스레드 밀링 마스터하기:전문 CNC 스레딩 기술 및 모범 사례

스레드밀링이란 무엇인가요?

스레드 밀링에 대한 기술적인 소개부터 시작하겠습니다. 스레드 밀링 커터를 사용하여 공작물에 내부 또는 외부 스레드를 생성하는 밀링 작업 유형입니다. 스레드 밀링에서는 도구가 회전하고(밀링 프로세스) 나선형 도구 경로를 따릅니다.

CNC 스레드 밀링은 첨단 보간 기술을 활용하여 절삭 공구가 기계 축과 조화롭게 이동하는 고정밀 프로세스입니다. CNC 스레딩은 다른 스레딩 작업보다 안전한 대안일 뿐만 아니라 사용자에게 뛰어난 제어력과 다양성을 제공합니다.

스레드 밀링의 주요 매개변수

스레딩은 여러 핵심 매개변수가 포함된 복잡한 밀링 공정입니다. 이러한 매개변수는 절단 프로세스 및 공구와 공작물 간의 동기식 모션과 관련이 있습니다.

다음 섹션에서는 중요한 스레드 밀링 매개변수에 대해 설명합니다.

스레드 피치

나사 피치는 틀림없이 나사 가공 작업을 정의하는 가장 중요한 매개변수입니다. 각 스레드 디자인에는 인접한 스레드의 간격을 정의하는 특정 스레드가 있습니다.

올바른 나사 피치를 절단하려면 절삭 공구가 나사 피치 정의에 따라 전진해야 합니다. 이는 일반적으로 프로세스의 CAM 프로그래밍 단계에서 도구 경로 및 나선형 동작 계획에 영향을 미칩니다.

스핀들 속도

스핀들 속도는 공구가 축을 따라 회전하는 속도를 결정합니다. 스핀들 속도의 일반적인 단위는 분당 회전수(RPM)입니다. 기계 기술자는 공작물 재료, 공구 직경 및 공구 수명을 고려하여 스핀들 속도를 선택합니다.

일반적으로 CNC 스레딩에서는 생산성과 표면 품질을 극대화하기 위해 더 높은 속도가 바람직합니다. 그러나 속도가 너무 높으면 열이 발생하여 결과적으로 치수가 부정확해집니다.

커팅피드

mm/rev, mm/min 또는 mm/tooth 단위로 측정되는 절삭 이송은 스레드 밀링 커터가 공구 경로를 따라 이동하는 방식을 결정합니다. 절삭 이송 속도가 높을수록 결과는 더 빨라지지만 대부분의 나사 가공 부품에서 주요 고려 사항인 표면 조도와 정확도가 저하됩니다. 이러한 규칙은 슬로팅과 같은 밀링 프로세스와 유사합니다.

거칠기가 높거나 마감 처리가 불량한 스레드는 끼임이 발생하여 과도한 힘이 필요하며 부품이 파손될 위험이 있습니다.

일반적으로 0.05-0.15mm/tooth 범위의 이송이 업계 표준으로 인정됩니다.

절삭깊이

절단 깊이는 공구가 가공물 표면을 얼마나 깊게 절단하는지를 제어합니다. 절단 깊이가 작을수록 절단이 어려운 금속에 적합하지만 정확한 나사산 깊이를 얻으려면 더 많은 패스가 필요합니다.

반대로 제조 엔지니어는 작은 나사산과 절단하기 쉬운 재료에 대해 단일 패스 절단을 선호합니다. 이 경우 반경 방향 절입 깊이는 나사 깊이와 동일합니다.

스레드 밀링과 기타 스레딩 작업

스레드 밀링이 스레드 작업의 유일한 유형은 아닙니다. 기계공은 스레드를 절단하기 위해 다양한 스레드 기술을 사용할 수 있습니다. 그러나 각 프로세스에는 장단점이 있습니다.

CNC 스레딩이 기존 스레딩 방법과 어떻게 다른지 간략하게 살펴보겠습니다.

스레드밀링과 태핑

태핑은 커터(탭)가 드릴 비트처럼 구멍/샤프트 위로 들어가 도중에 나사를 자르는 나사 가공 방법입니다.

이 두 가지 방법의 주요 차이점은 스레드 밀링은 다양한 직경과 피치로 스레드를 절단할 수 있는 반면, 탭 밀링 커터는 특정 직경과 피치로 제한된다는 것입니다. 탭은 또한 칩 배출 불량과 가끔 파손되는 것으로도 악명이 높습니다.

그러나 탭핑은 더 빠른 속도와 더 낮은 비용으로 인해 기계 작업장 환경에서 여전히 인기 있는 선택으로 남아 있으며, 치수 정확도가 낮지만 좋은 할인을 제공합니다.

스레드 밀링과 스레드 터닝

여기서 주요 차이점은 간단합니다. 나사 선삭은 터닝 머신에서 수행되는 반면, 나사 밀링은 밀링 머신을 사용합니다.

나사 선삭은 직경이 크고 동심도 요구 사항이 큰 원통형 부품에 더 적합합니다. 반면에 스레드 밀링은 공구 경로 및 복잡한 형상 처리 측면에서 더 다양합니다.

스레드 밀링과 스레드 롤링

스레드 롤링은 밀링과 같은 재료 절단을 포함하지 않는 성형 공정입니다.
스레드 롤링에는 스레드 디자인이 표면에 절단된 단조 다이 사이에 공작물을 넣는 작업이 포함됩니다. 온도와 압력을 가하여 가공물 표면에 나사산을 형성합니다. 일반적으로 냉간 단조 공정으로 인해 더 강하고 부드러운 실이 생성됩니다.

그러나 스레드 롤링에는 특수하고 값비싼 장비가 필요하며 스레드 형상 및 제어 측면에서 스레드 밀링만큼 다재다능하지 않습니다.

스레드밀링 커터의 종류

스레드 밀링은 생산 엔지니어와 기술자가 사용할 수 있는 다양한 밀링 커터를 사용하는 다목적 프로세스입니다. 다음 섹션에서는 CNC 스레딩 도구의 주요 유형을 다룹니다.

스트레이트 플루트

직선 플루트 나사 밀링 커터에는 공구 축과 평행한 절삭날이 있습니다. 이 구성을 통해 부드러운 소재 및 저속 스레딩 작업에 사용하기에 견고하고 완벽합니다. 일반적으로 견고성 덕분에 휘거나 파손되는 것을 방지할 수 있습니다.

그러나 나선 각도가 없기 때문에 직선 플루트 커터를 사용할 때 칩 배출이 어려울 수 있습니다. 따라서 그 사용은 얕은 스레드로 제한됩니다.

나선형 플루트

헬리컬 플루트 커터는 이름에서 알 수 있듯이 절삭날에 나선형 각도가 있어 특징적인 나선형 모양을 갖습니다. 나선 각도는 부하 관리 및 칩 배출에 도움이 되어 절단이 어려운 소재에 적합합니다.

헬리컬 플루트 스레드 밀링 커터는 진동이나 떨림과 같은 문제 없이 높은 속도와 이송을 지원하여 공격적인 절삭 매개변수에 더 적합합니다.

단일 프로필

단일 프로파일 커터와 단일 포인트 커터는 길이 끝에 단 한 줄의 톱니만 있습니다. 이 디자인 기능으로 인해 기계공이 각 스레드를 별도로 제어할 수 있으므로 매우 다용도로 사용할 수 있습니다.

이러한 스레드 밀링 커터는 가변 피치 스레드와 같은 맞춤형 스레드 작업에 적합합니다.

그러나 단점은 절삭날이 하나뿐이므로 나사산을 완성하는 데 많은 패스가 필요하다는 것입니다. 따라서 표준 스레드 디자인에서는 널리 사용되지 않습니다.

내부/외부 트레드

스레드는 구멍 내부 스레드와 같이 내부에 있을 수도 있고, 볼트나 스터드와 같이 외부에 있을 수도 있습니다. 이 두 가지 스레드 유형 모두에 특화된 스레드 밀링 커터가 있습니다.

예를 들어, 내부 CNC 스레딩 작업에서는 도구가 구멍 안에 있기 때문에 도구를 차지할 공간이 많지 않습니다. 따라서 내경 스레딩 커터는 절삭날이 작게 돌출된 보링 바형 디자인을 특징으로 합니다.

외부 스레드 밀링 커터는 일반 홈, 공구 형상 및 스레드를 갖춘 엔드밀 커터와 더 유사합니다.

스레드밀링의 장점과 한계

스레드 밀링은 스레드를 공작물로 절단하는 유일한 가공 작업이 아닙니다. 대체 선택이 가능하므로 엔지니어는 자신의 응용 분야에 가장 적합한 스레딩 프로세스를 선택할 수 있습니다.

스레드밀링의 장점

• 유연성 :CNC 스레드 밀링은 매우 다양합니다. 단일 스레드 밀링 커터는 다양한 유형의 스레드, 스레드 크기 및 피치를 절단할 수 있습니다.
• 더 나은 제어 :나사산 밀링을 사용하면 기계공이 막힌 구멍 나사산 가공, 난삭재, 공구 파손 등의 문제를 처리할 수 있는 능력이 향상됩니다.
• 품질 :CNC 스레딩은 일반적으로 다른 스레딩 기술에 비해 매끄럽고 버(burr)가 없는 스레드를 생성합니다. 이는 주로 스레드 밀링 커터의 정밀한 CNC 수준 제어 및 품질 때문입니다.
• 더 나은 칩 배출 :최적의 칩 배출 프로그램과 높은 모션 정확도로 CNC 스레딩 작업에서 보다 효율적이고 안전한 칩 처리가 가능합니다.

스레드밀링의 단점

• CNC 의존성 :스레드 밀링은 수동 밀링 머신에서는 높은 수준의 정확도로 편리하게 수행할 수 없습니다. 따라서 정밀 응용 분야의 경우 작업자는 스레드 생산을 위해 CNC 기계에 의존해야 합니다.
• 도구 비용 :스레드 밀링 커터는 특별한 기하학적 특징을 가지고 있어 일반 밀링 커터보다 가격이 비쌉니다.
• 고속 요구사항 :정밀한 CNC 스레딩에는 고속 기계가 필요하지만 모든 기계 공장에서 항상 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

CNC 스레드 밀링 모범 사례

가공 전문가는 CNC 스레드 밀링 작업을 계획할 때 여러 모범 사례를 따릅니다. 다음 사항은 이러한 지침을 요약한 것입니다:

• 나선형 보간 :헬리컬 도구 경로는 CNC 스레드 밀링 작업을 프로그래밍하는 데 적합한 방법입니다. 스레딩 작업에는 G32/G33과 같은 표준 코드를 활용하는 것이 가장 좋습니다.
• 모따기/사전 드릴된 시작 구멍 :전문가들은 스레드 밀링을 시작하기 전에 챔퍼나 미리 뚫은 구멍을 사용하는 것을 권장합니다. 이러한 기능은 스레딩 커터를 올바른 위치로 안내하고 절단 부하를 줄이며 절단에 원활하게 진입할 수 있도록 합니다.
• 클라임 밀링 :CNC 나사가공 시 클라임밀링은 표면이 매끄러워서 선호됩니다. 기존 밀링에서는 커터가 나사산 표면과 마찰하고 열과 마찰로 인해 공구 수명이 단축됩니다.
• 다중 패스 절단 :나사 전체를 한 패스(한 절입 깊이)로 가공하면 표면 조도가 거칠어지고 절삭 부하가 높아질 수 있습니다. 다중 방사형 패스는 스레드 품질을 대폭 향상시킬 수 있습니다.
• 작은 커터 직경 :커터 직경은 공구 경로에 영향을 미칩니다. 소형 커터에는 중심이 나사 가공 표면에 매우 가깝게 이동할 수 있도록 더 큰 직경의 절단 경로가 필요합니다. 이렇게 하면 스레드 프로필에서 양식 오류가 발생할 가능성이 줄어듭니다.
• 도구 경로 최적화 :진입/종료 및 보간 기술과 같은 공구 경로 기능을 CAM 소프트웨어에서 최적화하여 진동, 커터 실패 및 품질 문제를 줄일 수 있습니다.
• 냉각수 전략 :절삭유 도포는 가공면의 품질에 영향을 줍니다. 스테인레스 스틸과 같은 특정 재료는 절단 영역에서 효과적인 윤활을 위해 사용되지만 경우에 따라 절단 인터페이스의 열 충격을 피하기 위해 건식 가공이 더 좋습니다.

스레드밀링의 일반적인 응용

CNC 스레드 밀링은 모든 기계 공장에서 보편적인 프로세스입니다. 대부분의 기계 구성요소는 더 큰 조립품의 일부이기 때문에 나사산 기능을 접하는 것이 일반적입니다.

다음은 스레드 밀링의 일반적인 산업 응용 분야 목록입니다.

• 자동차 엔진 블록 :다양한 엔진 블록을 조립할 때 가장 먼저 선택되는 것이 볼트입니다. 또한 온도 센서와 같은 대부분의 센서에는 설치용 스레드도 있습니다.
• 의료 :뼈나사 및 치과용 임플란트는 일반적으로 정밀 나사밀링 부품을 활용하여 견고하고 편안한 체결을 제공합니다.
• 인클로저:다중 구성 요소 인클로저에는 고정 나사를 수용할 수 있는 미세 피치 나사산이 있습니다. 예를 들어 전자 인클로저 상자 및 스마트폰 본체.
• 항공우주 브래킷 및 인클로저 :항공우주 산업의 패널, 항공 전자 인클로저 및 브래킷은 종종 초정밀 CNC 스레드 밀링 작업으로 생산된 스레드 구성 요소를 통해 결합됩니다.

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스레드 밀링에 대한 논의를 마무리하자면, CNC 스레드 가공은 기계식 스레드를 생산하는 핵심 가공 기술 중 하나입니다. 이 제품은 높은 강성, 치수 정확도, 다양한 종류의 나사에 대한 다양성 등 여러 가지 장점을 제공합니다.