리니어 기술 요소로써 냉간 롤링

지금까지 냉간 성형은 리니어 기술의 정밀 기능 요소로 정밀절삭 가공 전에 이루어지는 프리 머시닝 공정이었다. 하지만 혁신적인 공구 디자인을 채용한 냉간 롤링 시스템을 통해 바로 장착할 수 있는 리니어 제품을 제작할 수 있게 되었다.

옌스 분더리히: Profiroll 판매 이사, 미하엘 크리프너: Profiroll 프로젝트 엔지니어

우리는 일상적으로 생활 도처에서 반복작업을 위한 솔루션을 쉽게 접할 수 있다. 모터의 회전 운동을 효율적이고, 신속하고, 정밀한 직선 운동으로 전환하는 것으로, 공작 기계의 포지셔닝 축, 근접 센서로 열리는 차량 후미의 트렁크 리드, 그리고 디스크의 프로파일로 센싱 헤드를 안내하는 블루레이 플레이어 등이 그것이다. 각 어플리케이션의 핵심은 다양한 크기의 기능 구성품 설계 시 속도, 정밀성 또는 견고성이다. 사다리꼴 나사 스핀들은 단면의 깊이가 깊어 축 방향 힘에 견고하고, 부분적으로는 다줄성에 의해서도 형성되는 피치가 커서 회전 당 높은 피드를 생성한다. 사다리꼴 나사 스핀들은 대부분 냉간법으로 제조되는데, 이 제조법이 생산량을 늘리는데 유리하다. 스핀들은 거의 열간 처리를 하지 않고 미터법 나사와 함께 냉간 롤링의 시스템을 적용하며 직경에 큰 공차가 적용되지 않으므로 제작에 표준 기계를 사용해도 충분하다.

볼 스크류가 정확도 등급 C5를 달성하다

리니어 기술 요소로써 냉간 롤링 Profiroll
자동차 분야에서 냉간 롤링한 특수 나사를 점점 많이 사용하는 추세이다

볼 스크류에 대한 요건은 완전히 다르다. 볼 스크류는 지지하는 요소(볼)의 수가 많아 큰 힘을 수용할 수 있다. 따라서 전체 길이를 기준으로 수 마이크로미터 범위의 피치 정확도를 지닌 볼 스크류를 사용할 수 있다. 무엇보다 프리텐션을 통해 유격이 없기 때문에 볼 스크류는 공작 기계의 피드축 영역과 수많은 포지셔닝 어플리케이션 영역에서 선호한다. 지금까지 볼 스크류는 대부분 정확도 등급 C7 ~ C10으로 냉간 성형되었다. 요즘은 프로파일 시스템을 이용하여 C5의 정확도가 안정적으로 유지된다. 이는 300mm당 ± 23μm의 정확도에 해당한다. 여기서 특별한 과제는 열처리인데, 열처리는 대부분 유도성으로 이루어지고 전체 볼 스크류의 비틀림을 초래한다. 일반적인 견해와 달리 이러한 현상은 래디얼 런아웃에서만 나타나는 것이 아니다. 오히려 레이스가 변하고, 스핀들은 짧아지며 동시에 외경이 커진다. 그런 점에서 시스템상의 비틀림을 보상하기 위해 최대한 안정성이 뛰어난 특수 공구와 연동하여 냉간 롤링을 위해 열적으로 안정된 기계를 사용하는 것이 특히 중요하다. 기계의 힘 생성은 회전 운동으로부터 냉간 성형을 위한 큰 힘을 만들어내기 위해 전자 기계식 리니어 기술을 기반으로 한다. 오늘날은 열 성장을 최소화하기 위해 고정밀 어플리케이션에서는 이전에 사용하던 유압 장치를 피하고 있다. 동시에 수학적으로 특수하게 보정되는 공구가 정밀성을 책임지고 있다.

새로운 프로파일은 냉간 롤링이 가능해야 했다

견해마다 다르지만 요즘은 자동차 분야에서 특수 스레디드 스핀들을 점점 많이 사용하는 추세이다. 운전자들은 어시스턴트 시스템과 보조 시스템을 많이 요구하고 있으며, 벤딩 라이트나 트렁크 리드의 자동 개방장치에서도 이런 시스템이 필요하다. 많은 제조사들이 부품 수가 많아 이러한 어플리케이션 스펙트럼에 맞춘 새로운 프로파일을 개발하고 있으며, 비용면에서도 냉간 롤링이 유리하다. 사다리꼴 나사 스핀들이나 볼 스크류보다 이번 경우는 높은 출력이 더 중요하다. 스핀들은 바로 롤링되고 다음 단계에서 사용 길이로 절단한다. 또한 자동차 수명과 차내 소음에 대한 요건도 매우 까다롭다. 제작 시 프로세스 모니터링 장치를 이용하여 오류 공차가 근소한 순수한 인라인 기계이다. 볼 스크류와 특수 스레디드 스핀들은 주로 프로파일의 고정밀 모델 라인에서 제작한다.

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소량 어플리케이션을 위해 최신 전자 기계식 구동 컨셉트를 채용한 풀 CNC 냉간 롤링 시스템