가공 업계에서는 일반적으로 직경 1/8인치 미만의 엔드밀을 마이크로 가공 및 미니어처 엔드밀로 간주합니다. 이는 또한 공차가 더 엄격한 범위 내에서 유지되어야 하는 지점이기도 합니다. 공구 직경이 공구 강도와 직접 관련되기 때문에, 미니어처 엔드밀은 더 큰 대응 공구보다 상당히 약하며, 따라서 마이크로 가공 시 강도 부족을 고려해야 합니다. 이러한 공구를 반복적인 애플리케이션에 사용하는 경우, 이 프로세스 최적화가 핵심입니다.
작업 중 런아웃은 미니어처 공구에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. 매우 작은 양이라도 공구 인게이지와 절삭 힘에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 런아웃은 플루트의 불균일한 인게이지로 인해 절삭 힘을 증가시키며, 일반 공구에서는 일부 플루트가 다른 플루트보다 빨리 마모되고, 미니어처 공구에서는 파손을 유발합니다. 공구 진동도 공구 수명에 영향을 미치는데, 간헐적 충격이 공구 치핑이나 미니어처 공구의 경우 파손을 일으킬 수 있습니다. 작업 시작 전 셋업의 런아웃을 확인하는 것이 극도로 중요합니다. 아래 예시는 .500인치 직경 공구와 .031인치 직경 공구 사이에서 .001인치 런아웃이 얼마나 큰 차이를 만드는지 보여줍니다.
칩 두께와 날 끝 반경(날 정밀도) 사이의 비율은 미니어처 공구에서 훨씬 더 작습니다. 이 현상은 때때로 '크기 효과(size effect)'라고 불리며, 종종 절삭 힘 예측 오류를 초래합니다. 칩 두께-날 끝 반경 비율이 작을 때, 커터는 소재를 전단하는 것보다 쟁기질(ploughing)하게 됩니다. 이 쟁기질 효과는 작은 두께의 칩을 절삭할 때 날 끝 반경에 의해 생성되는 음의 레이크 각 때문에 본질적으로 발생합니다.
이 두께가 특정 값(이 값은 사용 중인 공구에 따라 다름)보다 작으면, 소재가 공구 아래로 짜들어갑니다. 공구가 지나가고 칩 형성이 없으면, 쟁기질된 소재의 일부가 탄성적으로 회복됩니다. 이 탄성 회복은 공구와 공작물 사이의 접촉 면적 증가로 인해 더 높은 절삭 힘과 마찰을 유발합니다. 이 두 요인은 궁극적으로 더 많은 공구 마모와 표면 거칠기로 이어집니다.
공구 편향은 마이크로 가공 작업에서 칩 형성과 작업 정확도에 일반 가공 작업보다 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. 공구 측면으로 집중된 절삭 힘은 이송 방향 반대쪽으로 공구를 휘게 만듭니다. 이 편향의 크기는 공구의 강성과 스핀들에서 돌출된 거리에 따라 달라집니다. 소구경 공구는 작업 중 제자리에 고정하는 물질이 훨씬 적기 때문에 대구경 공구에 비해 본질적으로 덜 강성입니다. 이론적으로 홀더에서 돌출된 길이가 2배가 되면 편향이 8배 증가합니다. 엔드밀 직경을 2배로 하면 편향이 16배 감소합니다. 미니어처 절삭 공구가 첫 패스에서 파손된다면, 편향 힘이 초경의 강도를 초과했기 때문일 가능성이 높습니다. 공구 편향을 최소화하는 몇 가지 방법은 다음과 같습니다.
공작물 균질성은 공구 직경이 감소함에 따라 의문시되는 요소가 됩니다. 이는 용기 표면, 불용성 불순물, 결정립 계계, 전위 등 여러 요인으로 인해 소재가 예외적으로 작은 규모에서 균일한 물성을 가지지 않을 수 있음을 의미합니다. 이 가정은 일반적으로 커터 직경이 .020인치 미만인 공구에 해당합니다. 절삭 시스템이 극도로 작아야 소재 미세 구조의 균질성이 의문시될 수 있기 때문입니다.
마이크로 가공은 일반 가공에 비해 버(burr)와 표면 거칠기가 증가할 수 있습니다. 밀링에서 버는 이송 증가 시 증가하고, 속도 증가 시 감소합니다. 가공 작업 중 칩은 1차 전단대를 따라 공작물 소재의 압축과 전단으로 생성됩니다. 이 전단대는 아래 그림 2에서 볼 수 있습니다. 앞서 언급했듯이, 칩 두께-날 끝 반경 비율은 미니어처 애플리케이션에서 훨씬 더 높습니다. 따라서 절삭 중 플라스틱 및 탄성 변형대가 생성되며, 이는 1차 전단대 인접부에 위치합니다(그림 2a). 결과적으로 절삭날이 공작물 경계에 가까워지면 탄성대도 이 경계에 도달합니다(그림 2b). 절삭날이 전진함에 따라 플라스틱 변형이 이 영역으로 퍼지고, 연결된 탄성 변형대로 인해 경계에서 더 많은 플라스틱 변형이 형성됩니다(그림 2c). 플라스틱 변형대가 연결될 때(그림 2d) 영구적인 버가 형성되기 시작하고, 칩이 미끄럼 선을 따라 크랙이 생기면 확장됩니다(그림 2e). 칩이 마침내 공작물 가장자리에서 떨어져 나갈 때 버가 남습니다(그림 2f).
미니어처 공구의 취약성 때문에, 툴패스는 갑작스러운 절삭 힘 증가를 피하고 절삭 힘을 여러 축에 분산시킬 수 있도록 프로그래밍되어야 합니다. 이러한 이유로 미니어처 공구 툴패스 프로그램을 작성할 때 다음 관행을 고려해야 합니다:
원형 램핑(Circular ramping)은 X, Y, Z 평면을 따라 절삭 힘을 고르게 분산시키므로 부품으로 축 방향으로 내려가는 데 가장 좋은 방법입니다. 특정 절입 깊이에서 방사 방향으로 부품에 진입해야 한다면, 아킹(arching) 툴패스를 고려하세요. 이는 절삭 힘을 공구에 한 번에 가하는 대신 점진적으로 부하를 가하기 때문입니다.
선형 경로에 사용하는 것과 동일한 속도와 이송을 원형 경로에 사용해서는 안 됩니다. 이는 복합 각속도(compounded angular velocity)라는 효과 때문입니다. 절삭 공구의 각 치는 스핀들에서 활성화될 때 고유의 각속도를 가집니다. 원형 공구 경로가 사용되면 시스템에 또 다른 각속도 성분이 추가되므로, 공구 경로 외부 부분의 치는 예상보다 상당히 다른 속도로 이동합니다. 공구의 이송은 내부 또는 외부 원형 작업 여부에 따라 조정되어야 합니다. 이송 조정 방법을 알아보려면 '원형 가공 시 이송 조정(running in circles)' 문서를 확인하세요.
미니어처 슬롯을 더 큰 슬롯과 같은 방식으로 접근하지 마세요. 미니어처 슬롯에서는 가능한 한 많은 플루트를 가진 공구를 원합니다. 이는 더 큰 코어를 통해 공구 강성을 증가시키기 때문입니다. 이는 편향으로 인한 공구 파손 가능성을 줄여줍니다. 더 많은 플루트로 인해 칩 배출 공간이 줄어들기 때문에 축 방향 인게이지를 줄여야 합니다. 대구경 공구에서는 공구 직경의 50~100%를 스텝다운할 수 있습니다. 하지만 더 높은 플루트 수의 미니어처 엔드밀을 사용할 때는 직경 크기와 편향 위험에 따라 5~15%만 스텝다운하세요. 감소된 축 방향 인게이지를 보상하기 위해 이송 속도를 높여야 합니다. 볼 노즈 엔드밀을 사용할 때는 칩 시닝이 이러한 얕은 절입 깊이에서 발생하여 고이송 밀링처럼 작동하므로 이송을 더 높일 수 있습니다.
부품 코너는 공구가 부품과 더 많이 인게이지되면서 추가적인 절삭 힘을 생성합니다. 따라서 코너 가공 시 이송 속도를 늦춰 공구가 이러한 힘에 점진적으로 적응하도록 하는 것이 유리합니다.
마이크로 가공에서 이는 답하기 다소 까다로운 질문입니다. 부품 도면에 품질 표면 조도가 요구될 때마다 클라임 밀링을 활용해야 합니다. 이 툴패스 유형은 궁극적으로 더 예측 가능하고 낮은 절삭 힘으로 이어져 더 높은 품질의 표면 조도를 제공합니다. 클라임 밀링에서 커터는 절삭 초기에 최대 칩 두께로 인게이지하므로 공작물에서 멀어지려는 경향이 있습니다. 셋업에 충분한 강성이 없다면 채터 문제를 잠재적으로 유발할 수 있습니다. 컨벤셔널 밀링에서는 커터가 다시 절삭부로 회전하며 소재 속으로 파고들어 절삭 힘을 증가시킵니다. 컨벤셔널 밀링은 길고 얇은 벽이 있는 부품과 섬세한 작업에 활용해야 합니다.
이 작업들은 일부 경우 마무리 패스를 위한 충분한 부품 지지가 없기 때문에, 키가 크고 얇은 벽 부품을 마이크로 가공할 때 고려해야 합니다.
미니어처 엔드밀로 마이크로 가공 시 런아웃과 편향을 최대한 최소화하세요. 이는 수축 피트(shrink-fit) 또는 프레스 피트(press-fit) 공구 홀더를 사용하여 달성할 수 있습니다. 작업 중 생크와 콜렛의 접촉 면적을 최대화하면서 돌출량(stick-out)을 최소화하세요. 도면을 다시 확인하고 가능한 가장 큰 엔드밀을 사용하세요. 더 큰 공구는 더 적은 편향을 의미합니다.
CNC 기계
작성일: 2019년 4월 1일 | 작성자: Kenzi, WayKen 신속 제조 5G가 도래하고 있습니다. 완전히 연결된 지능형 세계 구축이 지속적인 혁신을 이끄는 최신 연결 기술이 되었습니다. 미래 세계는 모든 사람이 관여하는 디지털 세계가 될 것입니다. 세계적인 5G 기술 선도 기업인 화웨이는 2019 바르셀로나 모바일 월드 콩그레스에 디지털 빌리지(Digital Village)를 주제로 참가하여 5G 아이디어와 지능을 전파하고 연결된 스마트 세상의 도전 과제를 탐구했습니다. 세계는 어떻게 5G를 주도하는가? 선라이즈(Sunri
게시일: 2020년 5월 11일 | 작성자: WayKen Rapid Manufacturing 인간 사고와 공학의 정점은 거대 비행 기계에 정당하게 예약되어 있습니다. 로켓, 비행기, 제트기는 설계하기 불가능할 정도로 어렵고 생산은 훨씬 더 어렵습니다. 그래서 전 세계에서 상당한 양의 상업용 비행기를 만드는 큰 회사는 단 8개뿐입니다. 항공기, 우주 또는 단순히 비행하는 것에는 50만 개 이상의 부품이 있으며, 그 중 상당 부분은 극도로 정밀하고 내구성이 있어야 합니다. 이 부품들이 최고의 품질과 비용을 가지도록 보장하는 것이 산업용
