사이드 밀링:유형, 매개변수 및 주요 응용 분야

사이드밀링이란 무엇인가요?

당면한 질문에 대한 기술적 답변부터 시작하겠습니다. 사이드 밀링은 ​​본질적으로 가공 프로세스이며, 특히 밀링 커터의 측면 모서리가 공작물에서 재료를 제거하는 밀링입니다. 이로 인해 공작물 측면에 수직 또는 각진 표면이 생깁니다.

이는 정면 절단 모서리가 절단을 수행하고 측면 모서리가 맞물리지 않는 평면 밀링과 대조됩니다.

사이드 밀링은 CNC 가공에서 숄더, 슬롯, 계단, 포켓 및 기타 복잡한 형상과 같은 3D 형상을 높은 정밀도로 생성하기 위해 널리 사용됩니다.

모든 가공 작업과 마찬가지로 사이드 밀링의 메커니즘과 성능은 일부 가공 매개변수에 따라 결정됩니다. 표준 밀링 작업이므로 사이드 밀링의 절삭 매개변수는 매우 간단합니다.

1. 절단 속도

절삭 속도(m/min 또는 ft/min)는 절삭날이 가공물 표면을 가로질러 움직이는 속도와 관련이 있습니다. 절단 속도 선택은 가공물 재료, 절단기 재료, 나선형 각도와 같은 절단기 형상, 처리량 및 표면 마감과 같은 품질 요구 사항과 같은 요소에 따라 달라집니다.

2. 이송 속도

이송 속도(mm/rev)는 공구가 공작물을 가로질러 이동하는 속도를 나타냅니다. 이를 절삭 날과 재료 경계면의 국지적 속도인 절삭 속도와 혼동하지 마십시오. 반면 피드는 전체 공구가 전체적으로 움직이는 방식입니다. 이송량이 높을수록 생산성은 높아지지만 표면 품질과 열 안정성은 낮습니다.

3. 축방향 절입

축 방향 절삭 깊이(mm)는 공구가 축 방향으로 공작물에 들어가는 깊이입니다. 절삭 깊이가 높을수록 재료 제거율이 증가할 뿐만 아니라 절삭력도 증가합니다. 일반적으로 공구의 강도는 축 방향 절삭 깊이를 제한합니다. 절삭 깊이가 깊을수록 공구 편향 및 파손이 발생할 수 있기 때문입니다.

4. 반경 방향 절입량

반경 방향 절단 깊이(mm)는 공구 직경이 공작물의 절단되지 않은 표면을 얼마나 관통하는지와 관련됩니다. 축 방향 절입 깊이와 마찬가지로 반경 방향 절입 깊이가 깊을수록 힘, 온도 및 생산성이 향상됩니다. 측벽 절단 마무리 시 커터 직경의 5~10%부터 슬롯 밀링 작업 시 100%까지 범위가 가능합니다.

5. 스텝오버

스텝오버는 직접 가공 매개변수라기보다는 도구 경로 계획 매개변수에 가깝습니다. 이는 각 절삭 패스 후에 공구가 공작물 안으로 얼마나 이동하는지를 측정한 것입니다. 스텝오버가 작을수록 시간이 많이 걸리지만 표면 마감이 더 매끄러워집니다.

주요 사이드 밀링 공식

사이드 밀링은 엔지니어와 기술자가 작업 현장에서 의사 결정을 내리는 데 도움이 되는 기본 지배 방정식을 사용하는 매우 체계적인 프로세스입니다.
이러한 사이드 밀링 공식 중 일부가 아래에 나열되어 있습니다.

스핀들 속도

절삭 속도 지침에 따라 올바른 스핀들 RPM을 결정하는 것이 중요합니다.

• n =스핀들 속도(RPM)
• Vc =절삭속도(m/min)
• D =커터 직경(mm)

이송 속도

이송 속도는 CNC 밀링 프로그램에 필요한 입력입니다. 따라서 계산은 커터 형상과 원하는 날당 이송에 따라 이루어집니다.

• fz =날당 이송(mm/tooth)
• n =스핀들 속도(RPM)
• z =커터의 홈 수

재료 제거율

제조업체는 생산 라인의 처리량을 직접적으로 나타내는 재료 제거율에 대해 매우 우려하고 있습니다. MRR을 계산하고 이를 최적화하여 최대 결과를 얻는 것은 제조 기업의 손익에 달려 있습니다.

• MRR =재료 제거율(mm3/min)
• Ap =축방향 절입량(mm)
• Ae =반경 방향 절입 깊이(mm)
• F =이송속도(mm/min)

사이드 밀링과 기타 밀링 기술

사이드 밀링은 다양한 면에서 다른 CNC 밀링 기술과 구별됩니다. 이러한 차이점을 강조하기 위해 사이드 밀링과 몇 가지 일반적인 밀링 공정을 간략하게 비교해 보겠습니다.

 커터 맞물림표면 마감 적용사이드 밀링커터의 측면 모서리만 부분적으로 레이디얼 맞물림.좋은 마무리(클라임 밀링에 더 좋음)수직 벽, 단차 및 어깨면 밀링커터의 아래쪽 가장자리만.우수한 마무리.평탄한 면/평면슬로팅커터의 양쪽 및 아래쪽 가장자리에 전체 방사형 맞물림.최적화 및 신중한 계획 필요전폭 슬롯, 키홈 슬롯엔드 밀링커터의 양쪽 및 아래쪽 가장자리 부분 방사상 맞물림. 공정 계획 및 공구 경로에 따라 가변적임범용 윤곽선

사이드 밀링 작업 유형

사이드 밀링은 다양한 가공 공정입니다. 기계 기술자는 다양한 기능을 위해 여러 구성으로 이를 사용합니다. 다음 섹션에서는 이러한 유형의 사이드 밀링 작업에 대해 설명합니다.

일반 밀링

일반적으로 슬래브 밀링이라고도 하는 일반 밀링은 사이드 밀링의 가장 기본적인 형태입니다. 사이드 밀링 커터를 사용하여 평평한 측면을 가공합니다. 일반적으로 직선 도구 경로를 활용하며 출력은 수직 방향을 따라 크고 평평한 표면 또는 각진 면입니다.

앵귤러 사이드 밀링

각도 측면 밀링은 평평한 표면을 생성하지만 공구는 기준 공작물 면에서 90°가 아닌 각도로 설정됩니다. 이는 모따기, 베벨 또는 각도 가이드웨이와 같은 각도 형상을 생성하는 데 매우 유용합니다.

많은 경우, 원하는 각도가 이미 도구 설계에 내장되어 있는 특수 각도 커터가 필요합니다.

측면 및 평면 밀링

측면 및 평면 밀링은 커터의 측면 및 주변 모서리가 공작물의 수직 및 수평 표면을 동시에 절단하는 일종의 하이브리드 밀링 공정입니다. 바닥과 벽의 특징이 모두 있기 때문에 슬롯/홈 절단에 매우 효율적입니다.

윤곽 밀링

윤곽 밀링은 일반 밀링과 유사하지만 복잡한 곡선 공구 경로를 따릅니다. 이 사이드 밀링 기술은 금형 구멍과 같이 수직면에 불규칙한 윤곽이 있는 부품을 가공하는 데 유용합니다.

스트래들 밀링

스트래들 사이드 밀링에서는 공작물의 양쪽에 장착된 두 개의 커터를 사용합니다. 이 구성은 두 개의 수직면을 동시에 가공하여 우수한 평행성, 대칭성을 달성하고 시간을 절약합니다.

사이드 밀링 요구 사항 및 설정

일반적인 사이드 밀링 작업은 본질적으로 기본적이지만 올바른 실행을 위해서는 특정 공작 기계 설정이 필요합니다. 기계 기술자는 일반적으로 부품을 CNC 밀링하기 전에 아래와 같은 체크리스트 사항을 사용합니다.

• 머신 유형 :CNC 기계는 종류와 크기가 다양합니다. 예를 들어, 수직 밀링 센터는 일반적으로 더 높은 기동성을 제공하지만 수평 머시닝 센터만큼 견고하지는 않습니다. 난삭재에는 높은 스핀들 속도와 출력이 필요하지만 이는 모든 공작 기계 센터에서 사용할 수 있는 것은 아닙니다.
• 도구 :정밀 사이드 밀링에서는 절삭 공구와 툴 홀더 설정이 중요합니다. 절삭 공구 소재(HSS, 카바이드), 형상(길이, 직경, 나선 각도, 홈 수) 및 장착 구성(공구 오버행, 열박음 또는 콜릿)은 공구 팁 강성과 절삭 능력에 영향을 미치는 주요 요소입니다.
• 고정 :부품을 견고하게 잡아주는 워크홀딩이 중요합니다. 이를 위해서는 가공 전에 특수한 고정과 부품 정렬 불량 제어가 필요할 수 있습니다. 제대로 장착되지 않은 부품은 원치 않는 편향과 진동에 취약합니다.

CNC 사이드밀링의 장점과 한계

CNC 사이드 밀링은 보편적인 가공 작업입니다. 그러나 수직 프리즘 형상을 생성하기 위한 첫 번째 선택은 항상 아닙니다. 장점과 단점이 있습니다.
대체 가공 작업과 비교하여 이점을 비교하려면 이러한 사항을 이해하는 것이 필요합니다.

장점 

CNC 사이드 밀링은 다음과 같은 이유로 선호됩니다:

• 높은 정밀도 :외부 방해를 최소화한 간단한 조작입니다. 슬롯, 계단, 숄더와 같은 단순한 기하학적 특징을 정확하게 가공하는 데 이상적입니다.
• 프로세스 다양성 :사이드 밀링은 매우 보편적입니다. 이는 수직 벽/슬롯이 있는 견고한 부품과 섬세하고 얇은 벽이 있는 소형 부품에 적용됩니다.
• 소재 유연성 :진보된 사이드 밀링 커터 기술을 통해 사이드 밀링은 티타늄 및 니켈 합금과 같은 난삭재를 공격적인 속도와 깊이로 가공할 수 있습니다.
• 우수한 표면 품질 :최적의 절단 매개변수, 클라임 밀링 및 정밀 CNC 수준 제어를 통해 정밀 애플리케이션을 위한 매우 정밀하고 미세한 벽 마감이 가능합니다.

제한사항

다음 요소는 CNC 사이드 밀링 성능을 제한합니다:

• 도구 편향 :절삭 깊이가 클수록 공구의 절삭력이 증가하며, 가느다란 형상으로 인해 절삭 시 휘어지기 쉽습니다. 이로 인해 치수 및 형태 정확도는 물론 공구 수명도 저하됩니다.
• 채팅 진동 :동적 유연성으로 인해 가공 중에 원치 않는 진동과 떨림이 발생한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 이러한 진동은 높은 공구 맞물림과 절삭 깊이로 인해 사이드 밀링 작업에서 발생할 가능성이 더 높습니다.
• 복잡한 도구 경로 :사이드 밀링 공구 경로는 시간이 더 많이 걸리고 계획하고 실행하기 어려운 경우가 많습니다. CAM 소프트웨어는 부품의 깊이에 따라 변화하는 특징을 처리하는 데 시간이 더 오래 걸리며, 이는 종종 면 특징보다 더 다양합니다.

사이드 밀링의 주요 고려 사항

CNC 사이드 밀링 작업의 품질은 여러 요인에 따라 달라집니다. 엔지니어와 기술자는 다양한 각도에서 공정 계획을 살펴보고 품질을 저하시키는 문제가 없는지 확인해야 합니다.

1. 매개변수 선택

CNC 가공 공정에서 절삭 매개변수 선택은 가장 중요한 요소입니다. 부품 품질, MRR, 공구 수명 관리를 위해서는 절삭 속도, 이송, 절삭 깊이의 최적 조합을 선택하는 것이 필요합니다.

제작 환경에서는 이러한 결정을 내리기 위해 정교한 이론, 소프트웨어, 기술 경험을 사용하는 것이 일반적입니다.

2. 재료 선택

기계 기술자는 선택할 수 있는 다양한 사이드 밀링 커터 재료와 코팅을 보유하고 있습니다. 일반적으로 절삭하기 쉬운 소재에는 고속도강(HSS)이 적합하고, 강이나 티타늄 합금 등 난삭성 소재에는 초경이 적합합니다.

3. 커터 선택

사이드 밀링 커터에는 다양한 사양이 있습니다. 길이, 직경, 홈과 같은 일반적인 요소 외에도 최첨단 형상이 매우 중요합니다. 여기에는 나선 각도, 경사각, 측면 모서리, 칩 브레이커 및 모서리 반경과 같은 속성이 포함됩니다.

이러한 사양은 커터와 공작물 인터페이스의 절삭 메커니즘에 영향을 미치며 절삭력, 칩, 열 배출의 크기와 방향, 스핀들 동력 요구 사항을 결정합니다.

4. 냉각수/윤활 전략

절삭유/윤활제는 커터와 가공물의 표면 특성을 개선하여 마찰과 열 발생을 줄입니다. 또한 절단 인터페이스를 냉각시키고 칩을 제거합니다.

5. 도구 경로 전략

도구 경로 전략은 작업 전반에 걸쳐 도구가 공작물을 가로질러 이동하는 방법을 정의합니다. CAM 프로그래머는 클라이밍/기존 밀링, 다중 패스, 도구 경로 기술(헬리컬, 지그재그, 트로코이드 등) 및 절단 매개변수와 같은 기술을 사용하여 이를 제어합니다.

사이드 밀링 모범 사례

전문가들은 최적의 사이드 밀링 성능을 위해 다음과 같은 팁을 공유합니다:

• 클라임 밀링 :클라임 밀링은 기존 밀링에 비해 표면 조도가 향상되고 공구 마모가 줄어듭니다.
• 도구 돌출 최소화 :공구 오버행이 작을수록 공구 어셈블리가 견고하게 유지되어 편향 및 진동 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다.
• 도구 기하학: 생산성, 표면 품질 및 공구 수명을 극대화하려면 올바른 커터 직경, 플루트 수 및 나선 각도를 선택하는 것이 필수적입니다.
• 원활한 진입/퇴출 경로 :CAM 전문가들은 보다 부드러운 절단과 긴 공구 수명을 위해 점진적인 진입/진입을 권장합니다.
• 가벼운 마무리 패스 사용 :재료를 빨리 제거하고 싶은 유혹이 들 수 있지만 가볍고 느린 마무리 과정은 특히 얇은 벽 가공과 같은 응용 분야에서 원하는 품질 요구 사항을 충족하는 데 중요합니다.

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사이드 밀링은 여러 유형, 매개변수 및 고려 사항이 포함된 기본적인 가공 작업입니다. 자동차, 국방, 항공, 제조 등의 분야에서 광범위한 산업 응용 분야를 운영하고 있습니다.