1.0 소개
버(burr)는 냉간 절단, 열간 톱질 또는 화염 절단 시 금속 끝부분에 생기는 고르지 않은 돌출부이며, 용접 작업 시 용접 이음매에서 압출되는 여분의 금속을 말합니다. 버는 전단, 굽힘, 절단, 관통 및 압축 과정에서 발생합니다. 특히 냉간 절단된 제품의 끝부분에서 흔히 볼 수 있으며, 그 두께는 칼날 사이의 거리에 따라 결정됩니다.
디버링은 이전 가공 공정에서 남은 돌출된 모서리나 불필요한 재료 조각을 제거하여 제품의 최종 품질을 향상시키는 가공 기술입니다. 버는 기계적, 전기화학적, 열적 공정을 통해 제거됩니다. 디버링은 CNC 밀링 가공에서 탁월한 표면 품질을 얻기 위한 가장 중요한 준비 단계입니다.
1.1 버 제거의 중요성
어려움과 비용이 따르더라도, 디버링은 생산 공정에서 중요한 부분입니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
- 버(burr)는 부품의 적절한 맞춤과 조립을 방해합니다.
- 부식은 균열과 버(burr) 표면에서 빠르게 발생합니다.
- 버(burr)는 더욱 정밀한 가공을 방해합니다.
기계적 재가공이나 표면 산화 처리 전에 버(burr)를 제거하지 않으면, 공정 전반에 걸쳐 좁은 가장자리에 잔류물이 많이 쌓여 코팅이나 용접 시 결함을 유발할 수 있습니다.
- 버(burr)는 부품의 수명, 모양, 기능 및 품질에 영향을 미칩니다.
- 엉겅퀴 가시는 작업자와 고객 모두에게 위협이 됩니다.
날카로운 모서리인 버는 부품의 운송 및 조립 과정뿐만 아니라 제품 사용 및 유지 보수 중에도 작업자에게 부상을 입힐 가능성이 높아 작업 중 부상 위험을 증가시킵니다.
2.0 버의 종류
가시는 구조와 형성 방법에 따라 분류됩니다.
2.1 형태 기반 분류
금속 가공에서 가장 흔하게 발생하는 버는 날아가는 모서리 버, 날카로운 모서리 버, 그리고 튀어오른 자국입니다.
I. 플라잉 에지
이러한 파편은 일반적으로 금형의 개폐 위치, 예를 들어 동적 금형과 정적 금형의 분할면 및 슬라이더의 슬라이딩 부분에서 발생합니다. 파편은 대부분 금형 또는 기계의 클램핑력 불량으로 인해 발생합니다.
II. 날카로운 버
날카로운 버는 날카로운 모서리를 가지고 있으며 깨진 유리 조각과 유사합니다. 절삭면의 아랫면은 고강도 부착물의 일부로 거칠게 처리되어 있습니다.
III. 튀김
용융 금속이 용융 풀로 변하는 과정에서 비산 현상이 자주 발생합니다.
2.2 형성 방법에 따른 분류
버는 발생 메커니즘에 따라 분류됩니다. 이러한 메커니즘에는 포아송 버, 텀블링 버, 찢어짐 버, 절단 버, 열 버가 있습니다.
I. 포아송 버:
재료에 압축 응력이 가해지면 접촉면 가장자리가 소성 변형되어 늘어나면서 버(burr)가 발생합니다. 절삭 공구 끝이 공작물과 만나는 지점에서 압축력과 전단력으로 인해 절삭면 가장자리가 변형됩니다. 이러한 변형을 진입 버(entrance burr)라고 하며, 절삭 공구가 공작물에 진입하는 지점에서 발생합니다.
II. 텀블링 버
절삭 공구가 절삭을 마치면 남은 재료의 일부가 공구와 함께 이동하면서 절삭 시작점이나 절삭날 쪽으로 접히게 됩니다. 또한, 절삭 깊이가 깊어질수록 칩이나 롤이 두꺼워지기 때문에 절삭 깊이가 뒤집히는 버(burr) 발생에 영향을 미칠 수 있습니다. 효과적인 버 방지를 위해서는 칩이 부품에서 쉽게 떨어져 나가지 않도록 충분한 연성을 가진 재료를 사용해야 합니다.
III. 눈물 뭉치가 형성됩니다
절삭 과정에서 칩이 절단되는 대신 뜯겨 나갈 때, 찢김 버(tear burr)가 발생합니다. 버는 모든 절삭 공정에서 발생할 수 있지만, 측면 밀링 가공에서 가장 간단하게 발생합니다. 밀링 커터의 날이 칩을 위쪽과 앞쪽으로 밀어내면서 칩의 측면이 가공물에서 벗겨지게 됩니다. 이렇게 벗겨진 부분이 가공물에서 남게 되는데, 이를 찢김 버라고 합니다. 찢김 버는 펀치 프레스 가공에서 발생합니다. 블랭킹 버는 초기 연구에서는 인장 버(tensile burr)라고 불렸습니다.
IV. 버를 자르다
절단된 부품이 본체에서 분리되거나 떨어져 나갈 때 남은 재료에서 절단 버가 발생합니다. 이 버는 장점이 될 수도 있고 단점이 될 수도 있습니다. 절단 버는 톱 절단면이나 자동 스크류 머신 부품에서 가장 흔하게 발견됩니다. 절단면 양쪽을 절단이 완료될 때까지 적절히 지지하면 버 발생을 방지할 수 있습니다.
V. 뜨거운 버.
용융 금속을 용접, 플라즈마 절단 또는 레이저 절단과 같은 기술로 경화시킬 때 슬래그가 생성됩니다. 슬래그는 가열 및 제어되지 않은 냉각으로 인해 발생하는 잔류 응력 때문에 모재와는 다른 기계적 특성을 가집니다. 슬래그는 일반적으로 수동 전동 브러시로 제거하지만, 경우에 따라 연삭 작업이 필요할 수 있습니다.
III.0 디버링의 종류 프로세스
재질, 부품 형태, 버의 크기와 위치, 제품 생산량, 비용 등에 따라 디버링은 다양한 방법으로 수행될 수 있습니다. 디버링은 수동 또는 기계적으로 이루어집니다. 특수 디버링 용도에 사용되는 비전통적인 기술로는 전기화학적, 열에너지, 극저온 방식 등이 있습니다. 다양한 디버링 공정의 장점과 용도는 아래에 나열되어 있습니다.
III.1 수동 디버링
수동 디버링은 제품 표면의 버, 날카로운 모서리 및 마감이 덜 된 모서리를 제거하는 작업입니다. 수동 디버링은 유연하지만 시간이 많이 소요되는 공정입니다. 또한 수동 디버링에는 여러 가지 도구가 사용됩니다.
III.2 대량 마감
수많은 부품들이 디버링 장비에 투입되어 한 번에 모두 디버링됩니다. 다양한 종류의 기계가 사용되며, 장비는 일반적으로 배치 공정 또는 연속 흐름 공정으로 작동할 수 있습니다. 실제로 가동 중인 대량 마감 장비의 수는 알려지지 않았지만, 약 50,000만 대에 달할 것으로 추정됩니다. 가장 광범위한 모서리 마감 공정 중 하나가 바로 대량 마감입니다. 이러한 기술은 노출된 표면과 모서리의 대부분을 처리할 수 있다는 장점이 있습니다. 여러 부품을 동시에 가공하기 때문에 다양한 부품과 재료에 대해 가장 비용 효율적인 기술인 경우가 많습니다. 또한, 이러한 공정은 연마재, 화합물, 그리고 일반적으로 무해한 성분을 사용하기 때문에 환경적으로도 유익한 것으로 간주됩니다.
III.3 칫솔질
동력식 브러싱은 거의 모든 주요 금속 산업 분야에서 사용됩니다. 브러싱은 빠르고 저렴하며 활용도가 매우 높습니다. 오염을 유발하지 않는 공정으로, 일반적으로 환경 친화적입니다. 수동 또는 자동화 장비에 쉽게 적용할 수 있으며, 작업자 교육이나 작업 공간도 거의 필요하지 않습니다. 브러싱은 최종 제품 마감 및 모서리 처리를 위해 결합 연마재를 사용한 디버링 및 버핑과 함께 사용되는 경우가 많습니다. 브러싱 기계는 다양한 제조업체에서 구입할 수 있습니다. 브러싱의 회전 운동은 다양한 구동 모터와 고정 장치를 사용할 수 있게 해주는 중요한 이점입니다. 브러싱의 산업적 활용도는 브러시 재질, 직경, 길이와 같은 요소를 다양하게 조절할 수 있다는 점에서 더욱 높아집니다. 또한 브러싱은 간편하고 안전한 방법입니다.
III.4 로봇 디버링
로봇 팔에 모따기, 연삭 또는 디버링 공구를 장착해야 합니다. 수동 디버링의 주요 단점은 불규칙성, 느린 처리 속도, 그리고 노동 집약성입니다. 로봇 디버링은 이러한 문제점을 해결하여 사람의 개입을 최소화합니다. 로봇은 반복적인 동작을 안정적이고 신속하게 수행할 수 있습니다. 작업자는 CNC 프로그래밍을 사용하여 특정 동작은 물론 힘과 공구 속도와 같은 요소를 설계할 수 있습니다. 초기 투자 비용이 높더라도 로봇 디버링은 운영 비용 절감으로 장기적으로 더 경제적입니다. 또한 로봇 기술은 수동 공정보다 훨씬 안전합니다.
III.5 기계적 디버링
기계는 공작물의 버(burr)를 제거하는 데 사용됩니다. 수동 버 제거 작업과 비교했을 때, 기계식 버 제거 작업에서는 작업자가 버 제거 강도와 작업 위치를 제어하는 데 한계가 있습니다. 다음은 기계식 버 제거 기계의 몇 가지 예입니다.
i. 배럴 텀블링
운영 비용 측면에서 배럴 텀블러는 가장 비용 효율적인 디버링 장비 중 하나입니다. 배럴 텀블러에는 습식과 건식 두 가지 유형이 있습니다. 이 기계는 버(burr)를 제거할 뿐만 아니라 부품 표면을 연마하기도 합니다. 기계는 부품 또는 여러 개의 부품과 연마재를 챔버 또는 "배럴"에 넣어 작동합니다. 재질과 표면 마감에 따라 배럴 텀블링에는 특수 연마제가 사용되기도 합니다.
II. 진동 디버링
디버링 배럴 텀블러와 유사하게, 부품은 연마재와 다양한 첨가제가 들어 있는 챔버에 넣어집니다. 주요 차이점은 챔버의 회전 방식입니다. 이 기계는 진동을 통해 움직임을 발생시키는 반면, 텀블러는 챔버 내부에서 회전을 통해 교반을 발생시킵니다. 챔버는 스프링이나 댐퍼 덕분에 받침대와 독립적으로 움직입니다. 챔버 내부의 내용물은 챔버에 연결된 편심 회전추에 의해 흔들립니다. 통형, 원형 볼형, 트로프형 등 다양한 형태가 있습니다. 부품의 형상과 용도에 따라 형태 선택이 달라집니다.
III. 워터젯 디버링
고속 워터젯의 충격력을 이용하여 가공물 표면의 버와 이물질을 제거합니다. 워터젯은 로봇 시스템처럼 CNC 가공 방식으로 작동합니다. 부품 손상을 방지하기 위해 워터젯 디버링은 워터젯 절단보다 낮은 압력을 사용합니다.
결과적으로, 이 방법은 얇고 가볍게 연결된 버만 제거할 수 있습니다. 크기가 큰 버는 모서리 손상 없이 제거하기 어렵습니다. 워터젯은 기존 디버링 기술로는 접근할 수 없는 부분까지 처리할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한, 최종 제품에 오일이나 먼지가 남지 않는다는 이점도 있습니다.
III.6 전기화학적 디버링
이 디버링 기술은 전기분해를 이용합니다. 전극 간 간격이 짧은 곳에서는 전기분해가 가속화됩니다. 그러나 전극이 절연체로 분리된 곳에서는 전기분해가 금지됩니다. 음극 공구는 공작물과 동일한 형상을 가지고 있어 버가 발생하기 쉬운 부분에 전기분해를 집중시킵니다. 공작물은 양극으로 회로에 연결됩니다. 전해액을 첨가하여 회로를 완성하고 공구에서 공작물로 전하를 전달합니다. 다른 표면의 손상을 방지하기 위해 공구의 일부는 차폐됩니다. 이 기술은 가공하기 어려운 형상이나 전도성 재료의 디버링에 이상적이며, 공구 마모가 발생하지 않습니다.
III.7 열 디버링
이 공정 동안 가공물은 짧은 시간 동안 강한 부식성 증기에 노출됩니다. 이때 열 충격파가 발생하여 버(burr)가 빠르게 기화됩니다. 버나 돌출된 모서리 등은 주변으로 열을 제대로 전달하지 못하기 때문에 승화되어 사라집니다. 열 디버링은 열전도율이 낮은 산화성 재료에 효과적입니다.
III.8 연마재 및 미세 연마재 분사
표면의 결함은 연마재를 표면에 분사하여 제거합니다. 연마 블라스팅은 일반적으로 큰 버(burr)를 제거하고 유체 전단 장비에 필요한 질감과 표면 거칠기를 생성하는 데 사용됩니다. 미세 연마 블라스팅은 부품의 치수 정확도를 유지하면서 더욱 매끄럽고 정밀한 표면을 만듭니다. 미세한 연마재(예: 산화알루미늄, 유리 비드, 플라스틱)와 작은 노즐을 사용하여 마이크론 단위의 미세한 재료를 정밀하게 분사하는 이 공정은 정밀 가공에 적합합니다. 고부가가치 정밀 부품에 미세 연마 블라스팅이 사용됩니다.
4.0 결론
버 제거 작업은 사소해 보일 수 있지만, CNC 밀링 차이나의 금속 및 수지 가공 공정에서 필수적인 단계입니다. 버 제거의 중요성을 간과하면 품질 및 안전에 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 버 제거는 정확하고 우선적으로 수행되어야 합니다.
디버링 공정을 개선하면 제조 시설에서 다양한 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 디버링 공정을 자동화하면 시간과 비용을 절감하는 동시에 전문가의 노하우를 활용할 수 있습니다. 디버링은 공정 설계 초기 단계부터 고려되며 CNC Milling China의 교육 프로그램에도 포함되어 있습니다.
