EDM 없이 날카로운 내부 90° 각도 절단:스핀들 방향 활용

내부 직각 가공이 왜 그렇게 어려운가요?

CNC 밀링에서는 날카로운 내부 코너를 만드는 것이 어려울 뿐만 아니라 표준 도구로는 물리적으로 불가능한 경우가 많습니다.

핵심 이슈

CNC 밀링은 회전 도구를 사용하므로 내부 모서리를 90° 완벽하게 절단할 수 없습니다. 공구 반경은 "잔여 R"이라고 알려진 곡선 내부 모서리를 남깁니다. 이 모양은 정사각형 슬롯의 직선형 요구 사항을 충족하지 않습니다.

기존 솔루션

• 방전 가공(EDM):정확하지만 느리고 비용이 많이 듭니다.
• 슬로팅/홈 가공:특수 장비가 필요합니다.
• 수동 마무리:불일치 및 부정확성이 발생하기 쉽습니다.

스핀들 방향의 장점

스핀들 방향을 사용하면 모터 인코더의 피드백을 사용하여 스핀들을 특정 각도(일반적으로 0.2°의 정확도)로 배치할 수 있습니다. 맞춤형 직각 밀링 커터를 사용하면 추가 설정이나 2차 작업 없이 직각 슬롯을 가공할 수 있습니다. 매거진에서 공구가 자동으로 회수되므로 지속적이고 반복 가능한 가공이 가능합니다.

특별한 장점

• 정밀 슬롯 가공 :맞춤형 도구는 제어된 각도로 내부 슬롯을 절단합니다.
• 단일 설정 가공: 공작물을 다시 클램핑할 필요가 없습니다. 정렬이 단순화되었습니다.
• 비용 효율적 :특히 소규모 배치에서 EDM 또는 타사 프로세스를 제거합니다.

핵심은 스마트 프로그래밍, 맞춤형 공구 설계, CNC 시스템 개발을 통해 이 기능을 통합하는 것입니다. 이는 대규모 장비 업그레이드 없이도 가능합니다.

사례 연구:직각 슬롯이 있는 원통형 알루미늄 부품

이 알루미늄 부품은 군용 통신 장비에 사용되었습니다. 재질은 6061-T6 알루미늄이었습니다. 각 부품에는 20개의 깊고 좁은 내부 직각 슬롯이 있습니다. PCB 레일을 슬라이딩하려면 날카로운 내부 각도가 중요했습니다. (그림을 단순화했습니다.)

주요 특성

• 슬롯 깊이:13.5mm
• 슬롯 너비:4.0mm
• 내부 모서리 반경 요구사항:R ≤ 0.2mm
• 슬롯 폭 공차:±0.05mm

EDM 없이 날카로운 코너를 달성하는 방법

올바른 도구와 기술을 갖춘 경우 EDM이 내부 직각을 생성하는 유일한 방법은 아닙니다. 작동 방식은 다음과 같습니다:

1. 설계 분석 및 요구사항 평가

예비 검토에 따르면 표준 엔드밀은 허용 한계를 훨씬 초과하는 약 2mm의 반경을 남깁니다. 옵션은 다음과 같습니다:

• EDM
• 특수 기계를 이용한 2차 슬로팅(물량이 적고 마감 기한이 촉박하여 불가능)

대신 엔지니어링 팀은 맞춤형 슬롯 방식을 선택했습니다. 그들은 임의의 스핀들 각도 방향과 특별히 설계된 마이크로 슬로팅 도구를 사용했습니다.

2. 기계 설정

• 기계 모델 :FANUC Oi-MF 제어 시스템을 갖춘 VH-85
• 도구 :합금 공구강으로 제작된 4.0mm 두께의 맞춤형 슬로팅 공구로 플런지 절단용으로 설계되었습니다.
• 스핀들 각도 조정 :M88/M89 코드 및 래더 다이어그램 매개변수를 사용한 CNC 시스템 맞춤화를 통해 달성되었습니다.

3. 공구 경로 전략:예각 슬롯 가공을 위한 5단계

EDM을 사용하지 않고 예각 가공을 달성하기 위해 엔지니어링 팀은 명확하고 효율적인 5단계 가공 전략을 개발했습니다. 공구 순서를 논리적으로 배열하고 스핀들 각도 제어를 사용하여 가공 정확도를 높이는 데 중점을 둡니다. 다음은 이 과정을 단순화한 버전입니다:

1단계:일반 윤곽의 황삭 가공

내부 캐비티의 초기 절단을 수행하려면 직경 10mm의 엔드밀을 사용합니다. 이 단계의 목표는 재료의 대부분을 신속하게 제거하고 후속 마무리 작업을 준비하는 것입니다.

2단계:내부 윤곽 및 표면 가공 완료

그런 다음 직경 8mm의 엔드밀을 사용하여 내부 윤곽과 표면 마감을 다듬습니다. 외부 윤곽은 원시 스톡에 연결된 상태로 유지되어 다음 슬롯 밀링 프로세스에 대한 구조적 지지를 유지합니다.

3단계:직각 슬롯 황삭

3mm 엔드밀을 사용하여 4mm 폭의 직선형 슬롯을 황삭 가공함으로써 후속 직각 슬로팅 작업에 필요한 재료량과 절단 부하를 줄입니다.

4단계:스핀들 중심 플런지 밀링

사용자 정의 명령(M98S…)을 사용하여 스핀들은 첫 번째 슬롯(이 경우 M98S0) 위치로 정확하게 방향이 지정됩니다. 플런지 밀링하고 첫 번째 수평 슬롯을 마무리하기 위해 서브프로그램이 호출됩니다. 이 플런지 스타일 항목은 "면도"와 비슷하며 깨끗하고 날카로운 직각 모서리를 생성하는 데 더 적합합니다. 슬롯 하나를 완성한 후 스핀들은 18° 회전하고 모든 슬롯이 완성될 때까지 계속됩니다.

5단계:재고에서 완제품 분리

외부 프로파일을 절단하여 완성된 부품을 스톡에서 분리한 후 외부 가장자리를 마무리하고 모따기합니다. 이로써 가공 프로세스가 종료됩니다.

실용 팁:모든 컷의 정확성을 보장하는 방법

CNC 기계에는 일반적으로 스핀들을 고정 각도로 잠그는 "M19" 스핀들 방향 명령이 장착되어 있습니다. 그러나 이 각도는 일정하고 변경할 수 없습니다. CNC 제어 시스템을 수정하면 원하는 각도로 스핀들 방향을 설정할 수 있어 유연성이 크게 향상됩니다. 팀이 작업을 성공적으로 완료할 수 있었던 것은 다음 팁의 조합이었습니다:

미세 조정을 위한 테스트 컷

실제 가공 전에 스크랩 재료에 대한 테스트 절단이 수행되었습니다. 프로브는 각 절단 후 각도를 측정했습니다. 결과는 기계 디스플레이에 표시되었으며 실시간으로 메인 프로그램의 각도 데이터를 조정하는 데 사용되었습니다.

각도 고정

도구가 정렬되고 각도가 설정되면 전체 배치에 대해 변경되지 않습니다. 이렇게 하면 도구나 부품을 변경할 때 재보정을 피할 수 있습니다.

FANUC Oi-MF 스핀들 위치 설정

설정 후 프로그램에서 M88S…를 사용하여 스핀들을 어떤 각도로든 배치할 수 있습니다. 모드를 종료하려면 M89를 사용하세요.

• 'SYSTEM'> 'PMC Maintenance'에서 K0013.2를 '1'로 설정
• 매개변수 #3729 S1을 '1'로 설정
• 사용자 코드 정의:활성화하려면 'M88', 비활성화하려면 'M89'

전통적인 EDM과 비교. 스핀들 위치 지정

정보기존 EDM 방법스핀들 포지셔닝 방법단일 부품 시간153분28분코너 반경<0.15mm<0.2mm표면 거칠기Ra 1.6–2.0Ra 1.2–1.6비용높음(전극)낮음(맞춤 공구)공정 흐름아웃소싱, 다중 설정단일 설정, 올인원

위의 표에서 직각의 최소 반경(R)이 EDM으로 달성한 값에 매우 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 이 R은 공구가 회전하지 않을 때 "쉐이빙" 스타일 절단 중에 공구 치핑을 방지하기 위해 의도적으로 생성되었습니다. 충격 저항을 강화하기 위해 도구 가장자리에 작은 반경이 연마되어 있습니다.

플라스틱과 같은 부드러운 비금속 재료를 가공하는 경우 이 R은 필요하지 않으며 이론상 R=0 오른쪽 모서리를 얻을 수 있습니다. 대부분의 경우 직각에는 반경 R 0.2mm 이하가 허용되는 것으로 간주됩니다. 모든 요소를 고려해 볼 때 스핀들 방향 기술은 비용 대비 효율성 측면에서 확실한 이점을 제공합니다.

실제 경험 요약

• 도구 및 작업물 정렬 확인 :예각 가공은 공구 방향에 매우 민감합니다. 0.5°의 편차도 절삭 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 고강성 클램핑 시스템 선택 :열박음 공구 홀더를 사용하면 기존 ER 콜렛에 비해 강성이 훨씬 높아 특히 좁고 깊은 공동에 적합합니다.
• 프로세스 도중 도구 제거 방지 :매거진에서 공구를 제거한 경우 각도를 재설정해야 합니다. 도구 변경 없이 전체 배치를 완료하는 것이 가장 좋습니다.