밀링 공식 & 정의 완벽 가이드: 실전 예제와 PDF 다운로드

밀링 작업 공식

밀링(Milling)은 회전 커터를 공작물에 이동시켜 재료를 제거하는 가공 공정입니다. 단일 축 또는 다축으로 수행되며 커터 헤드의 속도와 압력은 방향이 다릅니다.

밀링 머신에서 쓰기 편한 밀링 공식을 살펴보겠습니다. 밀링 머신에서 밀링 작업 시 매우 유용한 중요 공식들을 하나씩 봅시다.

밀링 공식

밀링 공식을 결정하는 중요 용어:

1. 절삭 속도(Cutting Speed)
2. 유효 절삭 속도(Effective Cutting Speed)
3. 스핀들 속도(Spindle Speed)
4. 이송(Feed)
5. 최대 칩 두께(Maximum Chip Thickness)
6. 금속 제거율(Metal Removal Rate)
7. 비절삭력(Specific Cutting Force)
8. 절삭 깊이(Depth of Cut)
9. 커터 날 수(Number of Cutter Teeth)
10. 가공 시간(Machining Time)

#1 절삭 속도(Cutting Speed)

밀링 커터의 절삭 속도는 회전에 의한 원주 방향 선운동입니다. 분당 미터(m/min)로 표현합니다. 공식:

• v = 커터 속도 (m/min)
• d = 커터 직경 (mm)
• n = 커터 회전수 (r.p.m.)

#2 유효 절삭 속도(Effective Cutting Speed)

유효 직경(DC_ap)에서의 표면 속도를 나타냅니다. 실제 절삭 깊이(a_p)에서 올바른 절삭 데이터를 결정하는 데 필요합니다.

라운드 커터, 볼 노즈 엔드밀, 큰 코너 반경 커터, 커터 진입각 90° 미만일 때 사용합니다.

#3 스핀들 속도(Spindle Speed)

스핀들에서 밀링 공구가 분당 회전하는 횟수입니다. 작업 권장 절삭 속도 값으로 결정됩니다.

#4 이송(Feed)

밀링 머신에서 이송은 공작물이 커터 아래에서 전진하는 속도입니다. 세 가지 방식으로 표현:

1. 이송량/날 (Feed per tooth, S_z)

두 연속된 날이 결합되는 사이 공작물이 전진한 거리. 커터 날당 밀리미터로 표시.

2. 이송량/회전 (Feed per revolution, S_rev)

커터가 한 바퀴 도는 동안 공작물이 전진한 거리. 커터 회전당 밀리미터로 표시.

3. 이송량/분 (Feed per minute, S_m)

1분간 공작물이 이동한 거리. 분당 밀리미터로 표시.

이송량/날, 이송량/회전, 이송량/분은 다음 공식으로 연관됩니다.

• Z = 커터 날 수
• n = 커터 회전수 (r.p.m.)

#5 최대 칩 두께(Maximum Chip Thickness)

커터 맞물림 결과로 f_z를 참조합니다. 날당 테이블 이송을 가장 생산적으로 쓸지 결정할 때 필요한 값입니다.

평균 칩 두께: 순 절삭력 계산용 비절삭력 결정에도 유용한 값입니다.

#6 금속 제거율(Metal Removal Rate)

분당 입방 밀리미터(inch³/min) 단위로 제거된 금속 부피. 절삭 깊이, 폭, 이송 값으로 산출.

#7 비절삭력(Specific Cutting Force)

강도 계산용 재료 상수로 N/mm² 단위.

#8 절삭 깊이(Depth of Cut)

공작물이 커터 아래 한 번 통과할 때 제거되는 재료 두께. 공작물 원표면과 최종 표면 사이 수직 길이로 mm 단위.

#9 커터 날 수(Number of Cutter Teeth)

밀링 커터 날 수는 효과적 가공 위해 적절히 설계되어야 합니다. 작업 중 커터가 받을 속도와 이송을 알면 이송 공식에서 날 수 유도 가능. 날 수 계산식:

날이 적은 조날(Coarse Teeth) 커터가 금속 가공에 효율적입니다. 조날 커터 장점:

1. 더 큰 칩 공간 확보
2. 커터 날 단면적 증가로 강도 향상
3. 더 큰 레이크 각도 부여 가능
4. 커터 구동 동력 감소
5. 날과 공작물 간 마찰 감소로 발열 억제
6. 재연마 횟수 증가로 커터 수명 연장

#10 가공 시간(Machining Time)

가공 길이(l_m)를 테이블 이송(v_f)로 나눈 값. 표면 밀링 완료 소요 시간 공식:

• T = 절삭 완료 소요 시간 (분)
• L = 절삭 완료 테이블 이동 길이 (mm)
• S_s = 날당 이송 (mm)
• Z = 커터 날 수
• n = 커터 r.p.m.

테이블 이동 길이 'L'은 공작물 길이 'C'와 접근 길이 'A'로 구성됩니다. 접근 길이 'A'는 커터가 완전 절삭 깊이에 도달하기 전 이동 거리입니다.

#1 플레인 밀링 커터 접근 길이

플레인 밀링 커터 접근 길이 'A' 결정식:

• A = 접근 길이 (mm)
• B = 절삭 깊이 (mm)
• C = 커터 직경 (mm)

#2 페이스 밀링 커터 접근 길이

위 그림 참조, 페이스 밀링 커터 접근 길이 계산식:

• A = 접근 길이 (mm)
• D = 커터 직경
• B = 공작물 폭

'C' 값을 식 'A'에 대입

소재별 평균 절삭 속도와 이송

실전 예제

#1 예제

다음 데이터로 슬래브 밀링 작업 절삭 조건 평가:

• 밀링 커터 직경 = 100 mm
• 커터 회전수 = 500 r.p.m.
• 커터 폭 = 100 mm
• 절삭 깊이 = 5 mm
• 테이블 이송 = 100 mm/min
• 공작물 길이 = 50 cm
• 공작물 폭 = 80 mm
• 커터 날 수 = 8

해답: 커터 직경 = 100 mm, 커터 회전수 = 500 r.p.m.

MRR = b × d × F

b = 공작물 폭 = 80 mm, d = 절삭 깊이 = 5 mm, F = 테이블 이송 = 100 mm/min.

l = 500 mm, Here y = 4 mm

결론

모든 밀링 공정과 커터에 유용한 밀링 공식과 정의 완전 정리. 정확한 절삭 속도, 날당 이송, 금속 제거율, 가공 시간 계산법 이해는 모든 밀링 작업에서 좋은 결과를 위해 매우 중요합니다.

이상으로 마칩니다. 밀링 공식에 대해 여전히 질문이 있으면 댓글로 물어보세요. 기사가 좋으면 친구들과 공유하세요.

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