고이송 엔드밀의 비밀 역학

고이송 엔드밀은 절삭 가공을 활용하여 이송 속도를 획기적으로 높일 수 있는 특수 종단 프로파일이 있는 일종의 고효율 밀링(HEM) 공구입니다. 이 도구는 매우 낮은 축 방향 깊이로 작동하여 하단 프로파일의 곡선 모서리를 따라 절단 작업이 발생합니다. 이를 통해 몇 가지 다른 현상이 발생할 수 있습니다.

• 낮은 리드각으로 인해 대부분의 절삭력이 축 방향으로 스핀들로 다시 전달됩니다. 이는 커터를 중심 축에서 밀어내는 반경 방향 힘이 훨씬 적기 때문에 편향이 적습니다.
• 하단 모서리의 확장된 곡선 프로파일은 칩이 얇아지는 효과를 일으켜 공격적인 이송 속도를 가능하게 합니다.

고이송 엔드밀의 낮은 리드각

아래 그림 1에서 볼 수 있듯이 고이송 엔드밀이 공작물에 적절하게 맞물렸을 때 낮은 리드각과 낮은 축 방향 절입 깊이가 공구의 중심축을 따라 위쪽으로 절삭력의 대부분을 전달합니다. 반경 방향 힘이 적기 때문에 공구 고장으로 이어지는 채터의 역효과 없이 더 긴 도달 거리를 사용할 수 있습니다. 이는 얇은 벽을 가공하거나 깊은 포켓의 윤곽을 그리는 것과 같이 작은 반경 방향 힘을 필요로 하는 응용 분야에 유용합니다.

피드 밀은 공격적인 공급 속도를 가지고 있습니다.

그림 1은 또한 적절한 황삭 공구 경로에 맞물렸을 때 형성되는 칩의 즉각적인 스냅샷을 보여줍니다. 칩(대각선으로 표시)이 공구의 중심 축에 접근함에 따라 어떻게 얇아지는지 확인하십시오. 이는 하단 모서리의 곡선 형상 때문입니다. 이 칩이 얇아지는 현상으로 인해 공구가 절삭에 적극적으로 참여하고 공작물과 마찰되지 않도록 공구 이송을 증가시켜야 합니다. 마찰은 마찰을 증가시켜 절삭 영역 주변의 열 수준을 높이고 조기 공구 마모를 일으킵니다. 이 공구는 실행 가능한 절삭날을 유지하기 위해 증가된 칩 부하가 필요하기 때문에 "고이송 밀"이라는 이름이 붙었습니다.

하단 가장자리의 곡선 형상으로 인한 기타 현상

하단 가장자리의 곡선 형상은 또한 다음 동작이 발생하도록 제재합니다.

• CAM 도구 경로에 프로그래밍 가능한 반경 추가
• 대면 작업 중 형성되는 가리비
• HEM 황삭과 비교하여 슬롯 가공 중에 생성되는 다른 모양의 칩

프로그래밍 가능한 반경

Helical Solutions의 고이송 엔드밀은 이중 반경 하단 모서리 디자인을 가지고 있습니다. 이 때문에 일부 CAM 소프트웨어에서는 정확한 프로파일을 쉽게 프로그래밍할 수 없습니다. 따라서 이론상의 반경을 사용하여 쉽게 적분할 수 있습니다. 불노즈 공구 경로를 프로그래밍하고 치수 표의 이론적인 반경(아래 그림 2 참조)을 모서리 반경으로 사용하기만 하면 됩니다.

가리비 관리

가리비는 곡선 프로파일이 있는 절삭 공구로 인해 남겨진 재료의 끝입니다. 가리비의 높이와 너비를 결정하는 세 가지 주요 요소는 다음과 같습니다.

1. 축 방향 절삭 깊이
2. 방사형 절삭 깊이
3. 하단 가장자리의 곡률 또는 리드 각도

아래 그림 3은 65%의 반경 방향 스텝 오버와 4%의 축 방향 절입 깊이가 있는 일반적인 황삭 절삭의 스캘럽 프로파일을 보여줍니다. 음영 처리된 영역은 2회의 황삭 패스 후에 남겨진 가리비를 나타내며 공구 경로와 평행합니다.

그림 4와 5는 가리비의 높이와 너비에 대한 반경 방향 및 축 방향 절단 깊이의 영향을 보여줍니다. 이 수치는 그림 3의 맥락에서 볼 수 있습니다. 이 효과가 모든 도구 크기에서 예측될 수 있음을 보여주기 위해 표준 측정 단위 대신 직경에 따른 백분율이 사용되었습니다. 그림 4는 도구가 35%와 40% 사이의 방사형 스텝을 갖도록 프로그래밍될 때 가리비가 형성되기 시작함을 보여줍니다. 높이는 축 방향 절입 깊이에서 최대화될 때까지 기하급수적으로 증가합니다. 그림 5는 방사형 스텝 오버와 스캘럽 폭 사이에 선형 관계가 있음을 보여줍니다. ADOC와 하단 절삭날의 곡률 반경이 일정하게 유지되는 한 가리비 너비와 축 방향 절삭 깊이 사이에는 관계가 없습니다.

그림 4와 5의 그래프에서 가리비 치수에 대한 다음 방정식을 얻습니다.

이 방정식에 대한 참고 사항:

• 이 방정식은 Helical Solutions 고이송 엔드밀에만 적용됩니다.
• 이 방정식은 근사치입니다.
• 축 방향 절삭 깊이에 도달한 후 스캘럽 높이 방정식이 부정확함
• RDOC는 지름 백분율(.55 x 지름, .65 x 지름 등)을 기준으로 합니다.

고이송 엔드밀 하단 모서리 곡률

곡률반경이 작을수록 가리비의 높이는 커집니다. 예를 들어, Helical Solutions 고이송 엔드밀 하단 절삭날의 큰 부분 반경은 동일한 공구 경로로 프로그래밍된 볼 엔드밀과 비교할 때 더 작은 스캘럽을 남깁니다. 그림 6은 동일한 반경 방향 및 축 방향 절입 깊이를 가진 볼 엔드밀과 고이송 밀을 나란히 비교한 것입니다. 볼 엔드밀은 곡률 반경이 작기 때문에 스캘럽의 너비와 높이가 눈에 띄게 커집니다.

전체 슬롯

슬로팅 시 하단 절삭날의 더 많은 부분이 맞물리므로 황삭에 비해 이송 속도를 크게 줄여야 합니다. 그림 7에서 볼 수 있듯이 축 방향 스텝 다운은 축 방향 맞물림과 동일하지 않습니다. 전체 슬롯에 맞물리면 칩은 복잡한 모양이 됩니다. 측면에서 칩을 볼 때 공구가 한 시점에서 축 방향 맞물림 전체를 절단하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 칩은 공구의 하단 모서리 형태로 절단된 슬롯의 윤곽을 따릅니다. 이 현상으로 인해 칩은 슬롯의 가장 낮은 지점으로 내려갔다가 측면을 따라 축 방향 맞물림의 가장 높은 지점으로 다시 올라갑니다. 이로 인해 공구의 작은 홈이 막힐 수 있는 길고 얇은 칩이 생성되어 조기 공구 고장을 유발할 수 있습니다. 이는 이송 속도를 줄이고 작업에 사용되는 냉각수 양을 늘리면 해결할 수 있습니다.

요약하면, 공구 하단 모서리의 곡선 프로파일은 낮은 리드각으로 생성되는 치핑 가늘어짐 효과로 인해 고이송 밀링 시 더 높은 이송 속도를 허용합니다. 또한 이 낮은 리드각은 절삭력을 반경 방향이 아닌 축 방향으로 분산시켜 동일한 조건에서 일반 엔드밀이 경험할 수 있는 떨림의 양을 줄입니다. 곡선형 하단 모서리도 가리비의 형성을 허용하고 일부 CAM 패키지를 사용할 때 프로그래밍 가능한 반경이 필요하며 슬로팅이 황삭 작업만큼 생산적이지 않기 때문에 기계공은 주의해야 합니다.