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[기술특집]기상 연마에 의한 고정도 프레스 금형의 수동 다듬질 없는 공법

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[헬로티]


스미요시 타카미츠(住吉 貴允), 마스다 타케미츠(益田 武光), 타나카 요시노리(田中 美德), 마스자와 시게토시(增澤 重敏) 日産자동차


1. 서론


동사에서는 ‘기술의 닛산(日産)이 인생을 재밌게 만든다’를 내걸고, 인텔리전트 모빌리티라는 대응을 통해 ‘자동차를 단순한 이동 수단에서 당신을 설레게 하는 존재로 진화시킨다’는 활동을 하고 있다. 


또한 설레게 하는 매력적인 자동차에 있어 참신한 디자인은 중요한 팩터로, 세부에 이르기까지 자유롭고 대담한 조형 디자인을 실현하기 위해 프레스 금형의 표면 품질과 기계가공 정도 향상에 대한 요구는 높아지고 있다. 


CAD 데이터대로 프레스 금형을 현물 100% 재현하기 위해서도 기계가공 정도의 영향은 크다. 또한 최근 차량 경량화 기술로서 알루미늄재를 사용하는 케이스가 증가, 금형 표면 품질의 요구 수준이 높아지고 캐릭터 라인의 R도 작아지는 경향에 있다.


이 글에서는 이들 요구에 대응하기 위한 기상 연마에 의한 수동 다듬질 없는 공법에 대해 소개한다.


2. 배경


고난이도 캐릭터 라인의 R과 알루미늄재 사용의 디자인면에 대해, 기존의 가공 기술을 구사해 대응을 실시한 결과, 기존의 1/2의 표면조도를 얻을 수 있었다. 


그러나 깨지기 쉽고 상처 입기 쉬운 알루미늄재로는 패널 취득 시, 기술자 수준의 연마작업이 필요하게 되어 기존 기술로는 불충분하며, 게다가 표면조도 향상을 위한 새로운 기술이 요구되고 있다.


이에 보통의 공구에 의한 절삭가공에서 숫돌입자를 사용한 연삭가공(폴리싱)으로 전환, 표면조도 향상을 목적으로 실시한 사례에 대해 소개한다.(그림1)



3. 숫돌의 선택


숫돌의 사양은 마모에 의한 영향을 고려해 다이아몬드의 전착숫돌로 하고, 형상은 외경 Ø14mm로 노즈 R 30mm, 메시를 #100으로 했다. 


또한 가공오차 이하가 되는 3~5μm의 절삭값은 댐퍼식 아버 사용으로 흡수시키기로 했다. 테스트 피스는 사용 빈도가 높은 FC250(500×100mm)를 준비, 보통의 다듬질가공 상태를 재현했다(그림 2).



4. 실력 조사



처음으로 대략적인 조건을 찾아내기 위해 몇 가지 패턴의 검증 실험을 실시했다(그림 3). 숫돌의 조건과 댐퍼식 아버의 최고 회전인 5,000min-1에서 9패턴의 조건으로 실험을 한 결과, 회전수 1,000min-1 이하, 삽입량 2.0mm 이상(면압 500gf 상당)의 조건에서 연삭 범위의 마지막까지 연삭 눈이 있는 것을 확인할 수 있었다(표 1). 



5. 최적 조건의 선정


앞에서 말한 조건에서 최적 조건을 결정하기 위해 더 세밀하게 8패턴으로 검증한 결과, 목표대로 면조도는 좋아지지 않았다(표 2). 요인으로서 주속 또는 면압 등이 생각되며, 우선은 주속 제로 부분의 끄는 현상을 없앤 경우의 연삭성을 확인하기 위해 5Rad의 각도를 붙인 고정 5축가공으로 하고(그림 3), 



5,000min-1(주속 82m/min) 6패턴의 추가 실험을 실시했다(표 3). 그 결과, 목표로 하는 면조도 0.5μm까지 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 주속 또는 면압의 증가 중 어느 쪽인가가 영향을 미치고 있다고 생각된다.



6. 맺음말


이번 실험에 의해 연삭공구를 사용한 기상 연마에 의해 수동 다듬질 없는 공법 실현에 한걸음 가까이 갈 수 있었다. 앞으로 더욱 숫돌의 메시, 면압, 주속, 절삭수의 종류 등에 의한 차이를 검증 실험해, 연삭성에 대한 영향을 명확화하고 최적의 조건을 찾아냄으로써 실제 금형에 대한 조기 적용 실현을 위해 노력할 것이다.


[감사]

이번 실험에 있어 요구 사양대로 숫돌을 제작해 주고, 기술적 조언 등을 해주신 ㈜니톨렉스 및 세이코(精工)산업(주), 야기시타(柳下)기연(주)에 감사를 드립니다. 










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