고효율 밀링(HEM)에서 칩 시닝(Chip Thinning) 방지 및 최적화 전략

본 글은 고효율 밀링(High Efficiency Milling, HEM) 관련 시리즈 중 하나입니다. 이 인기 있는 가공 방식에 대한 완벽한 이해를 위해 아래 추가 HEM 게시글도 참고하시기 바랍니다.

고효율 밀링 입문 | 고속 가공 vs HEM | 절삭 깊이 심층 분석 | 4가지 주요 공구 마모 방지법 | 트로코이달 밀링 입문

칩 시닝(Chip Thinning) 정의

칩 시닝은 반경 방향 절입 깊이(RDOC, Radial Depth of Cut)가 변할 때 발생하는 현상으로, 칩 두께와 치당 이송(feed per tooth)과 관련이 있습니다. 이 두 값은 종종 동일시되지만, 서로 다른 변수이며 이상적인 절삭 조건에 직접적인 영향을 미칩니다. 치당 이송은 공구 이송 속도로 직결되며, 일반적으로 인치당 치수(IPT) 또는 칩 로드(chip load)라고 부릅니다.

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칩 두께(Chip Thickness)

칩 두께는 종종 간과됩니다. 이는 공구가 절삭하여 생성되는 각 칩의 실제 두께로, 가장 큰 단면에서 측정됩니다. 칩 두께와 치당 이송을 혼동하지 마십시오. 이 둘은 각각 이상적인 절삭 조건과 직접적으로 관련되어 있습니다.

칩 시닝 발생 원리

50% 스텝오버(Step-over)를 사용할 때(그림 1 좌측), 칩 두께와 치당 이송은 동일합니다. 각 치아는 직각으로 공작물에 맞물려 가장 효과적인 절삭 작용을 하며, 마찰을 최소화합니다. 반경 방향 절입 깊이(RDOC)가 공구 직경의 50% 미만으로 떨어지면(그림 1 우측), 최대 칩 두께가 감소하여 이상적인 절삭 조건이 변합니다. 이는 표면 조도 불량, 비효율적인 사이클 타임, 조기 공구 마모로 이어질 수 있습니다. 적절한 운전 파라미터 조정을 통해 이러한 문제를 크게 완화할 수 있습니다.

목표는 다양한 RDOC에서 절삭 이송률을 조정하여 일정한 칩 두께를 유지하는 것입니다. 이는 공구 직경(D), RDOC, 칩 두께(CT), 이송 속도(IPT)를 사용하여 다음 공식으로 계산할 수 있습니다. 칩 두께에는 50% 스텝오버 시 권장 IPT 값을 사용합니다. 원하는 값을 대입하여 IPT를 구하면 간단히 조정된 이송 속도를 얻을 수 있으며, 이는 다양한 절삭 깊이에서 칩 두께를 일정하게 유지합니다. 이 조정 과정은 그림 2에 나와 있습니다.

치당 이송(IPT) 칩 시닝 조정 공식

지속적인 이점

요약하자면, 칩 시닝 조정의 목적은 공구의 성능을 최대한 끌어내는 것입니다. 칩 두께를 일정하게 유지하면 공구가 주어진 절삭 조건에서 최대한의 일을 할 수 있습니다. 기타 이점으로는 마찰 감소, 재료 제거율 증대, 공구 수명 연장이 있습니다.