올바른 금속 가공 전략을 세우는 방법은 무엇입니까?

금속 가공 및 특히 밀링은 현대 프로토타이핑 기술에서 널리 사용됩니다. 프로토타입 제조업체는 기술과 관련하여 장비 기능을 극대화하는 경향이 있습니다. 최근 몇 년 동안 인기를 얻은 방법 중 하나는 헬리컬 밀링입니다. 헬리컬 밀링이 무엇인지, 장단점을 명확히 하고 이 지식을 활용하여 프로토타입을 설계하여 제조 비용을 낮추는 방법을 알아보겠습니다.

헬리컬 밀링이란 무엇입니까?

헬리컬 밀링은 대체 구멍 제작 공정입니다. 이 프로세스에는 고품질 보어를 얻기 위해 나선형 궤적을 따르는 엔드밀이 포함됩니다. 기존 드릴링에 비해 많은 이점을 제공하며 보링 머신을 완전히 대체할 수 있습니다. 이는 많은 장비를 구매하지 않으려는 프로토타입 작업장에 항상 유리합니다. (하하, 둔하다는 말이 아니라 실제로는 상당히 날카롭다. 잠깐.. 지루하면서도 날카롭다. 이 말장난이 죽여준다). 헬리컬 밀링은 거의 모든 형태의 보어를 생성하는 데 사용할 수 있으며 절삭력은 더 낮고 공구 마모도 발생하며 달성 가능한 품질이 상당히 높을 수 있습니다.

드릴링을 하지 않는 이유는 무엇입니까?

헬리컬 밀링의 주요 대안은 기존 드릴링입니다. 그것은 구멍을 만드는 매우 광범위한 방법입니다. 통계적으로 드릴링은 금속 부품을 제조할 때 사이클 시간의 최대 25%, 전체 가공 작업 수의 33%를 차지합니다. 그러나 밀링을 고려해야 하는 이유는 무엇입니까? 분명히 운동학이 훨씬 간단하다는 사실에도 불구하고 드릴링에는 더 복잡한 밀링 기술을 사용하는 것이 정당화되는 다양한 단점이 있습니다.

예를 들어 드릴링 속도는 직경에 따라 다릅니다. 그것은 외부 지점에서 가장 높고 드릴의 중심(축이 있는 곳)에서 실질적으로 0입니다. 이는 회전축 부근의 가공과정이 실제 절단이 아니라 소성변형임을 의미한다. 이렇게 하면 공구의 추력이 증가하고 공구가 급격히 마모됩니다.

축방향 추진력 때문에 드릴, 특히 마모된 드릴은 드릴이 스톡에서 나올 때 얇은 금속 층이 구부러집니다. 남은 재료가 구멍 주위로 튀어나와 수동으로 제거해야 합니다. 대신 분쇄기를 사용하면 남은 재료가 크게 줄어듭니다.

드릴링은 끔찍한 칩 제거 조건을 제공합니다. 가공된 재료는 드릴 플루트를 통해서만 제거할 수 있습니다. 칩 제거는 홀의 표면 조도와 절삭 온도에 영향을 미칩니다. 금속 조각이 절단 영역에서 홈을 통해 표면으로 이동할 때 구멍의 측면을 긁고 표면 마감이 낮아집니다. 칩은 절삭 온도의 최대 80%를 전달하므로 제거 문제로 인해 드릴의 온도가 상승한다는 것이 입증되었습니다. 때문에 더 빨리 닳습니다. 칩 제거율을 높이기 위해 작업자는 개별 드릴링 방법을 사용합니다. 드릴은 전체 길이의 일부를 처리한 후 제거됩니다. 좋은 전략이지만 드릴링 시간이 늘어납니다.

보시다시피 드릴링에는 몇 가지 중요한 단점이 있으므로 가공 효율성을 높이고 프로토타이핑 공장의 효율성을 높이는 경향에서 제조업체는 헬리컬 밀링을 사용합니다.

일부 헬리컬 밀링 특성

헬리컬 밀링에서 발생하는 몇 가지 프로세스를 살펴보겠습니다.

먼저 엔드밀이 나선형 경로를 따라 이동합니다. 이는 밀링 센터가 수직 z-축 이동과 수평 x-y 축을 결합해야 함을 의미합니다. 이로 인해 NC 프로그램을 수동으로 작성하기가 매우 복잡해졌지만 많은 CAM 시스템이 전략 중 하나로 헬리컬 밀링을 채택했습니다.

칩의 형상은 엔드밀 측면에 의해 생성되는 파란색 영역과 밀링 면에 의해 생성되는 빨간색 영역의 두 영역으로 구성됩니다. 두 영역 사이의 비율은 공구와 보어 직경에 의해서만 결정된다는 것이 입증되었습니다.

공구 직경이 증가하면 파란색 영역이 증가합니다. 적색 칩과 달리 청색 칩이 불연속적이기 때문에 진동과 관련하여 더 나쁜 밀링을 제공합니다. 따라서 표면 마감이 더 나빠집니다. 또한 밀 측면에서 제거되는 볼륨이 증가함에 따라 반경 방향 절삭력이 증가하고(그림의 빨간색 Fr) 구멍 내부에서 공구가 구부러져 공차가 감소합니다. 도구가 클수록 강성이 높아져 부정적인 영향이 어느 정도 감소합니다.

툴이 작을수록 레드존이 우세하여 반경방향의 힘과 진동은 작지만, 툴 직경의 감소는 시스템 강성에 의해 제한됩니다.

처음에는 더 큰 도구를 사용하는 것이 더 좋고 깊이와 이송이 낮은 최종 절단을 위해 더 작은 도구로 변경하면 훌륭한 표면 조도를 얻을 수 있다고 말하고 싶습니다.

헬리컬 밀링을 사용하는 이유

보시다시피 헬리컬 밀링은 많은 이점을 제공하는 유망한 공정입니다.

공구를 변경하지 않고도 더 나은 정밀도와 표면 품질로 모든 직경을 얻을 수 있습니다. 35mm보다 큰 전체를 드릴링한 적이 있다면 하나의 드릴만으로 드릴링하는 것이 잘못된 결정이라는 것을 알게 될 것입니다. 일반적으로 다양한 작은 드릴로 수행됩니다. 예를 들어 초기 전체가 10mm인 다음 더 큰 드릴을 사용하여 20mm로 드릴링한 다음 35mm까지만 드릴링합니다. 나중에 더 정밀하거나 표면 마감이 필요한 경우 구멍을 넓히거나 카운터싱크합니다. 이는 전체 작업을 수행하기 위해 4-6개의 도구를 변경하는 것과 같습니다. 헬리컬 밀링을 사용하면 하나의 엔드밀을 사용하여 구멍을 자른 다음 더 작은 피드를 사용하여 원하는 공차와 품질을 얻으면 됩니다. 도구를 변경하지 않고도 Ra 1,25로 최대 IT7을 달성할 수 있습니다.

절삭 온도가 낮고 칩 제거가 더 잘 됩니다. 엔드밀은 보어의 전체 공간을 차지하지 않습니다. 이것이 주요 이점입니다. 30mm 정도 플런지 후 공구를 빼낼 필요가 없습니다. 구멍에 냉각수를 뿌리면 칩이 제거되고 가공 온도가 낮아집니다.

공구 마모를 예측하고 궤적을 수정할 수 있습니다. 드릴링의 주요 문제점 중 하나는 드릴이 마모되면 단단한 재료를 가공할 때 완전히 부러지면 대부분 볼 수 있으며 보어에 걸릴 수도 있다는 것입니다. 헬리컬 밀링을 사용하면 기본적으로 밀링에 불과합니다. 따라서 표준 계산 방법을 사용하거나 제조업체에서 지정한 공구 수명을 사용하여 공구 마모를 예측할 수 있습니다. 프로세스 중에 이러한 변경 사항을 고려할 수도 있습니다. 따라서 지름 치수를 유지하기 위해 궤도를 약간 변경할 수 있습니다. 드릴링으로 실제로 그렇게 할 수는 없습니다. 아참, 공구수명은 공구의 표면마모(레드존 칩)에 의해 결정됩니다.

결론

물론 헬리컬 밀링은 혁신적인 프로세스이며 단점이 있습니다. 예를 들어 칩 제거 속도가 빠르지 않고 매개 변수가 아직 잘 연구되지 않았습니다. 그러나 이 기술은 보어의 품질을 유지하면서 설정, 가공 및 툴링의 수를 줄입니다. 이는 필요한 도구와 장비의 양을 최소화하려는 프로토타입 제조업체에게 상당한 이점입니다.