카이젠스

이번에는 공작기계에 사용되는 칩컨베이어(Chip coveyor)에 대해 설명 드리겠습니다. 

칩컨베이어의 정의

칩컨베이어란, 공작 기계로부터 배출되는 칩과 쿨런트를 칩은 칩버켓으로, 

절삭유는 쿨런트 탱크로 분리 및 회수시키는 주변기기를 일컫습니다.

칩컨베이어의 종류

칩컨베이어는 칩을 분리하는 원리에 따라 아래와 같이 크게 5가지 방식으로 나뉩니다.

① 힌지타입 칩컨베이어 

② 스크래퍼타입 칩컨베이어 

③ 드럼필터타입 (드럼필터+힌지 또는 스크래퍼) 

④ 스크류(스파이럴)타입 칩컨베이어 

⑤ 마그네틱타입 칩컨베이어

칩컨베이어의 구조 및 원리

① 힌지타입 칩컨베이어

힌지타입 칩컨베이어는 가장 일반적인 칩컨베이어 구조입니다.

힌지식으로 연결된 플레이트가 가공 시 추락하는 칩을 받아 내어, 모터의 회전 방향대로 칩을 이동시켜 칩대차에 추락시키는 원리입니다. 절삭유를 보다 효율적으로 배출하기 위해 플레이트에 타공을 적용하는 방법 등, 여러 응용 방법이 있지만 

기본 원리는 동일합니다.

② 스크래퍼타입 칩컨베이어

스크래퍼타입 칩컨베이어는 힌지타입 칩컨베이어와 더불어 가장 일반적인 칩컨베이어 구조입니다.

컨베이어 바닥에 침전된 칩을, 모터의 회전 방향대로 움직이는 스크래퍼가 긁어 올리면서 칩대차에 추락시키는 원리입니다. 

기본적으로 힌지타입과 스크래퍼타입의 모터 회전 방향은 반대입니다.

③ 드럼필터타입 칩컨베이어 (힌지식 또는 스크래퍼식)

드럼타입 칩컨베이어는 칩컨베이어 내부의 드럼필터를 통해 미세한 칩까지 필터링된 절삭유를 배출시키는 칩컨베이어 입니다.

힌지타입, 스크래퍼타입 모두 적용 가능하며 일반 칩컨베이어와 달리 드레인라인이 없어 작업자가 일일이 펀칭박스를 청소할 수고가 없습니다.

③ 드럼필터타입 칩컨베이어 (힌지식+스크래퍼식)

특수 이송부를 사용하여 모터의 정회전, 역회전 방향에 따라 힌지타입/스크래퍼타입의 동작을 유저가 선택할 수 있는 칩컨베이어 입니다.

④ 스크류타입 칩컨베이어

스크류타입 칩컨베이어는 열처리된 스크류가 회전하면서 가공기에서 떨어지는 칩을 이동→압축→절단의 과정으로 압축된 칩을 배출할 수 있는 방식입니다. 여타 칩컨베이어와 비교하여 가장 효과적으로 절삭유 회수율이 높습니다. 경우에 따라 칩과 스크류의 마찰로 가공 치수에 영향을 미치는 단점이 있습니다.

⑤ 마그네틱 칩컨베이어

마그네틱 칩컨베이어는 절삭가공 과정에서 발생되는 자성의 절삭칩을 자력을 이용하여 흡착 및 배출하는 방식입니다. 

오직 강철과 주철, 그중에서도 SHORT CHIP에만 이용됩니다.

칩컨베이어 선정방법

칩의 재질 및 종류

칩의 종류는 원 소재의 특성과 가공법에 따라 그 형태가 나뉩니다. 

이처럼 칩컨베이어를 선정할 때에는 위와 같이 칩의 종류, 재질, 형상을 고려하여야 합니다.

① 힌지타입 칩컨베이어

특징

기본적으로 LONG CHIP에 대응.

기타

미세한 SHORT CHIP의 경우, 쿨런트와 함께 회수되어 펌프에 영향을 미칠 수 있습니다.

아래와 같은 재질의 소재 및 난삭재의 경우, 체인의 보전에 영향을 미칠 수 있습니다.

열처리 소재, S45C이상의 STEEL, SUS, SCM, 합금강(특수강) 등. 

주철의 경우 으깨지는 칩 특성상 힌지부 체인 파손 우려가 있습니다.

② 스크래퍼타입 칩컨베이어

특징

기본적으로 SHORT CHIP에 대응.

기타

LONG CHIP의 경우, 칩컨베이어의 스크래퍼와 뒤엉킬 수 있음. 뒤엉킬수 있습니다.

아래와 같은 고강도 재질의 가공 또는 난삭재의 경우, 보전에 영향을 미칠 수 있습니다.

S45C이상의 STEEL, SUS, SCM, 합금강(특수강) 등 선삭 가공에서 배출되는 긴 형태의 감김 칩에는 적합하지 않습니다.

알루미늄칩은 비중 특성상 절삭유 위에 뜰 수 있으므로 스크래핑 되기 어려우나, 특수 사양 적용 가능합니다. (마그네틱 플레이트)

③ 드럼필터타입 칩컨베이어

특징

힌지식 드럼필터는 LONG CHIP에, 스크래퍼식 드림필터는 SHORT CHIP에 대응하며 FINE CHIP까지 소화 가능하다.

기타

힌지타입, 스크래퍼타입의 장점에 여과력을 더한 제품입니다.

여과 정도에 따라 다양한 필터 선정 가능합니다.

쿨런트탱크 안으로 칩 유입을 최소화하여 펌프 수명 연장에 기여합니다.

④ 스크류타입 칩컨베이어

특징

기본적으로 LONG CHIP에 대응.

기타

입자가 작은 칩, 가루칩 등에는 대응하지 않습니다.(특히 알미늄 가루칩은 비중 특성상 절삭유 위에 뜰 수 있으므로 부적합)

스크류의 재질보다 강한 특수합금에는 대응하지 않습니다. (스크류 단면 데미지) 

압축된 칩의 배출로 칩 부피가 최소화되며, 절삭유 회수율이 가장 높습니다.

힌지 컨베어 보다 3/4 컴펙트한 구조와 사이즈로 공간 활용성이 좋습니다.

⑤ 마그네틱타입 칩컨베이어

특징

기본적으로 SHORT CHIP에 대응.

기타

오직 강철과 주철에만 사용됩니다. (자성) 

Hobbing, Broaching M/C 가공시 배출되는 전단형 칩에 적합합니다.

점성이 높은 비수용성 Coolant의 칩 처리에 효율적입니다.

이상, 여기까지 알아봤습니다.

궁금하신 점이 있으시면 댓글 바랍니다. (_ _))

공작기계에 사용되는 고압 쿨런트 유닛에 대해 설명 드리겠습니다. 

먼저 고압 쿨런트를 논하기 앞서, 일반적인 (원심식) 쿨런트 펌프와 고압펌프(압력식)의 차이부터 알아보겠습니다.

1. 절삭유 펌프(원심식)

위는 절삭유 펌프(원심식)의 구조 및 원리를 나타내는 그림 입니다.

① 상부 모터에서 발생되는 동력이 샤프트를 통해 아래의 펌프 날개(IMPELLER)를 회전시킵니다. (오른쪽 사진)

② 날개가 회전하면서 액체는 원심 운동을 하고, 그 힘이 커질 수록 액체가 와류를 일으키며 아래에서 위로 토출하는 원리 입니다.

일반 절삭유 펌프를 구분하는 단위는 Head(mm) 입니다.  이는 압력과는 별개의 개념으로, 단순히 유체의 이동의 의미로 생각하시면 됩니다.

2. 절삭유 펌프(압력식)

반면 고압(중압) 펌프의 경우,  

① 날개(IMPELLER)를 돌리는 샤프트 개념이 없음

② 모터의 동력으로 기어를 회전. 기어가 맞물리는 틈 사이로 유체가 통과하면서 압력이 발생되며 토출되는 구조입니다.

압력 펌프를 구분하는 단위는 국가에 따라 kgf/cm^2 또는 BAR를 사용합니다. (예: 10바 = 약 10kgf/cm^2)

상기 내용으로 이해가 되셨길!

고압 쿨런트 유닛이란 무엇일까요?  우선 아래 그림을 보시죠~

1. 고압 쿨런트 유닛이란? 

위의 그림과 같이 

일반 절삭유의 경우, 공구의 절삭 속도에 따른 열에 의해 절삭 영역에 들어 가기 전에 이미 기화되버립니다.

반면 고압 쿨런트의 경우 높은 압력으로 절삭 영역에 도달할 수 있게 되므로써 냉각 효과를 실현할 수 있게 됩니다.

가공 소재와 공구를 냉각함으로써 얻을 수 있는 가장 큰 효과는 절삭 가공 능력의 향상입니다.

한 업체의 조사 결과에 따르면 고압 절삭유를 사용하기 시작하면서 싸이클타임이 20%단축, 공구 수명은 50% 연장 되었다고 합니다.

2. 고압 쿨런트 유닛의 구조 (신호 가동식)

위는 신호 가동식 고압쿨런트의 기본 구조입니다.

① 각부설명

서플라이펌프 : 가공기 절삭유탱크에서 고압유닛 필터로 절삭유를 공급하는 펌프.

필터: 절삭유의 불순물을 제거하는 필터

클린탱크: 필터를 통해 청정 절삭유가 모이는 탱크

토출펌프(내부) : 클린탱크에 공급된 절삭유를 SOL UNIT으로 토출하는 펌프.

솔 밸브 : 신호 수신 시 가공기 내부에 고압 토출밸브를 열어주는 역할을 하고,

② 작동 순서 

클린탱크의 수위센서가 저수위 신호를 주면 서플라이펌프가 절삭유탱크의 절삭유를 흡입하여 고압유닛의 필터로 공급합니다.

필터링을 거친 절삭유는 클린탱크로 저장되며, 고수위가 되면 작동을 멈춥니다.

이어, 가공기에서 신호를 주면, 토출펌프가 클린탱크의 절삭유를 솔을 통해 토출합니다.

3. 고압 쿨런트 유닛의 구조 (상시 가동식)

위는 상시 가동식 고압쿨런트의 기본 구조입니다.

① 각부설명

기본 원리 및 부품명은 신호 가동식과 동일합니다. 

운용 방식에 크게 한 가지의 차이가 있는데, 그것은 바로 토출펌프의 작동 방법입니다. 

다음을 참고하세요.

② 작동 순서

기존대로라면 가공기의 신호를 받고 토출펌프가 작동, 솔을 통해 고압을 토출합니다만,

상시 가동식의 경우 특수 개발된 밸브를 이용하여 토출펌프를 상시 작동시킵니다. 

평상시에는 클린탱크에서 흡입하는 절삭유를 다시 클린탱크로 회수시키다가, 가공기의 신호를 받으면 솔을 통해 고압을 토출시키는 구조입니다. 

위와 같이 펌프를 상시 가동 방식으로 모터의 부하를 줄여 고장률을 낮추고, 모터펌프의 수명과 내구성을 높일 수 있습니다.

또 한가지, 켜짐/꺼짐 회수가 줄어들면서 소비 전력을 크게 낮추는 효과도 있습니다.

4. 고압 쿨런트 유닛의 설치개소 (장비내부)

여기까지 이해 되셨나요? 어려운 점은 댓글 남겨주시면 능력 한에서 도와드릴께요. :)

출처: 직접작성