CNC 절삭 공구 비교 가이드: 엔드밀, 스레드밀 등 핵심 공구 총정리

CNC 장비는 수용할 수 있는 절삭 공구의 폭이 넓기 때문에 매우 다재다능한 설비입니다. 엔드밀부터 스레드밀까지, 모든 가공 작업에 맞는 공구가 있어 CNC 장비는 공작물에 다양한 절단과 홈 가공을 수행할 수 있습니다.

이러한 절삭 공구를 이해하는 것은 CNC 가공을 전반적으로 이해하는 데 훌륭한 방법입니다. 가공에 대한 이해가 깊어지면 제조 공정에 더 적합한 부품을 설계하는 데 도움이 됩니다.

이 글에서는 가장 널리 쓰이는 CNC 가공 절삭 공구 몇 가지를 살펴보지만, 여기에 논의되지 않은 공구들도 많이 존재합니다.

절삭 공구 기초

절삭 공구는 고체 소재 블록에서 소재를 제거하는 데 사용되는 장치입니다. CNC 장비의 스핀들에 장착되며, 컴퓨터 지시에 따라 공구가 필요한 위치로 이동합니다.

절삭 공구는 전단 변형 과정을 통해 공작물에서 소재를 제거합니다. 즉, 날카로운 공구가 고속으로 회전하며 공작물에서 미세한 칩을 잘라내고, 이 칩들은 공작물로부터 배출됩니다. 일부 공구는 공작물과 한 점에서만 접촉하는 반면, 엔드밀 같은 공구는 여러 지점에서 소재를 절삭합니다.

대부분의 CNC 장비 절삭 공구에는 여러 개의 플루트(flute, 홈)가 있는데, 이는 공구 외부를 따라 나선형으로 파인 홈입니다. 플루트는 절삭 공구의 골(谷) 역할을 하고, 각 플루트 사이의 날카로운 능선인 티스(teeth, 날)는 봉우리 역할을 합니다. 공작물에서 잘려나간 칩은 플루트를 타고 배출됩니다.

절삭 공구의 이상적인 플루트 수는 공작물 소재에 따라 달라집니다. 플루트 수가 적은 공구는 연질 소재에 유리한데, 플루트 폭이 넓어 더 큰 칩을 배출할 수 있기 때문입니다. 플루트 수가 많으면 속도를 높일 수 있고 경질 소재에 적합하지만, 각 플루트가 좁아 칩 막힘이 발생할 수 있습니다.

절삭 공구의 종류뿐만 아니라 스핀들 속도와 이송 속도도 공작물에서 제거되는 칩의 크기에 영향을 줍니다.

절삭 공구 소재

단단한 공작물을 절삭하려면 절삭 공구가 공작물 소재보다 더 단단한 소재로 만들어져야 합니다. CNC 가공은 매우 단단한 소재로 부품을 만드는 데 자주 사용되므로, 이는 사용 가능한 절삭 공구 소재의 종류를 제한합니다.

일반적인 절삭 공구 소재는 다음과 같습니다:

탄소강

탄소강은 0.6~1.5%의 탄소와 실리콘, 망간을 함유한 저렴한 강철 합금입니다.

고속도강(HSS)

더 비싼 HSS는 크롬, 텅스텐, 몰리브덴이 배합되어 탄소강보다 더 단단하고 강합니다.

초경(Carbide)

보통 티타늄 같은 다른 금속과 소결된 초경 공구는 내마모성과 내열성이 뛰어나며 우수한 표면 조도를 제공합니다.

세라믹

초합금, 주철 등 강한 소재를 가공하는 데 사용되며, 내식성과 내열성이 뛰어납니다.

절삭 공구 코팅

절삭 공구의 기능은 형상과 소재에 좌우되지만, 메인 소재 위에 코팅을 입혀 조정할 수도 있습니다.

이러한 코팅은 공구를 더 단단하게 만들거나 수명을 늘리거나, 부품 품질을 저하시키지 않으면서 더 빠른 속도로 절삭할 수 있게 해줍니다.

일반적인 절삭 공구 코팅은 다음과 같습니다:

질화 티타늄 (TiN)

TiN은 높은 산화 온도를 가진 범용 코팅으로 절삭 공구의 경도를 높여줍니다.

탄질화 티타늄 (TiCN)

TiCN은 절삭 공구에 표면 윤활성과 경도를 더해줍니다.

슈퍼라이프 질화 티타늄 알루미늄 (Al-TiN)

Al-TiN은 초경 절삭 공구에 내열성을 부여하며, 특히 냉각수 사용이 최소화될 때 효과적입니다.

다이아몬드

다이아몬드는 연마성 소재 가공을 위한 고성능 코팅을 제공합니다.

질화 크로뮴 (CrN)

CrN은 절삭 공구에 내식성과 경도를 부여합니다.

1. 엔드밀 (End mill)

엔드밀은 수직 CNC 가공에 가장 널리 쓰이는 공구입니다. 끝단과 측면에 절삭날이 있어 짧은 시간에 많은 양의 소재를 제거할 수 있습니다.

엔드밀은 다양한 형태가 있습니다. 플루트가 1개인 것부터 8개 이상인 것까지 다양합니다. (하지만 4개를 넘어가면 칩 배출이 문제가 될 수 있습니다.)

엔드밀의 종류:

• 플랫(Flat): 2D 형상 가공에 적합한 범용 평면 공구
• 볼 노즈(Ball nose): 구형 단면을 가진 공구로 3D 윤곽과 곡면 가공에 적합
• 불 노즈(Bull nose): 바닥이 평평하고 모서리가 둥근 공구로 필렛 및 황삭 가공에 적합

2. 황삭용 엔드밀 (Roughing end mill)

황삭용 엔드밀은 표준 엔드밀보다 정밀도는 낮지만 더 많은 양의 소재를 제거하는 데 사용되는 엔드밀의 일종입니다.

이 공구는 톱니 모양의 날로 큰 덩어리의 소재를 제거하지만 부품 표면에 거친 마감을 남깁니다. 작은 칩을 생성해 배출이 쉽습니다.

3. 페이스밀 (Face mill)

페이스밀은 교체 가능한 커터 인서트(보통 초경)가 장착된 단단한 본체로 구성됩니다. 공작물에 평평한 면을 만드는 데 사용되며, 종종 다른 종류의 커터가 세부 형상을 가공하기 전에 사용됩니다.

페이스밀의 절삭날은 측면에 있으므로 수평으로 절삭해야 합니다.

하지만 페이스밀은 작은 커터 인서트만 교체하면 절삭 프로파일을 변경할 수 있어 전체 공구를 교체하는 다른 공구보다 비용 효율적일 수 있습니다.

4. 플라이 커터 (Fly cutter)

플라이 커터는 단단한 본체 내에 1개 또는 2개의 공구 비트를 포함합니다. 플라이 커터의 공구 비트는 넓고 얕은 절삭을 수행해 매끄러운 표면 조도를 만듭니다.

공구 비트 1개짜리 플라이 커터가 더 흔하지만, 2개짜리(때로 '플라이 바'라고 불림)는 더 큰 스윙을 제공합니다.

페이스밀보다 저렴하면서 비슷한 용도로 사용할 수 있습니다.

5. 스레드밀 (Thread mill)

많은 엔지니어는 탭을 사용해 나사산을 만들지만, 스레드밀이 장착된 CNC 장비로도 나사산을 만들 수 있습니다.

스레드밀은 내부 및 외부 나사산을 모두 가공할 수 있으며, 매우 단단한 금속이나 비대칭 부품을 가공할 때 탭보다 나을 수 있습니다.

6. 드릴 비트 (Drill bit)

CNC 장비에는 다양한 드릴 비트를 장착해 여러 가공 작업을 수행할 수 있습니다. 드릴 비트에는 1개 이상의 플루트와 원뿔형 절삭점이 있습니다.

CNC 가공에 사용되는 드릴 비트:

• 트위스트 드릴: 공작물에 구멍을 뚫는 데 사용
• 센터 드릴: 드릴링 전 구멍 위치를 정밀하게 잡는 데 사용
• 이젝터 드릴: 깊은 구멍 드릴링에 사용

7. 리머 (Reamer)

리머는 공작물의 기존 구멍을 확장해 정확한 구멍 직경과 우수한 표면 조도를 얻는 데 사용됩니다.

리머는 다른 절삭 공구보다 훨씬 엄격한 공차로 구멍을 가공할 수 있습니다.

8. 중공 밀 (Hollow mill)

중공 밀은 파이프 모양의 절삭 공구로, 뒤집힌 엔드밀과 유사합니다. 절삭날이 파이프 모양의 내부에 있으며, 전단(全端)이나 형상 반경 같은 형태를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

9. 사이드 앤 페이스 커터 (Side-and-face cutter)

사이드 앤 페이스 커터는 측면과 둘레 모두에 날을 가지고 있으며, 언밸런스드 컷에 적합합니다.

이 공구들은 빠른 이송 속도로 슬롯과 홈 가공에 사용할 수 있으며, 날은 직선형이나 스태거드형일 수 있습니다.

10. 기어 커터 (Gear cutter)

CNC 밀링기는 제조 산업용 금속 기어를 만드는 데 종종 사용됩니다. 전용 기어 절삭 공구를 사용해 이러한 기어를 제작할 수 있습니다.

기어 가공에는 호빙 머신(hobbing machine)이라 불리는 특수한 밀링기가 필요하기도 합니다.

11. 슬랩 밀 (Slab mill)

슬랩 커터 또는 플레인 밀링 커터는 평평한 면을 가공하는 데 사용되며, 보통 대상 면을 공작기계 테이블과 평행하게 마운트합니다.

이 절삭 공구는 측면 날이 없으며, 일반 또는 중절삭 가공 작업에 사용할 수 있습니다.

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