산업별 솔루션

복합소재

_ 전문 가공 분야의 강자

복합소재 가공의 지능화

하이테크 방식 가공

복합재들 중 가장 널리 알려진 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 재료 공학의 핵심이라 할 수 있는데, 단위 체적당 높은 수준의 인장강도와 강성을 요구하는 자동차의 구조물, 스포츠 기구의 생산 또한 항공 우주 산업 분야에서 각광을 받고 있습니다. 특히 항공기 제작 분야에서 CFRP는 소재 자체가 지닌 특성 덕분에 장거리 운항을 가능케 해주면서 에너지 소비량은 줄인다는 장점을 지니고 있습니다. 나아가 높은 구조적 강성으로 인해 더 높은 기내 압력의 유지가 가능해집니다. CFRP의 탁월한 내부식 성능은 기내의 습도를 높게 유지하는 데도 도움을 주며, 이는 특히 장거리를 비행하는 승객들이 중요하게 여기는 부분입니다. 게다가 CFRP는 특별한 관리나 정비 작업을 필요로 하지도 않습니다.

하지만 CFRP 가공 과정은 매우 까다롭습니다. 박리 현상이나 섬유 돌출 현상을 방지해야 하기 때문입니다. 그런데 마모성 섬유들은 일반적인 공구로는 아예 작업조차 진행할 수 없습니다. 게다가 CFRP나 티타늄 등의 소재들을 겹판으로 쌓아 만드는 결합소재(스택)들은 각 소재들이 전혀 상반된 가공 특성을 가지고 있어 가공 작업을 더욱 어렵게 만듭니다.

하지만 Walter는 다년간의 경험과 전 공정에 필요한 공구들을 모두 보유한 업체로서 CFRP나 그와 유사한 소재들에 적합한 가공 솔루션을 제공하고 있습니다. 여기에 Walter의 복합재용 하이테크 절삭 공구 분야의 대표 주자 몇 가지를 소개하고자 합니다. 모두들 항공우주 산업 분야에서 이미 활용되고 있는 제품들입니다. Walter의 전문가들은 항상 준비되어 있습니다. 문의사항이 있을 경우 언제든지 연락주십시오!

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AFT1P 포인트 앵글 130°섬유 복합소재와 금속 소재를 결합한 스택 소재 가공에 적합. 수용성 절삭유나 MQL 공급용 내부 쿨란트를 보유하여 티타늄이 포함된 스택에 적합합니다.

리컨디셔닝: 2–3회

PCD VEIN 타입 드릴 종류

PCD Vein

챔퍼 가공용 블레이징 PCD

내부 쿨란트

Walter의 PCD Vein 공구들로 CFRP 및 티타늄 소재를 절삭할 경우 고속 커팅이 가능하고 마모도가 최소화 되며 최적의 치수 안정성을 얻어낼 수

있습니다. 초경 소재의 공구 헤드에 소결처리된 PCD Vein이 들어가 있습니다. 공구 헤드는 섕크에 용접되어 있고 정확한 규격으로 연마되어

초경 헤드슬리브에 용접된 PCD 초경 헤드소결 과정

있으며, 침식 연마 방식으로 제작 되었습니다. 이것이 바로 Walter가 까다로운 작업에 필요한 하이테크 공구를 제작하는 방식입니다.

AF3P 포인트 앵글 125°/90°박리 위험이 높은 일방향 섬유 및 기타 섬유 소재를 위해 특별히 고안된 형상. 다방향 섬유 또는 조직에도 충분히 활용할 수 있습니다.

리컨디셔닝: 2–4회

AFE1P Form E 그라인딩볼록한 형태의 CFRP 부품, 얇은 소재, 아라미드 섬유를 위해 고안된 형상. AF3P 형상 대신 본 공구 활용이 가능합니다.

리컨디셔닝: 1–2회

Walter Titex PCD Vein 카운터싱크 드릴PCD Vein*은 1500°C 및 60.000 bar에서 소결처리되는데, 이렇게 제작된 카운터싱크 드릴로 티타늄 소재를 작업할 경우 가장자리 파열 현상이나 버(burr) 발생의 염려 없이 최상의 가공 결과를 기대할 수 있습니다.* Vein = 정맥을 뜻하는 영어 단어

PCD

반응실 초경 헤드PCD 가루를 채운 초경 헤드 용접부 초경 슬리브

CFRP 소재의 비행기 동체판 및 동체판에서 조립되는 부품들을 가공할 경우에는 CNC 평면 조각기, 플렉스 트랙(Flextrack), 로봇, 절삭용 이송기,

CFRP 비행기 동체 핸드 드릴 등이 활용됩니다. Walter는 MQL, 건식 소재, 수용성 절삭유 등 각각의 소재에 적합한 가공용 공구들을 공급하고 있습니다.

CFRP 소재 가공 시에는 PCD와 다이아몬드 코팅이 된 초경 공구들을 사용하고 있습니다. 해당 소재들이 높은 생산성과 뛰어난 절삭 품질을

Walter Titex 다단계 카운터싱크 드릴 AF1D (윈도우 프레임용)

사전 드릴부를 설치함으로써 C형 클램프가 장착된 드릴 이송 유닛의 위치 선정이 용이해집니다. 카운터 싱크 작업은 '원샷 드릴 공정'을 통해 이뤄지기 때문에 시간이 절약됩니다. 다이아몬드 코팅부를 통해 공구 수명이 확연이 증대됩니다.

Walter Titex 카운터싱크 드릴 AF1D (수직 및 수평 방향 연결부용)

다이아몬드 코팅된 Walter Titex 카운터싱크 드릴 AF1D는 단부가 뾰족하게 가공되어 있지 않기 때문에 사전 작업 단계와 동일한 조건 하에서 작업이 가능하면서도 자재 공급 및 이송 거리가 단축되어 작업 시간도 줄어듭니다.

Walter Titex PCD Vein 카운터싱크 드릴 AF3P (수직 및 수평 방향 연결부용)

Walter의 PCD Vein 타입 드릴이 높은 수명을 약속하고, 이와 동시에 절삭 품질은 그대로 유지하면서 100%의 리컨디셔닝 작업을 가능케 해줍니다. 또한 PCD 절삭 재종은 공구가 전체적으로 균일하게 마모되며, 마모 속도도 늦추어 준다는 장점을 지니고 있습니다.

핸드 드릴수작업 절삭

드릴 이송 유닛절삭 변수들이 일정하게 유지되는 가운데 드릴 작업 가능

로봇설비 안정성을 유지하면서도 CNC 드릴 작업 및 부품과 소재 고정 작업이 가능

평면 조각기/ 머시닝 센터CNC 드릴 작업

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보장하기 때문입니다. 이때, 초경 소재가 지닌 고유한 특성과 다이아몬드 코팅이 서로 완벽하게 작용하면서 층간 접착을 최적화해

줍니다. Walter는 공구의 수명 및 무엇보다 공정 안정성을 최우선으로 삼고 있습니다. 나아가 Walter는 절삭 품질과 작업 속도 및 경제성의

상호관계를 감안해 공정별로 최적의 솔루션을 제시합니다.

Walter Titex 드릴 AFF1D (고른 가공 작업 보장)

4개의 절삭날을 보유하고 다이아몬드 코팅된 Walter Titex 드릴 AF1D는 취약한 소재 체결용으로 특별히 제작된 것으로, 로봇을 이용한 작업 시 탁월한 성능을 발휘합니다. 또, 긴 공구 수명에도 불구하고 홀 입구 부분에 짜여진 구리 웹(web) 형상이 발생하지 않아 추가 작업이 필요하지 않습니다.

Walter Titex 드릴 MFF1 (수작업 사전 드릴 및 전체 드릴 작업용)

초승달 모양의 절삭날을 지닌 본 드릴은 섬유 돌출 현상 없이 깔끔한 절삭 작업을 가능케 해줍니다. 또한 센터링 팁 덕분에 공구의 위치를 정확하게 설정할 수 있습니다. 핸드 드릴에 매우 이상적인 공구입니다.

Walter Titex 드릴 AF1D (다재다능한 CFRP 드릴 공구)

다이아몬드 코팅된 AF1D의 형상은 일방향 및 다방향 탄소섬유 결합재의 드릴 작업에 적합합니다. 드릴 이송 유닛과 함께 활용할 때에도 AFF1D는 중심점 자동 조절 기능으로 완벽한 원형과 치수 안정성을 보장합니다.

Walter Titex 드릴 MFA1 (수작업 보링용)

3개의 절삭날을 지닌 MFA1은 수작업 방식의 보링에 특히 적합한 공구 입니다. 본 공구는 최적으로 분할된 3개의 인서트 랜드 덕분에 기술적 으로 까다로운 환경에서도 정확한 규격의 드릴 작업이 가능합니다.

스택 비행기 동체

Walter Titex PCD Vein 카운터싱크 드릴 AFT1P (외피-프레임 절삭용)

내부 쿨란트와 PCD Vein 절삭날에 부착된 보호용 랜드 덕분에 CFRP- 티타늄 결합재를 최상으로 가공할 수 있습니다. 높은 절삭 속도, 제로에 가까운 CFRP 파열, 티타늄의 버 발생이 적어 최상의 선택이 될 것입니다.

Walter 다단계 드릴 AFT4A (프레임-클립 드릴 작업용)

드릴 이송 유닛을 위해 특별히 고안되었습니다. 광택처리된 플루트와 내열성이 강한 매끄러운 표면의 ACN-코팅층(알루미늄-크롬질화물층)을 통해 최적의 상태로 칩 배출이 이루어집니다.

Walter Titex 체결 공구 MFT2 (CFRP-티타늄 드릴 작업용)

좌회전식 보링 공구로, 사전 드릴 작업 단계를 통해 칩을 앞으로 밀어냅니다. CFRP‡티타늄 순으로 드릴 작업이 이루어질 경우 티타늄 칩이 CFRP를 손상시킬 염려가 없습니다. 반대의 순서로 절삭 작업을 할 경우에는 본 공구를 우회전식으로 조정하여 사용하기를 권장합니다.

WalterTitex 다단계 드릴 MFA4 (CFRP-알루미늄 드릴 작업용)

수작업으로 드릴 작업을 할 때 혹은 보링 작업 시 활용가능한 공구입니다. 4개의 인서트 랜드가 공구의 안정성을 보장해주고, 2차적 플루트가 알루미늄을 건식 드릴 작업할 때 발생되는 중첩 현상을 방지해 줍니다.

스택은 서로 다른 특성을 지닌 소재 2개 이상으로 구성됩니다. 주로 활용되는 복합금속 결합재는 CFRP-티타늄 혹은 CFRP-알루미늄입니다. 그런데 이때 특성이 서로 다른

소재를 결합하여 활용한다 하더라도 드릴 작업 시 긴 공구 수명이 유지 되는 동안 정확한 규격이 유지되어야 합니다. 이것이 바로 공구 개발 시 우리가 직면하게 되는 도전과제

입니다. CFRP는 마모성이 높기 때문에 절삭날도 빨리 닳는 반면, 티타늄은 매우 강한 소재로 열전도율이 매우 낮습니다. 즉, CFRP-티타늄 결합재에 드릴 작업을 할 경우 둥글게 마모된

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그그그 그그그 그그

Walter Titex 다단계 드릴 AFT1N (프레임-클립 드릴 작업용)

강도가 5,000HV에 달하는 NHC-코팅층(ta-C 탄소층)이 마모를 방지해 주고 매끄러운 층이 구성인선의 발생을 감소시킵니다. 4개의 절삭날은 공구 수명을 눈에 띄게 증대시켜줍니다.

Walter Titex 드릴 AFT3A (스택 소재용)

이미 그 성능이 입증된 Walter Titex A3366에 내부 쿨란트와 광택처리된 플루트, ACN 코팅 등을 추가 함으로써 스택 가공 작업에 완벽한 환경을 마련하고, 높은 칩 이송률도 확보 하게 되었습니다.

Walter Titex 드릴 MFT1 (수작업 사전 드릴 작업용)

핸드 드릴을 이용한 사전 드릴 작업에 필요한 신뢰할 수 있는 Walter의 공구로, CFRP, 티타늄, 알루미늄 결합재에 작은 직경의 홈 작업을 할 때 적당한 공구입니다.

절삭날로 인해 CFRP의 박리 현상 이나 섬유 돌출 현상이 늘어나고, 티타늄에는 마찰열이 추가로 전달 되는 것입니다. 이에 따라 Walter는 주어진 작업의 특성에 따라 마모성이

낮은 PCD Vein 공구나 초경 소재 혹은 코팅된 초경 소재를 채택하고 있습니다. 뿐만 아니라 최고의 작업 결과를 도출하기 위해 날의 형상이 최적화된 공구들을 제공하고

있습니다.

비행기 날개 부위에는 CFRP, 티타늄, 알루미늄, 스테인리스 강과 더불어 알루미늄 허니컴 같은 샌드위치 소재까지 그야말로 다양한 결합재 들이 활용됩니다. 뿐만 아니라

스택 비행기 날개각 소재들의 강도에도 현저한 차이가 있습니다. 슬랫(slat) 부위는 고작 몇 밀리미터밖에 되지 않지만 중앙날개장치의 경우에는 최대 15 x d의 드릴 작업이 필요할 정도로 차이가 큽니다.

홈 직경들 간의 차이도 동체 부위에 비해 더 큰 편이고, 큰 홈의 경우 직경이 30 mm 이상에 달합니다.

Walter Titex 다단계 드릴 MFA5 (수작업 체결용)

CFRP-알루미늄, 알루미늄-알루미늄 결합재의 수작업 체결을 위해 고안되었습니다. 나사산의 개수가 적기 때문에 드릴 후퇴 속도가 줄어듭니다.

Walter Titex PCD Vein 카운터싱크 드릴 AFA1P (에어로포일 표면 보강 리브용)

CFRP-알루미늄 스택에 맞춰 특별하게 고안된 절삭날 형상입니다. 날카로운 절삭날과 MQL 가공 또는 습식 가공에 필요한 내부 쿨란트 덕분에 백금 도금된 순수 알루미늄 소재인 경우에도 스크래치 발생이 최소화됩니다.

Walter Titex 드릴 AFA1N (날개 보 보강 리브용)

4개의 절삭날이 금속-복합재 작업 시 공구 수명을 연장하고 섬유 돌출을 감소시킵니다. 비금속 NHC 코팅층(ta-C 탄소층)이 구성인선 생성을 감소시킵니다.

Walter 포인트 드릴 B4017 (전체 드릴용)

CFRP-알루미늄의 원샷 드릴 공정에 이상적인 공구입니다. 특히 홈 직경이 12-38mm인 경우에 경제성 높은 솔루션이 되어줄 것입니다. 이미 성능이 입증된 Xtra·tec® 포인트 드릴의 최적화된 드릴 단부와 추가적 인서트 랜드를 통해 최소 드릴 공차를 준수 하여 이로써 최대의 공정 안정성을 보장해줄 것으로 기대됩니다.

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수직꼬리날개의 구성은 소재 면에서나 드릴홀의 직경 면에서나 날개장치의 구성과 유사합니다. 수직꼬리날개에 사용되는 부품들은 주 날개나 동체 부위들과 마찬가지로

스택 수직꼬리날개 역학적 부담을 감당해야 하기 때문에 안전이 더더욱 중요하며, 드릴홀의 허용공차도 매우 낮습니다. 따라서 공정 안정성과 부품의 품질이 무엇보다 최우선시되어야만 합니다.

Walter Prototyp ConeFit* 카운터싱크 (티타늄, 강철, 알루미늄용)

카운터싱크의 핀이 공구의 위치 선정을 도와주고 드릴 작업에서 카운터싱크 작업으로 전환할 시에도 중심점을 유지할 수 있도록 보조해 줍니다. C = 2 또는 C = 3 사이즈로 공급되고 있고, 10mm 이상의 카운터싱크 작업 시 본 공구를 활용하면 비용 절감이 가능합니다.

* 기타 ConeFit 홀더 제품군과도 결합 가능

Walter Titex 다단계 드릴 AFT1A (티타늄-강철-결합재용)

드릴 이송 유닛을 위해 특별히 고안되었습니다. 광택처리된 플루트와 내열성이 강한 매끄러운 표면의 ACN-코팅층을 통해 최적의 상태로 칩 배출이 이루어집니다.

Walter Titex 다단계 드릴 MFA4 (CFRP-알루미늄용)

수작업으로 드릴 작업을 할 때 혹은 보링 작업 시 활용가능한 공구 입니다. 4개의 인서트 랜드가 공구의 안정성을 보장해주고, 2차적 플루트가 알루미늄을 건식 드릴 작업할 때 발생되는 중첩 현상을 방지해 줍니다.

Walter Titex 드릴 AFT2:16 x Dc (CFRP-티타늄용 드릴)

16 x Dc 규격의 공구로, 깊은 예비 드릴 홀 작업에 적합합니다. CFRP와 티타늄, 나아가 스테인리스 강 등을 가공할 수 있습니다.

d1

Lcl5

l1

Dc

l2

d1

Lcl5

l1

Dc

l2

절삭 조건 및 공구 규격

형상재질 CFRP UD

(일방향)CFRP MD(다방향)

탄소섬유가 함유된 열가소성

수지CFRP-Al CFRP-Ti

Al-Ti

가공 건식 건식 건식 MQL MQL

PCD

Vei

n

AF3P Vc [m/min]f [mm]

100 – 3000.04 – 0.08

100 – 3000.04 – 0.12

100 – 3000.04 – 0.20 – –

AFE1P Vc [m/min]f [mm]

80 – 2000.04 – 0.08

80 – 2000.04 – 0.10

80 – 2000.04 – 0.15 – –

AFA1P Vc [m/min]f [mm]

80 – 2000.04 – 0.08

80 – 2000.04 – 0.10

80 – 2000.04 – 0.15

80 – 2000.04 – 0.10 –

AFT1P Vc [m/min]f [mm]

80 – 1800.04 – 0.08

80 – 1800.04 – 0.10

80 – 1800.04 – 0.15 – 10 – 25

0.05 – 0.06

다양

한 종

류의

코팅

/논코

팅 초

경 소

재

AF1D /AFF1D

Vc [m/min]f [mm]

80 – 2000.04 – 0.08

80 – 2000.04 – 0.12

80 – 2000.04 – 0.20 – –

AFA1N Vc [m/min]f [mm]

80 – 1600.04 – 0.08

80 – 1600.04 – 0.12

80 – 1600.04 – 0.20

30 – 900.07 –

B4017(인서트 P6004 장착)

Vc [m/min]f [mm]

60 – 1000.03 – 0.05

60 – 1000.03 – 0.06

60 – 1000.04 – 0.10

10 – 1000.04 – 0.30 –

AFT1N /AFT1A

Vc [m/min]f [mm]

60 – 1400.04 – 0.08

60 – 1400.04 – 0.10

60 – 1400.04 – 0.20 – 10 – 20

0.07

AFT2 Vc [m/min]f [mm] – – – – 10 – 20

0.05 – 0.10

AFT3A Vc [m/min]f [mm]

80 – 1200.04 – 0.06

80 – 1200.04 – 0.08

80 – 1200.04 – 0.12 – 10 – 20

0.05 – 0.13

AFT4A Vc [m/min]f [mm]

60 – 1200.04 – 0.07

60 – 1200.04 – 0.09

60 – 1200.04 – 0.15 – 10 – 20

0.05 – 0.10

ConeFit 카운터싱크

Vc [m/min]f [mm] – – – 20 – 100

0.08 – 0.2020 – 60

0.08 – 0.10

VFA1A / VFT1A

Vc [m/min]f [mm]

30 – 600.03 – 0.075

30 – 600.03 – 0.075

30 – 600.03 – 0.075

300.075

150.075

MFF1 Vc [m/min] 15 – 60 15 – 60 15 – 60 – –

MFA1 / MFA4 /MFA5 Vc [m/min] – – – 5 – 45 –

MFT1 / MFT2 Vc [m/min] – – – 5 – 45 5 – 15

주의사항: 1개의 변수로 스택에 드릴 작업을 할 때에는 CFRP-Al 또는 CFRP-Ti/AL-Ti 열에 제시된 수치들을 활용해야 합니다. 소재에 따라 변수가 달라질 경우에는 섬유재인 경우 CFRP 변수를, 알루미늄인 경우 CFRP-Al 변수를, 티타늄인 경우 CFRP-Ti 데이터를 활용해야 합니다.

본 절삭 조건표는 복합소재 가공시 초기시작 값을 보여주고 있습니다. 이 중 많은 부분들이 고유값이기 때문에 작업 과정별로 절삭 변수나 공구를 조정해야 합니다. 공구 회전

속도를 높이고 이송 속도를 낮출 경우 홀 공차와 조도를 높일 수 있습니다. 단, 이송 속도가 너무 낮고 절삭 속도가 너무 높을 경우 공구의 수명이 짧아진다는 점을 감안해야

타입 Dc [mm] d1 [mm] d2 [mm] l1 [mm] l2 [mm]

초경 드릴 내부 절삭유 미공급내부 절삭유 타입

2.5 – 254.0 – 25

≤ 25≤ 25

––

≤ 300≤ 300

≤ 15 x d / 150≤ 15 x d / 150

PCD Vein 드릴

내부 절삭유 미공급내부 절삭유 타입

2.5 – 12.84.7 – 12.8

≤ 16≤ 16

––

≤ 170≤ 170

≤ 10 x d / 100≤ 10 x d / 100

초경 카운터싱크 드릴

내부 절삭유 미공급내부 절삭유 타입

2.5 – 214.0 – 21

≤ 25≤ 25

≤ 2.5 x d1*≤ 2.5 x d1*

≤ 300≤ 300

≤ 15 x d / 250≤ 15 x d / 250

PCD Vein 카운터싱크 드릴

내부 절삭유 미공급내부 절삭유 타입

4.0 – 104.7 – 10

≤ 16≤ 16

≤ 2.5 x d1≤ 2.5 x d1

≤ 170≤ 170

≤ 10 x d / 100≤ 10 x d / 100

* 본 단계이동 지수는 3개의 절삭날을 지닌 공구(1.4 x d1)에만 적용되고, MFT2와 AFT2에는 단계이동이 불가능함

l5 > 20 mm; Lc = l2 – 5 mm

합니다. 따라서 가공 변수를 조금씩 조절하면서 홀의 품질과 공구의 수명 사이에서 최적의 균형점을 찾아내고, 나아가 최적의 가공 변수를 도출해 내기를 권장드립니다.

CFR

P의 마

모 영

상 이

미지*

티타

늄의

열

영상

이미

지

진동 드릴 방식

9

기존 드릴 방식(진동 없음)

CFRP

Ti

드릴 방향

드릴 방향 드릴 방향

드릴 드릴

Ti6Al4V Ti6Al4V

진동 드릴 기술

Walter Titex 진동 드릴 VFT1A

머시닝 센터 및 평면 조각기에 적합하며 높은 공정 안정성을 보장합니다. 높은 강도와 낮은 허용공차를 요구하는 CFRP-티타늄 결합재에 적합합니다.

스택 소재 가공 시, 특히 CFRP-티타늄 결합재 가공 시에는 진동 드릴 방식 작업이 권장됩니다. 이때, 자재 이송 방향으로 놓여 있는 절삭 공구를 추가적으로 굴절시키게 되는데, 굴절

각도는 절삭날이 작업을 지속적으로 유지하는 사인파와 일치합니다. 사인파가 낮아지는 시점에 이송값을 최소로 조정할 경우 의도적으로 칩을 잘게 배출시킬 수 있습니다.

숏 칩은 공정 온도를 낮추고 표면 조도와 홀 전체의 치수 안정성이 보다 개선된다는 장점이 있습니다.

Walter Titex 다단계 진동 드릴 VFA1A

다단계 진동 드릴은 C-프레임 드릴 이송 유닛에 특히 적합한 공구입니다. 절삭날의 형상과 최적의 코팅 작업은 진동 드릴 공정에 맞춰 조정되어 있어 최상의 작업 결과를 도출할 수 있습니다.

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