재봉 전문가 스티브 벤슨이 독자들의 이메일에 답하며 재봉 및 굽힘 계산에 대한 질문에 답변합니다. (Getty Images)
저는 매달 많은 이메일을 받는데, 모두 답장할 시간이 있다면 좋겠지만, 아쉽게도 하루는 너무 짧습니다. 그래서 이번 달 칼럼에서는 제 정기 구독자분들께 유용할 만한 이메일 몇 가지를 모아봤습니다. 자, 그럼 레이아웃 관련 문제부터 이야기해 볼까요?
질문: 먼저, 당신의 글이 정말 훌륭하다고 말씀드리고 싶습니다. 많은 도움이 되었습니다. 저희 CAD 소프트웨어에서 문제가 발생했는데 해결책을 찾지 못하고 있습니다. 밑단 재단을 위한 빈 길이를 생성하고 있는데, 소프트웨어에서 항상 추가적인 굽힘 여유분을 요구하는 것 같습니다. 저희 절곡 담당자는 밑단에 굽힘 여유분을 두지 말라고 해서 CAD 소프트웨어에서 최소 허용치(0.008인치)로 설정했는데도 여전히 원단이 부족합니다.
예를 들어, 16게이지 304 스테인리스강이 있고, 외경은 2인치와 1.5인치, 두께는 0.75인치입니다. 바깥쪽으로 헴 처리를 해야 합니다. 저희 절곡기 작업자들은 굽힘 여유를 0.117인치로 계산했습니다. 외경과 헴 처리를 더한 후 굽힘 여유를 빼면 (2 + 1.5 + 0.75 - 0.117) 재료 길이가 4.132인치가 됩니다. 하지만 제가 계산한 재료 길이는 4.018인치로 더 짧습니다. 그렇다면 헴 처리를 위한 평평한 재료 길이는 어떻게 계산해야 할까요?
A: 먼저 몇 가지 용어를 명확히 하겠습니다. 굽힘 여유(BA)는 언급하셨지만 굽힘 공제(BD)는 언급하지 않으셨는데, 2.0인치와 1.5인치 사이의 굽힘에 대해서는 BD를 적용하지 않으신 것 같습니다.
BA와 BD는 서로 다른 개념이며 상호 교환할 수 없지만, 올바르게 사용하면 둘 다 같은 결과를 얻을 수 있습니다. BA는 중립축에서 측정한 반지름 둘레의 거리입니다. 이 값을 외부 치수에 더하면 평면 블랭크의 길이를 구할 수 있습니다. BD는 가공물의 전체 치수에서 굽힘 하나당 한 번씩 빼는 값입니다.
그림 1은 두 값의 차이를 보여줍니다. 올바른 값을 사용하고 있는지 확인하십시오. BA와 BD 값은 굽힘 각도와 최종 내부 반경에 따라 굽힘마다 다를 수 있습니다.
문제를 파악하기 위해, 0.060인치 두께의 304 스테인리스강을 사용하고 계시며, 굽힘이 한 번 발생하고 외경은 2.0인치와 1.5인치, 가장자리는 0.75인치 헴 처리되어 있습니다. 굽힘 각도와 내부 굽힘 반경에 대한 정보는 제공하지 않으셨지만, 간단하게 0.472인치 다이에 90도 굽힘 각도를 적용했다고 가정하고 계산해 보았습니다. 이 경우 20% 법칙을 사용하여 계산한 내부 굽힘 반경은 0.099인치입니다. (20% 법칙에 대한 자세한 내용은 thefabricator.com 검색창에 "How to Accurate the Inner Bend Radius of Air Formation"을 입력하여 검색해 보시기 바랍니다.)
만약 0.062인치라면, 펀치 반경은 재료를 0.472인치 이상 구부립니다. 다이 개구부를 사용하면 0.099인치가 됩니다. 굽힘 반경 내에서 BA는 0.141인치, 외부 후퇴는 0.125인치, 굽힘 공제(BD)는 0.107인치가 되어야 합니다. 이 BD는 1.5인치에서 2.0인치 사이의 굽힘에 적용할 수 있습니다. (BA 및 BD 공식은 이전 칼럼, 특히 "굽힘 함수 적용의 기초"에서 확인할 수 있습니다.)
다음으로, 밑단 처리에 대한 차감값을 계산해야 합니다. 이상적인 조건에서 평평하거나 닫힌 밑단(두께가 0.080인치 미만인 소재)의 차감 계수는 소재 두께의 43%입니다. 이 경우 값은 0.0258인치가 되어야 합니다. 이 정보를 사용하여 평면 원단 계산을 수행할 수 있습니다.
0.017인치입니다. 귀하의 플랫 블랭크 값인 4.132인치와 제 값인 4.1145인치의 차이는 헴밍 작업이 작업자의 숙련도에 따라 크게 달라진다는 사실로 쉽게 설명할 수 있습니다. 무슨 말이냐면, 작업자가 벤딩 과정에서 평평해진 부분을 더 세게 누르면 플랜지가 더 길어지고, 그렇지 않으면 플랜지가 결국 짧아진다는 것입니다.
Q: 저희는 20게이지 스테인리스강부터 10게이지 코팅재까지 다양한 금속판을 성형하는 벤딩 공정을 진행하고 있습니다. 자동 공구 조정 기능이 있는 프레스 브레이크를 사용하고 있으며, 하단에는 조절 가능한 V형 다이가, 상단에는 자체 위치 조정식 분할 펀치가 장착되어 있습니다. 그런데 실수로 팁 반경이 0.063인치인 펀치를 주문했습니다.
저희는 첫 번째 파트에서 플랜지 길이를 일정하게 맞추는 작업을 진행 중입니다. CAD 소프트웨어의 계산 방식에 문제가 있다는 의견을 받았지만, 소프트웨어 회사에서는 문제를 확인하고는 괜찮다고 했습니다. 벤딩 머신 소프트웨어의 문제일까요? 아니면 저희가 너무 과하게 생각하는 걸까요? 단순히 벤딩 머신을 조정하면 해결될까요, 아니면 0.032인치 반경의 새 펀치를 사용해야 할까요? 어떤 정보나 조언이라도 감사히 받겠습니다.
A: 먼저 펀치 반경을 잘못 선택하신 것에 대한 의견부터 답변드리겠습니다. 사용하시는 기계 종류를 보니 에어포밍 방식인 것 같은데, 몇 가지 질문을 드리겠습니다. 첫째, 가공을 의뢰하실 때 부품의 개구부 디자인이 어떤 금형으로 성형되는지 작업자에게 알려주시나요? 이는 매우 중요한 부분입니다.
에어포밍으로 부품을 성형할 때, 최종 내부 반경은 금형 개구부의 백분율로 결정됩니다. 이것이 바로 20% 법칙입니다(자세한 내용은 첫 번째 질문 참조). 금형 개구부는 굽힘 반경에 영향을 미치고, 이는 다시 BA(Bend Angular)와 BD(Bend Beam)에 영향을 줍니다. 따라서 계산에 사용된 금형 개구부의 실제 반경과 작업자가 기계에서 사용하는 반경이 다르면 문제가 발생합니다.
기계가 계획과 다른 금형 폭을 사용한다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 기계는 계획과 다른 내부 굽힘 반경을 얻게 되어 BA와 BD가 변경되고, 궁극적으로 부품의 성형 치수가 달라집니다.
이와 관련해서 펀치 반경이 잘못되었다는 말씀에 대해 답변드리겠습니다. 0.063인치는 내부 굽힘 반경을 다르게 하거나 더 작게 하려는 경우가 아니라면 적절한 값입니다. 반경은 문제없이 작동해야 합니다.
측정된 내부 굽힘 반경을 계산된 내부 굽힘 반경과 일치하는지 확인하십시오. 펀치 반경이 정말 잘못된 것일까요? 이는 원하는 결과에 따라 다릅니다. 펀치 반경은 유동적인 내부 굽힘 반경과 같거나 작아야 합니다. 특정 다이 개구부에서 펀치 반경이 자연적인 유동 굽힘 반경보다 크면 부품은 펀치 반경을 따라 가공됩니다. 이렇게 되면 내부 굽힘 반경과 계산한 BA 및 BD 값이 다시 변경됩니다.
반면에 펀치 반경이 너무 작으면 굽힘이 더 날카로워지고 다른 여러 문제가 발생할 수 있습니다. (자세한 내용은 "급격한 굽힘을 피하는 방법"을 참조하십시오.)
이 두 가지 극단적인 경우를 제외하고, 공압식 펀치는 단순히 밀어주는 장치일 뿐이며 BD와 BA에 영향을 미치지 않습니다. 다시 말해, 굽힘 반경은 20% 규칙을 사용하여 계산된 다이 개구부의 백분율로 표시됩니다. 또한 그림 1에 표시된 대로 BA와 BD의 용어와 값을 정확하게 적용해야 합니다.
질문: 작업자의 안전을 확보하기 위해 맞춤형 밑단 박음질 도구의 최대 횡력을 계산하려고 합니다. 이를 계산하는 데 도움이 될 만한 팁이 있으신가요?
답변: 프레스 브레이크에서 헴을 평평하게 만들 때 발생하는 측면 힘 또는 측면 추력은 측정 및 계산하기 어렵고 대부분의 경우 불필요합니다. 실제 위험은 프레스 브레이크에 과부하가 걸려 펀치와 베드가 파손되는 것입니다. 램과 베드가 전복되면 각각 영구적으로 휘어질 수 있습니다.
그림 2. 평탄화 다이 세트에 있는 추력판은 위쪽 및 아래쪽 공구가 서로 반대 방향으로 움직이지 않도록 합니다.
프레스 브레이크는 일반적으로 하중을 받으면 휘어지고 하중이 제거되면 원래의 평평한 위치로 돌아옵니다. 그러나 브레이크의 하중 한계를 초과하면 기계 부품이 다시 평평한 위치로 돌아오지 않을 정도로 휘어질 수 있습니다. 이는 프레스 브레이크에 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 따라서 톤수 계산 시 헴밍 작업을 반드시 고려해야 합니다. (자세한 내용은 "프레스 브레이크 톤수의 4가지 핵심 요소"를 참조하십시오.)
평평하게 만들 플랜지의 길이가 충분하다면 측면 추력은 최소화될 것입니다. 하지만 측면 추력이 과도하다고 느껴지거나 모듈의 움직임과 비틀림을 제한하고 싶다면 모듈에 추력판을 추가할 수 있습니다. 추력판은 하단 공구에 추가되는 두꺼운 강철 조각으로, 상단 공구보다 위로 돌출되어 있습니다. 추력판은 측면 추력의 영향을 완화하고 상단 및 하단 공구가 서로 반대 방향으로 움직이지 않도록 합니다(그림 2 참조).
이 칼럼의 서두에서 말씀드렸듯이, 질문은 너무 많은데 시간은 너무 부족해서 모두 답변드리기가 어렵습니다. 최근에 질문을 보내주신 분들께 양해를 부탁드립니다.
어쨌든 질문은 계속 올려주세요. 최대한 빨리 답변드리겠습니다. 그때까지 여기에 있는 답변들이 질문하신 분들과 비슷한 문제를 겪고 계신 분들께 도움이 되기를 바랍니다.
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