더 약하고 모든 것이 동일하기 때문입니다. 그리고 마이크로 공구는 본질적으로 "부드럽고 부서지기 쉽습니다"라고 Broderick은 말했습니다. "특정 공구를 만들 수 있다면 응용 프로그램을 사용하면 표준 기성 제품보다 훨씬 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 경우가 많습니다."