머시닝 기초: Fusion 360에서 밀링 기계 마스터하기

머시닝 기초(Machining Fundamentals) 시리즈를 시작하게 되어 기쁩니다. 이 시리즈는 기계숍에서 일하거나 이제 막 시작한 분 모두 CAM 지식을 다지는 데 도움을 드리기 위해 만들어졌습니다. 각 에피소드는 사내 기계공이 진행하며 공구/공정에 대한 상세한 개요를 제공합니다. 첫 번째는 밀링 기계 소개로, Fusion 360 워크플로에서 밀링 기계를 언제 어떻게 사용하는지 기초를 배웁니다.

밀링 기계는 절삭 공구를 잡는 스핀들과 부품을 잡는 워크홀딩(Workholding)으로 구성됩니다. 스핀들이 회전하며 툴패스를 절삭하고, 워크홀딩이 부품을 고정합니다. 이 영상의 설정에는 대형 바이스가 나오지만, 부품을 고정하는 소형 바이스를 사용할 수도 있습니다. 필요한 것은 워크홀딩이 부품에 적합한지 확인하는 것뿐입니다. 맞춤형 워크홀딩, 즉 '소프트 조(soft jaws)'를 사용할 수도 있습니다. 소프트 조는 개별 부품을 고정하며 각 부품에 맞춰 맞춤 제작됩니다. 하지만 바이스로 작업하는 것이 더 범용적이고 실무에서 일반적입니다.

밀링 기계를 위한 다양한 밀링 공구에 관해서는 다룰 내용이 많습니다. 아래는 이 영상에서 다루는 주요 공구 목록입니다:

플랫 엔드밀 (Flat End Mill)

먼저 플랫 엔드밀을 살펴봅니다. 이 공구는 공구 길이를 따라 직선 플루트가 있고 평평한 팁을 가집니다. 평평한 팁은 많은 재료를 매우 빠르게 제거하는 황삭 작업(roughing operations)에 정말 좋습니다. 부품의 견고한 벽면에 멋진 직선을 만듭니다. 하지만 많은 재료를 황삭하거나 부품의 매우 직선적인 벽면을 정삭하는 용도로 꽤 제한적입니다.

페이싱 커터 (Facing Cutter)

페이싱 커터는 홀더에 나사로 고정된 개별 팁을 가집니다. 앞서 본 엔드밀은 순수 텅스텐 카바이드였던 반면, 이 공구는 본체가 강철이고 팁이 텅스텐 카바이드입니다. 페이싱 커터는 평평한 면에 정말 높은 표면 조도를 만들어냅니다.

볼 노즈 커터 (Ball Nose Cutter)

곡면을 만들고 싶다면 볼 노즈 커터(Ball Nose Cutter)를 사용합니다. 볼 노즈 커터는 처음 본 엔드밀과 매우 비슷해 보이지만, 평평한 팁 대신 완전한 반경이 끝까지 감싸고 있습니다. 볼 노즈 커터는 복잡한 자유형 표면을 만들 때 표면을 가로지르며 정말 멋진 마감을 만듭니다. 다만 이 작업은 느릴 수 있습니다. 그래서 보통 정삭 작업에만 사용합니다.

드릴과 리머 등 다른 공구 유형도 많이 있습니다. 부품 설정과 검사를 돕기 위해 기계에 프로브를 장착할 수도 있습니다. 하지만 이제 전체 기계를 살펴보겠습니다.

영상에서 보시듯 우리가 사용하는 기계는 3축 기계로 시작했습니다. 세 개의 선형 축인 X축(좌우), Y축(전후), Z축(상하)이 있습니다. 추가 축을 추가해 이 3축 기계를 완전한 5축 설정으로 변환한 방법을 살펴보겠습니다.

기계의 원래 테이블에 트러니언(trunnion)을 볼트로 고정했습니다. 이로써 추가 축을 더해 더 복잡하고 고정밀한 부품을 만들고 다양한 방향에 도달할 수 있습니다. 이제 A축(회전 축)을 움직일 수 있습니다. C축(또 다른 회전 축)도 움직일 수 있습니다. 즉, 테이블에 두 개의 추가 축이 볼트로 고정된 것입니다.

트러니언 추가로 이 기계는 이제 5축 기계가 되었습니다. 두 회전 축이 모두 기계 헤드가 아닌 테이블에 있으므로 '테이블-테이블(Table-Table) 5축'이라고 부릅니다. 헤드가 피벗하고 회전한다면 '헤드-헤드(Head-Head)' 기계라고 부를 것입니다. 예상하셨듯 헤드-테이블(Head-Table) 조합도 가능합니다. 헤드와 테이블이 모두 움직이는 경우입니다.

지금까지 여러 공구와 여러 축이 모두 조화를 이루며 부품을 만드는 것을 보았습니다. 그렇다면 실제로 어떻게 부품을 만드나요? Fusion 360 내부의 툴패스를 살펴보겠습니다.

Fusion 360에서 공구가 따라갈 경로를 볼 수 있고, 절삭 움직임은 파란색으로 표시됩니다. 메인 디스플레이에서 가공 시간, 공구 교체, 포괄적인 툴패스 분석 같은 추가 정보도 볼 수 있습니다.

모든 툴패스는 브라우저에 포함되어 있으며, 동일한 구성 요소 내에 여러 설정도 있을 수 있습니다. 여러 설정이 있으면 부품의 양면을 가공할 수 있습니다. 부품을 가공할 툴패스가 생성되면 그들이 따라갈 경로를 시뮬레이션하고 소재 제거 과정을 볼 수 있습니다.

기대해 주세요: 밀링 기계에 대한 이 에피소드에 이어 매주 머시닝 기초 에피소드가 공개됩니다. 향후 주제로는 밀링 기계 공구, 선반, 포스트 프로세서, 툴패스 유형, NC 코드, 공작물 좌표계 등이 예정되어 있습니다.

그동안 Fusion 360을 다운로드해 오늘부터 더 스마트하게 가공을 시작하세요. Fusion 360으로 기계를 최대한 활용하는 방법에 대해 자세히 알아보세요. 이미 우리 커뮤니티의 일원이라면 친구를 추천해 보세요.