밀링 공정과 기계적 부하의 관계
밀링 작업을 계획할 때 최적의 결과를 얻으려면 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 무엇보다도 작업에 적합한 커터나 엔드밀이 필요합니다. 그러나 공구 제조사 카탈로그를 자세히 살펴보기 전에 고려해야 할 요소 중 하나인 기계적 부하가 절삭 공구 성능에 영향을 미치는 변수를 이해하는 것이 중요합니다.[밀링] 작업을 계획할 때 최적의 결과를 얻으려면 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 무엇보다도 작업에 적합한 커터나 엔드밀이 필요합니다. 그러나 공구 제조사 카탈로그를 자세히 살펴보기 전에 고려해야 할 요소 중 하나인 기계적 부하가 절삭 공구 성능에 영향을 미치는 변수를 이해하는 것이 중요합니다.
기계적 부하는 절삭 부하(절삭력)과 혼동하지 말아야 하는 개념으로, 압력(단위 표면적당 힘)으로 생각할 수 있습니다. 이 압력은 공구 수명과 고장에 중대한 영향을 미칩니다. 넓은 공구 영역에 걸쳐 높은 절삭력이 분산되면 상대적으로 미미한 부하가 발생하는 반면, 공구의 작은 부분에 낮은 절삭력이 집중되면 부하로 인해 문제가 발생할 수 있습니다.
밀링은 여러 절삭 인선을 지속적으로 변화하는 부하에 노출시키며, 그 부하는 작게 시작해 크게 커지고 또 계속 반복됩니다. 또한 사용하는 밀링 커터 유형에 관계없이 절삭 인선(날)이 가공물 소재(공작물 재료, 피삭재)에 반복적으로 들어갔다가 나옵니다. 절삭 인선에 가해지는 부하는 가공물에 진입하기 전 0 에서 시작해서 가공물에 진입한 후 가공 중 점점 최대치로 바뀌고 가공물에서 진출하면서 다시 0 으로 돌아갑니다.
따라서 이러한 간헐적 부하를 조절하여 가공시 가능한 최고의 공구 수명, 신뢰성 및 생산성을 달성할 수 있습니다. 커터 포지셔닝(위치), 진입 및 진출 전략, 칩 두께와 같은 요소는 기계적 부하를 제어하고 성공을 보장하는 데 중요합니다.
커터 포지셔닝(위치, 방향)
가공물에 접근할 때 목표에 가장 적합한 밀링 방향을 고려해야 합니다. 옛날 방식인 ‘상향’ 밀링에서 커터는 가공물의 이송 방향과 반대로 회전하는 반면 ‘하향’ 밀링은 이송과 동일한 방향으로 회전합니다.
상향 밀링이건 하향 밀링이건, 여러분은 커터를 가공물 중심선의 한쪽 또는 다른 쪽으로 배치하려 할 것입니다. 센터 포지셔닝(커터의 양 끝이 아닌 센터로만 가공하는 경우)는 상향 밀링과 하향 밀링의 힘이 섞여버려 가공이 불안정해지고 진동을 유발할 수 있습니다.
진입 및 진출 전략
커터와 절삭 인선(날)이 가공물에 들어가는 방식에 따라 밀링 가공시 기계적 부하에 큰 영향을 줍니다. 대부분의 경우 하향 밀링은 상향 밀링보다 가공물 진입시 유리하지만 두 방식 모두 장단점이 있습니다.
- 하향 밀링의 장점: 가공물에 최대 두께로 진입하여 칩에 적절한 열 전달이 가능기 때문에 부품과 공구를 모두 보호합니다. 칩은 커터 뒤로 빠져 나가 재절삭(또는 이중 절삭)을 최소화하고 가공 표면 조도가 더 좋습니다.
- 하향 밀링의 단점: 가공물에 최대 두께로 진입하면 공구에 가해지는 기계적 부하가 높습니다(대부분의 공구 소재에서는 문제가 되지 않음). 구형 수동 장비에서 하향 밀링 방식으로 페이스 밀링(평면 밀링)을 하게 되면 하향력(다운포스)가 발생하여 백래시를 유발할 수 있습니다.
- 상향 밀링(옛날 방식)의 장점: 가공물에 점진적으로 진입하기 때문에 표면이 거칠거나 벽이 얇은 소재를 가공할 때 매우 단단해서 부서지기 쉬운 절삭 공구가 손상되지 않도록 보호합니다. 또한 안정성이 떨어지는 장비에서도 고부하 가공을 할 수 있습니다.
- 상향 밀링(옛날 방식)의 단점: 가공물의 두께가 얕으면 과도한 마찰과 열이 발생하여 공구에 악영향을 미칠 수 있습니다. 칩이 커터 진행 방향으로 배출되기 때문에 재절삭(이중절삭)이 증가하고 가공물의 표면 조도 품질이 저하됩니다.
또한 커터가 가공물을 빠져나가는(진출) 방법은 들어가는(진입) 방법 못지않게 중요합니다. 커터의 진출 방법이 너무 갑작스럽거나 고르지 않으면 절삭 인선에 치핑이 생기거나 부서집니다. 그러나 적절하게 사용하면 공구 수명이 최대 10배 더 길어질 수도 있습니다. 출구 각도는 ‘밀링 커터 반경(R) 라인’과 ‘절삭 인선의 진출점’ 사이의 각도이며, 진출 전략에서 중요하게 다루어야 합니다. 진출 각도는 마이너스(커터 반경(R) 선 위) 또는 플러스(반경(R) 선 아래)일 수 있습니다.
칩 두께
칩 두께는 ‘인선의 직각에서 변형되지 않은 칩의 두께’로 반경 방향 맞물림(ae, 절삭 폭), 인서트의 인선처리(호닝 등), 날 당 이송에 영향을 받습니다.
칩이 너무 두꺼우면 공구의 절삭 인선을 파손시키거나 치핑을 발생하게 만드는 높은 부하를 일으키는 경향이 있습니다. 칩이 너무 얇으면 절삭 인선의 작은 부분에서만 절삭이 발생하여 마찰이 발생하고 열이 증가하여 공구 마모가 빨라집니다.
절삭 공구 제조업체는 일반적으로 밀링 제품에 대한 평균 칩 두께 데이터를 가지고 있으므로 권장되는 날 당 이송 정보는 공급업체에 문의하십시오. 절삭 공구의 ‘평균 칩 두께’ 데이터를 적용하고 유지하면 최대 공구 수명과 생산성에서 이점을 얻을 수 있습니다.
밀링 커터는 여러 해에 걸쳐 크게 발전하여 이전에는 불가능했던 수준의 생산성과 수익성을 달성할 수 있게 되었습니다. 그러나 많은 사람들이 이러한 기술 발전을 최대한 활용하지 못하고 옛날의 기술과 절삭 조건에 의존합니다. 여러분도 그렇게 되지 않도록 하세요. 시간을 들여 절삭 공구 성능에 영향을 미치는 변수들을 이해하고 적절한 밀링 전략을 계획하면 성공할 수 있습니다.
금속 절삭은 확실히 복잡한 과정이므로 질문이 있거나 응용 프로그램에 대한 조언이 필요하면 언제든지 주저하지 말고 [기술 지원팀]이나 세코툴스 코리아 카카오톡 채널로 문의하세요. 또한 밀링의 열 및 마찰 부하에 대한 다음 글도 기대하세요.
