트로코이드(trochoid) 밀링은 난삭재나 두께가 얇은 부품 등을 가공하는 데 적합하며, 클램핑이 안정적이지 않더라도 가공이 가능하고 공구와 장비에 가해지는 응력이 낮다는 장점이 있다. 이러한 트로코이드 밀링은 주로 높은 절삭 속도를 이용한 포켓 가공과 윤곽 가공에 활용된다. 따라서 효과적인 트로코이드 밀링을 위해서는 빠른 속도에 적합한 툴이 필요하다.
 
  문제는 가공 도중 길이가 긴 칩이 발생한다는 점이다. 롱칩을 제때 제거해주지 않으면 칩이 가공물에 엉겨 붙어 원활한 가공을 방해한다. 공작기계용 대형 밀링 헤드부터 항공기 부품까지 다양한 특수 장비를 생산하는 독일의 Dreiling Maschinenbau GmbH(이하 ‘Dreiling’) 역시 트로코이드 밀링에서의 칩제거로 골머리를 앓고 있었다.

Dreiling은 아우디, 보쉬, DMG MORI, 에어버스, 다이아몬드 에어크래프트 등 유수의 기업 들을 대상으로 다양한 부품을 공급하고 있다. Dreiling의 CAM 프로그래머 토마스 괴데케 (Thomas Gödeke)는 자사의 강점으로 ‘유연성’을 꼽았다. 실제로 Dreiling은 설계부터 생산 및 조립, 시운전까지 가치사슬 가운데 넓은 범위를 커버할 수 있다. Dreiling은 다양한 장비를 보유하고 있어 필요한 부품 대부분을 독자적으로 생산할 수 있지만, 파트너사와의 기술적인 협력 역시 중요하게 생각하고 있다. 이는 밀링 공구 부문 역시 마찬가지다.
 
  Dreiling은 4년 동안 3×D 및 4×D 티녹스컷 (TiNox-Cut)을 활용해왔다. 대부분의 가공 에서는 이러한 표준 엔드밀로도 충분히 만족스러운 결과물을 얻을 수 있다. 하지만 포켓 가공이나 윤곽 가공 시 트로코이드 형상으로 황삭 가공을 할 경우, 칩의 길이가 길어져 여러 애로사항이 발생했다.
 
  이를 해결하기 위해 Dreiling은 소프트웨어에 주목했다. SolidCAM의 트로코이드 가공을 위한 iMachining ISA 모듈을 활용한 것이다. 실제로 최근 많은 CAM 소프트웨어가 공정 시간을 대폭 줄일 수 있는 밀링 전략들을 선보이고 있다. 이외에도 NC 컨트롤러가 제공하는 기능을 이용하는 방법도 있다.
 
  그렇다면 공구를 통해 해결할 수는 없을까? 에무게프랑켄의 밀링 부문 어플리케이션 엔지니어 위르겐 슈미트(Jürgen Schmidt)는“트로코이드 밀링 가공에서 중요한 것은 절삭날의 전 구간을 활용하는 것”이라며 “이를 통해 고성능 스핀들이 장착되지 않은 일반 장비라 하더라도 효과적으로 칩을 제거할 수 있다”고 귀띔했다. 그러나 일반적인 초경 커터의 경우, 절삭날의 모든 구간을 활용하더라도 툴 지오메트리의 영향으로 금방 한계에 부딪히고 만다.

이에 에무게프랑켄은 트로코이드 밀링에 적합한 엔드밀을 새롭게 선보였다. 트로코이드 엔드밀에는 제트컷(Jet-Cut)과 티녹스컷 (TiNox-Cut) 두 가지 라인이 있으며, 가변적인 헬릭스 각과 부등분할 등 새로운 형상으로 설계되어 진동이 크게 줄었다. 또 칩 브레이커가 있어 롱칩으로 인한 가공 불량이 적다.
 
  Dreiling는 크기 300mm×80mm×40mm의 크롬망간강(16MnCr5) 소재 가공물을 직경 12파이의 티녹스컷 트로코이드 엔드밀로 가공하는 실험을 진행했다. 이 때 가공조건은 주속 300m/min, 절입깊이 35mm, 절입폭 0.7~0.9mm이었다. 실험 결과 칩 두께가 일정하게 유지되었으며, 가공시간 역시 40 분에서 18분으로 크게 줄어들었다. 또 발생하는 칩의 길이가 매우 짧아 에어 쿨런트로 손쉽게 칩을 제거할 수 있으며, 표준 합금강의 트로코이드 밀링에서 모든 변수가 올바른 경우 공구 당 3시간 가량의 수명을 늘릴 수 있다.
 
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 도움 주신 분
 에무게프랑켄 유한회사
 장태중 부장, 정종열 과장
 www.emuge-franken.kr