고속 밀링 마스터하기: 검증된 공구 전략 & 머신 셋업으로 프리미엄 마감 구현

작은 밀링 공구의 고속 밀링과 제조 업계에서의 올바른 사용법에 대한 의견은 너트와 볼트만큼 많습니다. 고속 밀링의 이점은 낮은 절삭 하중과 칩 레이트로 더 나은 표면 조도를 얻는 것입니다. 고속, 고공차, 고생산 가공의 세계에서 완벽한 부품을 만들기 위해 많은 포인트가 결합됩니다. DATRON은 적절한 DATRON 머신 구성, 소재 고정, 최적화된 속도와 이송의 절삭 공구로 이 전략을 정의합니다.

고속 밀링 성공을 위한 5가지 필수 요소:

1. 진동 없는 고속/고주파 스핀들
2. 강성 있고 진동 없는 X, Y, Z축
3. 강성, 완전 지지, 진동 없는 공작물 고정
4. 진동 없는 공구
5. 적절한 이송과 속도를 사용한 최적화된 프로그램

이 논의는 네 번째 항목, 공구에 초점을 맞춥니다.

귀 숍이 고속 밀링 머신에 투자했고, 실행할 프로그램이 주어졌습니다. 테스트 피스 하나일 수도, 여러 개일 수도, 수백 개 양산일 수도 있습니다. 밀링 머신이 수행할 수 있는지는 구매 전 확인된 과정이니 의문 없습니다. 그러니 공작물 고정과 공구가 이 작업의 성패를 가릅니다.

위 네 가지(진동 없는 고속/고주파 스핀들, 진동 없는 X/Y/Z축, 강성 있는 완전 지지 진동 없는 공작물 고정, 최적화된 프로그램)는 충족되었다고 가정하고 고속 밀링 공구 전략을 논의하겠습니다.

고속 밀링 공구의 구성

고속강(HSS)인가 초경인가? 진동은 킬러이고, 고속 밀링에서 더 그렇습니다. 생산성, 단가, 최고 마감을 맞추기 위해 더 높은 속도와 이송으로 가공하려면 가장 강성 있고 진동 없는 공구가 필요합니다. 고속강 공구는 고속에서 휨과 진동 가능성이 있습니다. 따라서 강성 있는 공구 쪽으로 기울게 되는데... 고품질, 솔리드, 미세 입자 초경 공구입니다.

고속 밀링 공구의 설계

고속 초경 공구, 특히 DATRON 공구의 기하학적 설계는 고속과 고이송에서 소재를 가장 효율적이고 깨끗하게 절삭할 수 있게 합니다. 이는 풀칩 형태의 무거운 황삭 패스를 가능하게 하여 컬 없이 스핀들의 전체 절삭 에너지를 소재 제거에 투입합니다.

고속 밀링 공구의 홀딩

다음은 공구 적절한 홀딩입니다. 공구 진동은 보통 고속 밀링용이 아닌 공구, 부적절하게 밸런싱된 공구, 잘못 체결된 공구에서 비롯됩니다. 다이렉트 생크 스핀들이나 HSK 스핀들용 밸런스드 공구 홀더 모두 진동 없는 절삭을 달성할 수 있습니다. 공구를 제대로 장착하려면(다이렉트 생크 공구는 브라스 스톱 링, HSK 공구 홀더) 플루트 상단 또는 페이드아웃에서 스톱 링 또는 HSK 공구 홀더까지 20% 또는 4-6mm 공간을 둬야 합니다. 이는 밀링 시 칩이 공구에서 자유롭게 빠져나가게 합니다. 하지만 샤프트의 약 80%만 다이렉트 클램프 콜릿이나 HSK 공구 홀더를 채워야 합니다. 공구 상단이 콜릿이나 HSK 홀더 상단과 접촉하면 안 됩니다. 스핀들 손상을 일으킬 수 있습니다.

고속 밀링 공구의 이송과 속도 (칩 제거 포함)

이제 재미있는 부분입니다. 최적의 속도와 이송률은? 어떤 유형의 칩 제거를 프로그램에 적용해야 할까?

일반적으로 고속 밀의 밀링 전략은 기존 범용(비고속) 밀링 머신과 같은 경로를 따르지 않습니다. 더 작은 공구를 더 빠르고 깨끗하게, 높은 이송률로 쓸 수 있어 표준 범용 가공 관행보다 여러 패스로 더 짧은 사이클 타임을 만듭니다. 고품질 마감으로 범용 머신 밀링에서 통상 필요한 2차, 3차 공정이 필요 없어집니다.

이를 염두에 두고 귀사의 가장 일반적인 밀링 관행에 맞는 공구 선택이 전략에 포함됩니다. 또한 선택한 공구의 이송과 속도를 "다이얼 인"하고 각 공구와 밀링 작업에 최적의 속도와 이송률을 찾을 수 있습니다. 이는 탭 테스팅, 진동 테스팅, 옥타브(고조파 피치) 테스팅, 구식 시행착오법 등 다양한 방식으로 가능합니다. 최종 목표는 최상의 결과를 위한 최적의 이송과 속도를 찾는 것입니다. 성공적인 DATRON 운용자 대다수는 시행착오법을 씁니다.

공표된 속도(RPM)와 이송(절삭 이동)은 좋은 출발점이지만 어디까지나 출발점일 뿐입니다. 머신, 스핀들, 소재, 공구를 고려해야 합니다. 여러 요소를 결합해 전략을 극대화해야 합니다: 고속/고주파 스핀들, X/Y/Z축 강성과 공차, 강성 있는 공작물 고정. 공구 유형(기하학적 설계, 직경, 플루트, 길이, 공구 홀딩)과 패스 깊이 모두 이송과 속도에 영향을 줍니다.

고속 밀링에는 몇 가지 역설도 있습니다. 고속 밀링에서 채터와 진동은 킬러라 보통 운용자에게 속도나 이송을 낮추라고 신호합니다. 하지만 고속 밀링 커뮤니티에는 속도를 높여 더 나은 이송률, 더 나은 칩 로드로 문제를 해결하는 경우가 많습니다.

칩 로드 확인

칩 로드는 가공 공정에서 생성되는 실제 칩 두께입니다. 커터 이송률(소재 내 이동)과 속도(RPM, 회전 빠르기)의 조합을 반영합니다. 너무 높은 칩 로드는 불만족스러운 에지 마감과/or 절삭 압력 증가로 인한 공작물 이동을 유발합니다. 스핀들과 공구에 더 높은 스트레스를 주어(파손 위험) 공구 마모를 가속화해 결국 수명을 단축시킵니다. 적절한 칩 로드는 공구 손실의 주원인인 열을 줄이는 데 도움이 됩니다. 열은 공구 절삭날과 소재 간 마찰에서 발생합니다. 칩이 적절히 배출되면 절삭 동작에서 발생한 열이 방출되어 공구 손상 가능성을 줄입니다.

칩 로드는 천분율 인치(예: 0.010)로 측정되며 스핀들 속도와 CNC 머신 이송률의 영향을 받습니다. 플루트 수, 플루트 길이, 생크 직경, 절삭 깊이도 칩 로드에 영향을 줍니다. 공구의 절삭날 수는 칩 로드가 어떻게 나뉘는지 결정합니다. 단일 날 공구는 회전당 모든 칩 로드를 감당하고, 양날 공구는 두 날로 나누며, 그 이상도 마찬가지입니다.

칩 로드 결정 공식:

칩 로드 = 이송률 / (RPM × 절삭날 수)

칩 로드 조작:

칩 로드 증가:

• 이송률 증가
• RPM 감소
• 플루트 수 감소

칩 로드 감소:

• 이송률 감소
• RPM 증가
• 플루트 수 증가

참고로 DATRON 엔드밀의 칩 로드 범위는:
1mm 직경 = 0.01mm (0.000394인치)
20mm 직경 = 0.15mm (0.0059인치)

이는 생크 직경과 플루트 길이에 크게 의존합니다. 밀링 깊이에 맞는 최단 플루트 길이를 항상 사용하세요. 추가 공구 비용을 피하려고 생산 속도를 늦추는 건 نادر히 정당화됩니다.

칩 로드 능력은 제조사의 기하학적 설계에도 영향을 받습니다. 따라서 항상 공구 제조사 사양을 숙지해야 합니다.

마지막으로, 실전 애플리케이션에서 최적의 속도와 이송을 다이얼 인하세요. 보고 들으세요. 가동 중 소재 마감과 공구가 내는 스핀들 피치가 올바른 방향인지 알려줍니다. 생산 전 공구 테스트로 귀사 애플리케이션의 "절삭날"을 확보하세요. 공구 진동이 어느 속도에서 생기는지 알면 파괴적 결과 없이 최대한 가깝게 운용할 수 있습니다. 이는 공구, 머신, 스핀들, 프로그램을 극대화해 최고의 부품과 마감을 밀링하는 능력을 줍니다.