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” 기계공작법에서 브로칭이라는 가공법도 있던데 우리 회사는 안 쓰나요?.
” … 응 “
▶ 브로칭(Broaching) 의 개요
브로칭이 대략 어떤 의미를 가지고 있는지 들어만 봤거나 제대로 이해하지 못하는 설계자들이 많다는 것을 깨달았다.
이에 간단히 설명했다고 했지만 설계자들의 선임들에게 물어보는 것이 훨씬 이해가 빠를 수 있다. (선임이 안다는 가정 하에)
브로칭은 일관되고 연속적이며 정확한 방식으로 작업물에서 재료를 제거하는 가공 공정입니다. 이 공정은 다양한 크기의 이빨을 가진 도구를 사용하여 작업물을 지나갈 때마다 정확한 양의 재료를 절단합니다. 브로칭은 선형 및 회전 브로칭의 두 가지 주요 유형이 있으며, 선형 브로칭이 더 일반적입니다. 브로칭은 특히 독특한 형태의 정밀 가공에 사용되며, 원형 및 비원형 구멍, 스플라인, 키웨이, 평면 등을 가공하는 데 일반적으로 사용됩니다. 브로칭 공정은 내부 브로칭과 외부 브로칭에 따라 달라지며, 내부 브로칭은 더 복잡하며 작업물을 고정시키고 브로치를 작업물 내부로 내려 보내는 공정을 포함합니다. 브로칭은 높은 생산량을 요구하는 부품의 생산에 주로 사용되며, 가장 좋은 재료는 26과 28 Rockwell C 사이의 경도 등급을 가진 것입니다. 브로칭 기계에는 수평, 수직, 내부, 외부, 회전, 선형 브로칭 기계가 있으며, 이러한 기계들은 각기 다른 용도와 작업에 맞게 설계되었습니다. 브로칭의 장점으로는 매우 높은 생산 속도, 높은 치수 및 형상 정확도, 한 번의 스트로크로 거친 가공과 정밀 가공을 모두 수행할 수 있으며, 대량 생산에 적합하고 경제적입니다. 또한, 브로칭은 내부 또는 외부 표면 마감에 사용될 수 있으며, 이 공정에서는 ±0.0075mm의 허용 오차와 약 0.8 마이크론의 표면 마감을 얻을 수 있습니다.
이제 우리가 알아야 할 브로칭(Broaching)이란 아래와 같다.
- 이빨이 달린 도구인 브로치(Broach)를 사용하는 가공 공정
- 선형 브로칭이 일반적인 공정
- 회전 브로칭
- 높은 생산속도, 치수 정확도, 가공 정도가 우수하다. 0.8미크론의 표면 마감도 얻을 수 있다.
▶ 설계 시 주의해야 할 일반 설계 규칙
1. 입구 및 출구 표면
• 제품 디자인은 부품의 쉬운 위치 결정과 고정을 허용해야 합니다.
→ 부품을 쉽게 고정할 수 없으면 가공 시간이 불필요하게 길어지고 이는 추가 비용으로 이어질 수 있으니 주의하도록 하자.
• 가공 영역에 대한 표면 구성은 사각형이고 상대적으로 평평해야 합니다.
→ 가공 부위가 불규칙하면 도구가 제대로 접촉하지 못해서 가공 정밀도가 떨어지므로 평면 유지에 주의하도록 하자.
• 가공 중 부실한 지지를 방지하기 위해 분할선과 게이트의 위치를 피해야 합니다.
→ 분할선이나 게이트 위치가 부적절하면 가공 중 부품이 움직일 수 있으니, 가공 효율성을 위해 이들의 위치 선정에 신중을 가해야 한다.
• 설계자는 부품이 어떻게 지지되고 유지되는지 시각화 하고, 이러한 영역에서 불규칙하거나 일관성 없는 표면의 가능성을 피해야 합니다.
→ 불규칙하거나 기울어진 표면은 내부 브로칭 시 완성된 홀의 정확성에 영향을 미치는 측면 힘을 발생시킬 수 있다.
2. 재고 허용량
• 단조 부품은 가능한 한 근접한 치수로 유지되어야 하며, 브로칭 도구의 과부하를 피하기 위해 최소한의 마무리 재고를 허용해야 합니다..
→ 단조품 가공할 땐, 너무 많은 재고를 남기면 브로치가 과부하 걸려서 망가질 수 있다.
• 주물과 차가운 펀칭 구멍은 깨끗한 표면을 만들기 위해 더 큰 재고 허용량이 필요합니다.
→ 주물이나 펀칭 구멍을 다룰 땐 재고를 좀 넉넉하게 두는 편이 훨씬 낫다.
3. 벽면 섹션.
• 가공력을 받는 벽에 대해 가능한 얇은 벽면 부분을 피하고 균일한 두께를 유지하는 것이 좋습니다.
→ 얇은 벽면은 가공 중에 쉽게 휘거나 부러질 수 있으니까 두께는 되도록 고르게 맞춰야 한다..
4. 부품 계열.
• 설계자는 여러 부품이 동일한 브로칭 도구와 가능하다면 같은 고정 장치를 사용하도록 부품을 설계해야 합니다.
→ 동일한 도구랑 고정 장치로 여러 부품을 가공할 수 있으면, 시간이랑 비용을 엄청 아낄 수 있다.
5. 둥근 구멍
• 시작 구멍은 주조, 펀칭, 보링, 드릴링, 화염 절단, 열 피어싱으로 만들 수 있습니다..
→ 시작 구멍을 만들 때는 방법이 꽤 많다. 상황에 따라 적당한 방식을 고르도록 하자.
• 드릴이나 보링으로 구멍을 뚫을 때는 38mm 직경에 대해 0.8mm의 재고를, 더 큰 구멍에는 1.6mm를 고려하세요.
→ 드릴로 구멍을 뚫을 때는 여유분을 꼭 챙기자. 나중에 골치 아파질 수도 있다.
• 주조로 만든 구멍을 브로칭 할 때는 각도, 표면 질감, 크기 변화를 고려해야 합니다.
→ 주조 구멍을 가공할 때에는 구멍이 깔끔하게 마무리될 수 있도록 세세한 부분까지 신경쓰도록 하자.
• 긴 구멍은 정확도를 높이고 비용을 줄이기 위해 리세스(recess) 처리를 해야 합니다.
→ 긴 구멍을 가공하면 비용도 많이 들고 정확도도 떨어지는데, 이걸 리세스 처리하면 그런 문제들을 좀 줄일 수 있다.
▶ 마치며
오늘은 설계할 때 브로칭 작업에서 흔히 저지를 수 있는 실수나 주의 해야 하는 방법 중 몇 가지를 설명하였다.
브로칭(broaching)이 정확이 뭔지 알고 싶은 분들은 기계공작 카테고리 내의 브로칭 포스트를 참조하면 좋다.
브로칭(broaching) 설계 규칙의 추가 내용은 브로칭(2), 브로칭(3) 를 참조하자.
읽어주셔서 감사합니다.