브로치 가공된 사각 보어는 드라이브 허브에서 가장 쉬운 형상처럼 보이지만, 샤프트가 들어가지 않는 순간까지는 그렇습니다. 2023년 11월, 밸브 드라이브 부품 제조사로부터 접수된 Job 260616007은 이전 공급업체가 수작업으로 조립하고 중력으로 낙하하는 방식으로 생산한 흑색 아노다이징 처리된 허브를 납품했습니다. 사각 치수는 보어 입구에서는 정확했지만 끝에서는 틀렸고, 일부 부품에서는 플랫이 회전되어 사각 샤프트가 완벽하게 맞았음에도 플랜지 구멍 패턴과 잘못 정렬되어 조립이 잘못된 위치로 돌아갔습니다.
사진의 허브는 후속 주문의 생산 부품입니다. AL6061-T6 트윈 플랜지 허브로, 하나의 밀링-턴 설정에서 선삭 및 마감되었으며, 본체 전체에 브로치 가공된 사각 보어, 각 플랜지에 6개의 구멍, 끝 부분의 고정 홈, 방사형 교차 구멍, 흑색 아노다이징 마감, 그리고 플랜지 사이의 본체에 레이저 마킹이 되어 있습니다. 브로치 가공된 사각 보어는 부품의 작동 여부를 결정하는 형상이며, 가공 후에는 수정할 수 없는 유일한 형상입니다.
네 가지 작업이 있으며, 사각 보어가 동력을 전달하는 역할을 합니다.
사각 보어는 샤프트를 받아 토크를 전달합니다. 키가 있는 원형 보어도 동일한 역할을 할 수 있지만, 사각 보어는 샤프트를 네 가지 위치로 인덱싱할 수 있으며 키, 키웨이 또는 별도의 잠금 장치가 필요하지 않습니다.
두 개의 플랜지는 조립품을 위치시킵니다. 두 플랜지 패턴 모두 동일한 간격으로 인덱싱되며, 각 플랜지의 6개 구멍은 짝이 되는 볼트 패턴과 정렬되어야 합니다. 이는 두 패턴이 두 개의 별도 설정이 아닌 하나의 데이터에서 드릴링되어야 함을 의미합니다.
고정 홈과 방사형 교차 구멍은 조립품을 함께 고정합니다. 홈은 허브가 샤프트를 따라 미끄러지는 것을 방지하는 고정 링을 수용하고, 교차 구멍은 샤프트를 축 방향으로 잠그는 핀을 수용합니다.
아노다이징 필름과 레이저 마킹은 부품의 마감과 식별입니다. 둘 다 마지막에 적용되므로, 이전 작업에서 이미 설정된 공차를 고려해야 합니다.
원형 보어는 핀 게이지 또는 보어 게이지로 한 깊이에서 측정되며, 그곳에서 크기가 맞으면 리머 또는 보링 바가 일관된 원통을 절삭하기 때문에 나머지 보어 전체에서도 거의 항상 크기가 맞습니다.
사각 보어는 브로치로 절삭됩니다. 브로치는 계단식 절삭 이빨이 있는 긴 막대로, 파일럿 구멍을 통해 한 번 밀거나 당겨지며, 각 이빨은 이전 이빨보다 약간 더 깊게 들어갑니다. 따라서 플랫 간의 폭은 보어 전체 깊이에 걸쳐 이빨마다 점진적으로 결정됩니다. 스트로크를 따라 절삭 하중이 변하거나, 런 중에 공구가 마모되면, 보어는 입구 면과 출구 면에서 약간 다르게 됩니다. 부품은 입구에서는 검사를 통과하지만 끝에서는 실패하며, 이는 이 작업의 견적을 어렵게 만든 정확한 증상입니다.
이것이 이번 주문의 검사에서 얼굴만 측정하는 것이 아니라 보어 깊이의 세 곳에서 플랫 간의 폭을 측정하는 이유입니다. 얼굴에서는 균일하지만 출구에서는 0.02mm 다른 사각형은 여전히 얼굴 검사를 통과하지만 샤프트를 끼워 넣을 때 문제가 발생합니다.
플랜지 구멍 패턴에 대한 플랫의 각도 위치는 브로치에 의해 설정됩니다. 브로치가 어떤 클로킹으로 들어가든 완성된 부품은 그대로 유지됩니다. 왜냐하면 나중 작업에서는 부품 내부의 사각 보어를 회전시킬 수 없기 때문입니다.
이러한 허브에서는 특정 결과가 발생합니다. 사각 샤프트가 보어에 완벽하게 맞더라도 플랜지 패턴에 대해 자체 플랫이 잘못된 각도로 놓일 수 있습니다. 따라서 조립 볼트는 조여지지만 회전 위치가 잘못됩니다. 도면에 클로킹 공차를 명시하지 않으면, 작업자는 브로치가 플랜지 구멍에서 유도되는지 또는 가공된 플랫에서 유도되는지 추측해야 하며, 이 추측이 치수적으로 완벽하지만 기능적으로 잘못된 배치로 이어집니다.
수정은 비싼 것이 아니라 절차적인 것입니다. 파일럿 구멍을 드릴링하고 브로치를 플랜지 패턴을 드릴링한 것과 동일한 데이터에서 시작합니다. 이때 브로치가 회전하는 것을 방지하는 가이드 부싱을 사용합니다. 그런 다음 클로킹은 눈으로 추정하는 것이 아니라 게이지에서 플랜지 구멍과 비교하여 확인합니다.
절삭 이빨의 모서리 반경이 유한하기 때문에 어떤 브로치도 수학적으로 날카로운 내부 모서리를 절삭할 수 없습니다. 따라서 브로치 가공된 사각형의 모서리에는 반경이 있으며, 짝이 되는 사각 샤프트는 이에 맞게 릴리프 처리되어야 합니다. 그렇지 않으면 샤프트는 플랫이 아닌 모서리 반경에 접촉하여 앉는 대신 타는 듯한 느낌을 주며, 이는 플랫 간의 폭이 정확하더라도 간섭처럼 느껴집니다.
도면에는 보어에 허용되는 모서리 반경과 샤프트에 제공되는 릴리프가 명시되어야 합니다. 둘 다 추측에 맡기는 것은 치수 허용 범위 내에 있는 부품이 조립 시 거부되는 이유입니다.
외부 프로파일, 두 플랜지 면, 스텝 샤프트 및 고정 홈은 부품을 주축에 고정한 상태에서 한 설정에서 선삭됩니다. 한 설정은 두 플랜지를 서로 및 보어 축에 동심으로 유지하며, 이는 이 도면의 0.02mm 플랜지 동심도 요구 사항이 의존하는 것입니다.
각 플랜지의 6개 구멍은 선삭과 동일한 클램핑에서 밀링되며, 하나의 데이터에서 인덱싱되어 두 패턴이 축과 각도 참조를 공유합니다. 두 플랜지를 별도의 설정에서 드릴링하면 각 구멍은 도면과 일치하지만 서로 일치하지 않는 허브가 생성됩니다.
파일럿 구멍은 브로치가 따라가도록 설계된 직경으로 드릴링됩니다. 이를 초과하는 크기로 절삭하면 각 이빨이 의도보다 가벼운 절삭을 하게 되어 브로치가 절삭 대신 이동하게 되고, 결과적으로 보어는 출구에서 입구보다 넓어집니다. 이를 미달하는 크기로 절삭하면 이빨에 과부하가 걸리고 출구 면에 무거운 버가 발생합니다.
브로치는 각도 위치를 유지하는 가이드를 통해 삽입되며, 부품은 플랫이 도면에 그려진 대로 플랜지 패턴에 맞춰지도록 배치됩니다. 이 단계는 부품의 클로킹을 영구적으로 고정하는 단계이므로, 작업자는 완성된 부품이 아닌 설정을 확인하는 단계입니다.
브로치는 마지막 이빨 앞에 버를 밀어내고, 버는 출구 면에 쌓입니다. 출구 모서리는 도면에서 요구하는 챔퍼를 깨뜨리지 않고 디버링되며, 보어의 모서리 반경은 짝이 되는 샤프트가 릴리프 처리된 반경과 비교하여 확인됩니다.
허브는 흑색으로 아노다이징됩니다. 필름은 알루미늄 표면에서 밖으로도 자라나고 안으로도 들어가므로, 보어와 플랜지 구멍이 모두 약간 좁아지고, 아노다이징 라인은 어떤 치수가 맞춤에 중요하고 어떤 치수가 보호되는지 알려줍니다. 아노다이징 전에 맞았지만 후에 맞지 않는 부품은 보통 기계에서 잘못된 것이 아니라 여기서 문제가 발생한 것입니다.
식별 마크는 플랜지 사이의 본체에 적용되며, 사각형과 플랜지 패턴을 설정한 것과 동일한 데이터에서 참조되므로, 마크는 모든 부품에서 플랫에 대해 동일한 위치에 놓입니다. 흑색 아노다이징 표면에서는 마크의 대비가 가독성을 높이므로, 마크는 아노다이징 전 샘플이 아닌 완성된 부품에서 확인됩니다.
최종 검사는 세 가지 깊이에서의 플랫 간 폭, 플랜지 구멍 패턴에 대한 플랫의 클로킹, 플랜지 동심도, 홈 위치, 필름 및 마크를 포함합니다. 얼굴만 사각형을 검사하는 것은 잘못된 배치가 작업장을 떠나게 하는 유일한 검사 습관입니다.
| 검사 | 사양 | 1,600개 허브에 걸쳐 유지됨 |
|---|---|---|
| 입구 면의 플랫 간 폭 | 도면에 따름 | 측정된 세 가지 깊이 모두에서 밴드 내 |
| 중간 깊이 및 출구의 플랫 간 폭 | 도면에 따름 | 전체 보어에 걸쳐 밴드 밖으로 벗어난 부품 없음 |
| 플랜지 패턴에 대한 플랫의 클로킹 | 도면에 따름 | 모든 부품에서 플랜지 구멍과 비교하여 확인 |
| 플랜지 동심도 | Ø0.02 mm | 배치 전체의 두 플랜지 사이에 유지됨 |
| 구멍 인덱스, 두 플랜지 모두 | 동일한 간격 | 모든 볼트 패턴이 첫 번째 시도에 정렬됨 |
| 고정 홈 | 깊이 및 위치 | 느슨한 맞춤 없이 링이 안착됨 |
| 방사형 교차 구멍 | 샤프트를 통과 | 배치 전체에 걸쳐 위치함 |
| 아노다이징 | 흑색, 균일 | 배치 간 얼룩 또는 색상 변화 없음 |
| 레이저 마킹 | 도면에 따름, 선명한 대비 | 완성된 흑색 표면에서 읽기 가능 |
1,600개의 허브가 22일 만에 출하되었으며, 고객은 조립 시 수작업 조정이 없었고 라인에서 클로킹 오류가 없었다고 보고했습니다.
50개 시험 생산은 검사대에서는 통과했지만 게이지에서는 실패했으며, 원인은 파일럿 구멍이었습니다.
모든 시험 부품은 입구 면의 플랫 간 폭 밴드 내에서 측정되었습니다. 동일한 부품을 출구 면에서 측정했을 때, 폭은 0.02mm 넓었고 출구 모서리에는 무거운 버가 있었습니다. 브로치가 설계된 크기보다 파일럿 구멍을 0.04mm 더 크게 드릴링했는데, 이는 약간 더 큰 파일럿 구멍이 절삭 하중을 줄이고 브로치 수명을 연장할 것이라는 생각 때문이었습니다. 반대로, 제거할 재료가 적었기 때문에 이빨이 가볍게 절삭되었고, 브로치는 절삭에 의해 유도되는 대신 보어 내에서 이동할 수 있었으며, 마지막 이빨이 출구 끝에서 보어를 넓혔습니다.
생산에는 세 가지 변경 사항이 적용되었습니다. 파일럿 구멍 직경은 브로치의 요구 사항에 고정되었고 각 배치 첫 번째 부품에서 확인되었습니다. 브로치가 고정된 각도 위치에서 시작하도록 가이드 부싱이 추가되었습니다. 그리고 플랫 간 폭은 100개 부품마다 세 가지 깊이에서 측정되었으며, 이는 시험 부품의 편차를 단일 측정으로 포착했을 검사입니다.
시험 생산과 양산 사이에서 보어의 테이퍼가 사라졌고 출구 버가 디버링 문제가 되지 않았습니다.
| 방법 | 절삭 방식 | 깊이에 따른 크기 | 모서리 반경 | 클로킹 제어 | 적용 분야 |
|---|---|---|---|---|---|
| 프레스 브로치로 브로칭 | 계단식 공구가 파일럿 구멍을 통해 밀려 들어가며, 각 이빨이 가벼운 절삭을 함 | 이빨마다 결정되므로 보어를 따라 측정해야 함 | 작지만 절대 날카롭지 않음, 공구 모서리에 의해 설정됨 | 입구 가이드에 의해 고정됨, 절삭 후 변경 불가 | 사각, 스플라인 또는 형상 보어의 대량 생산, 여기서 사용된 방법 |
| 작은 커터로 사각형 밀링 | 모서리는 축소 직경 공구로, 플랫은 더 큰 공구로 절삭됨 | 일관됨, 공구 경로가 각 깊이에서 반복되기 때문 | 커터 직경에 의해 제한되며, 브로치 가공된 모서리보다 큼 | 고정구 및 프로그램에 의해 설정되므로 필요에 따라 회전하기 쉬움 | 프로토타입 및 단품, 또는 브로치에 너무 큰 사각형 |
| EDM으로 사각형 싱킹 | 전극으로 형상이 연소됨 | 깊이에 따른 공구 마모와 무관하게 일관됨 | 매우 작을 수 있음, 추가 비용 발생 | 전극에 의해 설정됨, 배치 간 조정 가능 | 경질 재료 또는 도면에서 허용하지 않는 반경의 사각형 |
실용적인 규칙: 형상이 반복되면 브로칭이 단위 비용에서 우수하고, 기하학적 형상이 아직 변경 중일 때는 밀링이 우수하며, 모서리 반경 또는 재료가 다른 두 가지를 배제할 때는 EDM이 우수합니다. 이 부품에서는 사각형이 모든 부품에서 반복되므로, 브로치는 첫 번째 주문 내에서 자체 비용을 회수했습니다.
브로치는 보어 깊이를 따라 이빨마다 점진적으로 절삭하기 때문입니다. 스트로크를 따라 절삭 하중이 변하거나, 런 중에 공구가 마모되거나, 파일럿 구멍이 브로치가 설계된 크기가 아니면, 플랫은 입구 면과 출구 면 사이에 몇 백분의 1mm 차이가 발생합니다. 보어 입구에서의 검사로는 이를 알 수 없으므로, 플랫 간의 폭은 여러 깊이에서 측정해야 합니다.
네, 프로토타입의 경우 보통 그렇게 합니다. 작은 커터가 모서리를 형성하고 더 큰 커터가 플랫을 제거합니다. 사각형이 크거나, 수량이 적거나, 기하학적 형상이 아직 변경 중일 때 잘 작동하지만, 모서리 반경은 실행할 수 있는 가장 작은 커터에 의해 제한되며, 모든 부품이 전체 공구 경로를 따르기 때문에 단위 비용이 높게 유지됩니다.
브로치 이빨의 모서리 반경에 의해 설정되며 0이 될 수 없습니다. 왜냐하면 날카로운 내부 모서리를 가진 절삭날은 즉시 파손되기 때문입니다. 도면에는 보어가 가질 수 있는 반경이 명시되어야 하며, 짝이 되는 사각 샤프트는 이에 맞게 릴리프 처리되어야 합니다. 샤프트가 날카롭게 남아 있으면 플랫이 아닌 모서리 반경에 접촉하여 플랫 간의 폭이 정확하더라도 간섭 맞춤처럼 느껴집니다.
플랜지 구멍을 참조하고 플랫의 각도 위치를 읽는 게이지를 사용하여 확인하며, 눈으로 보거나 샤프트를 끼워 확인하는 것이 아닙니다. 클로킹은 브로치 진입에 의해 고정되고 나중 작업에서는 보어를 회전시킬 수 없으므로 모든 부품에서 수행해야 합니다. 이 주문에서는 플랜지 인덱스와 플랜지 동심도와 함께 100% 부품에 대해 검사가 수행됩니다.
여섯 줄이면 브로치 가공된 사각 보어에 대한 거의 모든 논쟁을 해결할 수 있습니다:
허브는 모든 것이 하나의 축과 하나의 각도 위치를 참조하는 피처의 스택이며, 사각 보어는 각도 위치를 고정하는 피처입니다. 사각형을 올바르게 명시하면 나머지 부품은 일반적인 선삭 및 밀링 작업이 됩니다. 즉, 동심 플랜지, 정렬되는 구멍, 그리고 모든 부품에서 동일한 위치에 놓이는 마킹입니다.
PFT - 알루미늄 드라이브 부품의 선삭, 밀링-턴 가공, 브로칭 및 아노다이징, 프로토타입부터 양산까지. DFM 검토 및 당일 견적을 위해 도면을 보내주십시오.
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