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이기자의 좌충우돌 밀링공구 따라잡기
 
밀링 이론(상)
 
이병진기자 | 2012.05.31 | 2012년 6월호
 
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드디어 선삭 가공을 마무리했다. 실습까지 마무리한 이기자는 이제 꽤 전문적인 지식을 갖추고 취재에 임할 수 있게는 한 번 보는 게 낫고, 한 번 보는 것 보다 직접 해보는 게 뼈가 되고 살이 된다. 이제 공구와 관련된 내용은 전화를 통하고 질문까지 할 수 있게 되었다. 하지만 선삭은 기본 중의 기본. 이제 기계가공은 아무래도 밀링 가공이 대세. 새로은 이기자를 기다리는 사람이 있었다.
 
 
밀링 가공
선삭 가공은 공작물이 회전하고 절삭공구가 움직이면서 가공이 일어나는데 비해 밀링가공은 절삭공구가 회전하는 동시에 공작 물이 움직이면서 가공이 이루어진다는 것이 다릅니다.
  일반적으로 원형 형상의 가공물을 가공할 때는 선삭을 사용하고 평면 및 윤곽 표면을 가공할 때는 밀링을 사용한다고 하지만 다축 장비에서는 가공 방법을 선택할 수 있어 선삭으로 가공하던 홀, 동공, 표면, 그리고 나사 등을 가공할 수도 있습니다. 밀링 가공은 거의 모든 방향으로 프로그램된 이송운동을 수행하는 다중 날 절삭 공구에 의해 이루어지며 교환형 인서트와 솔리드 초경 기술을 통해 생산성과 품질이 향상되고 있습니다.
기존의 밀링 방법
수동으로 작동하거나 기계적으로 작동하는 3축 장비를 활용해 평면, 직각 그리고 슬롯을 가공하는 경우가 많았습니다.
고급 밀링 방법
오늘날 장비는 지속적으로 발전하고 있습니다. 현재의 터닝센터 에는 드리븐 공구를 통한 밀링 기능이 있고, 머시닝 센터에는 선삭 기능이 있습니다. CAM의 발전으로 5축 장비가 증가하고 있으며 그 이상의 다축 장비도 개발되고 있습니다. 커터의 재질과 가공기술이 발전하면서 다양한 활용이 가능하기 때문입니다.
시스템 개요
 
밀링 작업 방향
 
커터 직경 및 위치
일반적으로 밀링 커터 직경은 가용 장비의 동력을 고려해서 가공물 폭을 기준으로 선택합니다.
커터 위치를 통한 칩 형성 (ae= 75% x Dc, Dc= 커터 직경, ae= 가공폭)
절삭 날은 반경 방향으로 세 가지 단계를 거쳐 가공물을 절삭합니다.
 1. 절삭 입구 2. 절삭 중 원호 3. 절삭 출구각 방법에 따라 절삭량과 인서트에 가해지는 압력이 다르므로 이를 고려하여 설정해야 합니다.
여러 가지 밀링의 최적화 방법
 
스핀들 속도, 절삭 속도 및 커터 직경
rpm 단위로 표시되는 스핀들 속도(n)는 스핀들에 있는 밀링 공구의 분당 회전수입니다. 절삭 속도(vc)는 가공물을 가공하는 절삭날의 표면속도를 가르키며 이는 실제로 가공이 일어나는 커터의 유효 절삭 속도(ve)와 구분합니다. 지정된 커터 직경(Dc)은 절삭 속도 vc 또는 ve의 기본인 유효 절삭 직경(De)을 갖습니다.
테이블 이송, 날 수 및 스핀들 속도의 관
테이블 이송, 장비 이송 또는 이송 속도라고 부르는 분당 이송은(vf mm/min)은 날당 이송과 커터 날 수의 관련해 시간 단위당 거리로 측정된 값입니다. 공구의 가용 커터날 수(zn)는 테이블 이송을 결정하는데 사용합 니다. 공구의 유효 커터 날 수(zc)는 절삭에 사용된 유효 날 수를 말합니다. mm/min 단위로 표시 되는 회전당 이송(fz은 이송 계산에 사용되는 값입니다. 커터의 정삭 성능을 결정하는데도 사용 합니다.
절삭 깊이
축 방향 절삭 깊이(ap , mm)는 공구가 가공물 표면의 금속을 제거한 깊이입니다. 이는 가공되지 않은 표면 아래로 설정된 거리입니다.
  반경 방향 절삭 폭(ae , mm)은 커터 직경에 따라 절삭된 가공물의 폭입니다. 이는 가공되는 표면을 가로지른 거리이거나, 공구 직경이 더 작을 경우 공구에 의해 커버되는 거리입니다.
정격 동력, 토크 및 비절삭 저항
정격 동력(Pc)은 절삭 수행을 위해 장비가 절삭날에 제공할 수 있어야 하는 동력입니다. 절삭날을 선택할 때는 장비 효율을 고려해야 합니다.
  토크(Mc)는 절삭 수행 중 공구에 의해 제공되는 토크 값입니다. 장비에 의해 제공될수 있어야 합니다.
  비절삭저항 값(kc)은 N/mm2 단위로 표시되는 가공 대상 소재의 물성치입니다. 각 소재마다 그 정도가 다르며 관련 값은 샌드빅코로만트의 종합 카달로그와 기술가이드에서 확인할 수 있습니다.
밀링 커터의 종류
 
 
 
밀링 가공 계획 시 주의점
가공에서 무엇보다 우선시 되는 것은 소재의 특성입니다. 소재의 재질은 가공성이나 칩 형성을 결정합니다. 경도, 합금 요소에 따른 특성도 가공에 영향을 미치게 됩니다. 가공물의 형상이나 요구되는 공차, 수량을 고려하여 적합한 장비를 선정하는 것도 소재 선택의 영향을 받습니다. 가용 동력이나 안정성을 고려해 장비를 선택한 뒤에는 소재에 적합한 커터와 인서트를 선택합니다.
  가공에 적합한 절삭날과 피치를 선택하는 것은 생산성과 안정성 모두에 영향을 미칩니다. 가공의 성격에 따라서 인서트 형상도 달라지게 되므로 유의해야 합니다. 경가공, 중가공, 고강성 가공에 걸맞은 형상을 선택하는 법과 밀링 공구 선택의 자세한 내용은 다음 시간에 알아보도록 하겠습니다.
  가공이 이루어진 뒤에는 인서트의 마모 정도와 가공물의 표면 조도를 확인하여 절삭조건을 조절해야 합니다. 인서트 손상, 진동에 의해 문제가 발생할 수 있으며 이에 대한 적절한 대책을 마련해야 합니다.
  밀링의 적용 범위는 광범위하다. 사용되는 공구의 종류가 다양한 데다가 가공물이 고정된 테이블의 이송과 주축의 공구의 회전이 동시에 일어나기 때문에 절입각에 대한 이송량도 결정할 필요가 있다. 현장에서는 경험에 의해 무리 없이 진행하는 경우가 많다고 하지만 가공에 대한 경험이 거의 없는 이기자에겐 그마저도 어려운 일. 공구에 대한 추천 데이터와 계산기 등을 활용할 수 있다는 것은 다행이었지만 원리와 기초 지식을 쌓는 일은 중요하다는 것을 깨달았다.
  다음 달에는 밀링에서의 공구 선택과 절삭 조건의 계산을 살펴볼 계획이다.
선삭가공 실습 특별 퀴즈 정답 발표
총 35분 응모해주셨습니다. 대부분 3.5~3.9kg사이라고 답변해주셨지만 최대 12kg, 최소 2.4kg의 답변도 있었습니다. 응모자 중에는 CATIA로 도면을 그려서 질량을 계산한 분도 있었지만(3.74kg라고 답변해주 셨습니다) 홈의 깊이나, 챔버, 정삭 정도를 생각하면 그보다는 아래가 되겠죠?
 
 정답은 3.56kg입니다.
 
  정답에 가장 가까운 3.5kg이라고 답변해주신 한철희(seawon04) 님에게 아령을 보내 드립니다.
독자퀴즈
지난 달에는 35분이 독자 퀴즈에 응모해주셨습니다. 오답이 있을 수 없는 문제 라고 확신하고 있었는데도 다섯분이 틀려서 85.7% 정답률. 누구나 이해할 수있는 기사를 고민하는 ‘다짜고짜 따라잡기’의 취지에 맞게 정답률 100%에 도전합니다. 기사를 잘 읽어보시고 응모해주세요. 정답을 모두 맞춰주시는 분 중10분을 추첨하여 한국샌드빅코로만트에서 제공하는 선물을 보내드립니다.
 
 

 
 
 
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