서클 세그먼트 커터가 밀링 효율과 표면 품질을 높이는 이유

볼 노즈 엔드밀이 아직 공룡처럼 멸종한 것은 아니지만, 한 가지 확실한 것은 소행성이 충돌했고 배럴 모양의 쓰나미가 다가오고 있다는 것입니다. 서클 세그먼트 커터를 맞이할 준비를 하십시오.

볼 노즈 엔드밀로 3D 금형 표면을 가공할 때, CNC 공작기계 조작자와 프로그래머는 공구 직경이 클수록 스텝오버량을 늘릴 수 있고, 표면 조도가 좋아지며, 사이클 타임이 단축된다는 사실을 잘 알고 있습니다. 예를 들어 직경 0.125인치 공구는 0.022인치 스텝오버로 0.001인치 스칼롭 높이를 달성하지만, 직경 0.5인치 볼 노즈 엔드밀은 0.045인치 스텝오버가 가능해 작은 공구의 두 배 이상입니다.

이제 반경 1피트(약 30cm)짜리 공구를 금형 캐비티에 넣는 상상을 해보십시오. 이 초자연적인 일이 가능하다면 스텝오버량을 0.31인치까지 늘릴 수 있어 처리량이 거의 7배 증가합니다.

놀랍게도 이 불가능해 보이는 가공 시나리오가 실제로 구현 가능합니다. 서클 세그먼트 커터, 일명 배럴 밀은 금형 제작, 정형외과 임플란트 가공, 가스터빈 블레이드 및 항공우주·에너지 산업의 자유곡면 가공 등 복잡한 곡면 가공에서 필수 공구로 급부상하고 있습니다.

이름에서 알 수 있듯 서클 세그먼트 커터는 동일 크기 볼 엔드밀의 반경 중 아주 작은 세그먼트만 포함합니다.

이 거대한 아크 세그먼트 덕분에 서클 세그먼트 커터는 부품 품질 저하 없이 스텝오버량을 대폭 늘릴 수 있습니다. 공구 공급업체의 내부 테스트와 고객 성공 사례에 따르면, 일부 사용자는 배럴 커팅 전략 도입 후 사이클 타임이 몇 시간에서 몇 분으로 단축되고 공구 수명이 늘어났다고 보고합니다.

EMUGE Corp.은 CAM 공급사 Open Mind, CNC 소프트웨어 개발사 Mastercam과 긴밀히 협력해 서클 세그먼트 가공에 필요한 특수 툴패스를 개발하며 이 공구의 대중화를 이끌었습니다.

서클 세그먼트 커터의 종류

서클 세그먼트 커터는 배럴, 오벌, 렌즈, 테이퍼 네 가지 형태로 제공됩니다. 모두 5축 CNC 공작기계와 특수 프로그래밍 방식이 필요합니다. 간략히 살펴보겠습니다.

배럴형: 위스키 통이나 맥주 케그 형태의 초기 디자인 중 하나입니다. 수직 벽면의 완만한 언더컷 가공에 쓰이며, 롤리팝 커터와 비슷하지만 훨씬 빠릅니다.

오벌형: 측면에서 보면 총알 모양으로, 작은 볼 노즈가 측면의 큰 반경으로 이어집니다. 콤팩트한 형태라 좁은 공간에 진입하기 좋으며, 다양한 부품 형태의 테이퍼 벽면과 인접 바닥면 마무리에 적합합니다.

렌즈형: 일반적인 사각 엔드밀처럼 생겼지만 가공부에 완만한 곡선이 있습니다. 플라스틱 사출 금형 캐비티 같이 비교적 얕은 곡면의 반정삭 및 정삭에 적합합니다.

테이퍼형: 이름처럼 연필 끝 같은 긴 테이퍼 섹션이 있고 끝에 작은 라디우스가 있습니다. 이 테이퍼가 실제로는 매우 큰 아크 세그먼트라 스텝오버량 측면에서 가장 공격적입니다. 공작기계가 서클 세그먼트 커팅에 적합한지 확인하려면 전문가와 상담하시길 권장합니다.

전문가들의 견해

"영국 기술지원센터가 이 분야를 선도하며 항공우주와 의료 분야에서 풍부한 경험을 쌓았습니다. 금형 제작도 물론 해당됩니다. 현재 시장에서 테이퍼형이 가장 인기 있어, 우리는 강철 및 내열합금용 MultiCarb 시리즈 배럴 커터와 비철용 S-Carb APF-B 시리즈를 출시했습니다. 둘 다 테이퍼형으로 볼 노즈 엔드밀 대비 사이클 타임을 90% 이상 단축했습니다." — 제이콥 락, KYOCERA SGS Precision Tools Inc. 애플리케이션 엔지니어

KYOCERA SGS는 최근 오하이오주 먼로폴스 테크센터의 기존 CNC 장비를 보완하고자 5축 DMG Mori 머시닝 센터를 도입해 추가 테스트와 고객 애플리케이션 지원을 강화했습니다. "볼 엔드밀도 여전히 쓰이겠지만, 서클 세그먼트 툴이 완전히 새로운 기회를 열고 있습니다."라고 락은 말합니다.

EMUGE 웨스트보일스턴 매사추세츠 공장의 밀링 제품 매니저 댄 도이론도 전적으로 동의합니다. 그는 서클 세그먼트 툴을 시험해볼 고객을 항상 찾습니다. "타이어 금형이나 터빈 블리스크처럼 큰 휩쓸림 면이 있는 부품이라면 대부분 후보가 됩니다. 가장 큰 장벽은 비교적 새로운 절삭 공구 기술을 시험해보게 하는 것입니다. 테스트와 프로그래밍에 시간이 걸리지만, 한번 도입한 업체는 다시 돌아가지 않습니다."

EMUGE 밀링 애플리케이션 스페셜리스트 에반 던캔슨은 모든 공작기계가 서클 세그먼트 커터에 적합한 것은 아니라고 경고합니다. "표면 블렌드와 공차에 따라 구형이거나 품질이 낮은 기계는 타이트한 코너를 돌 때 머뭇거려 위트니스 마크를 남길 수 있습니다. 하지만 서클 세그먼트 커팅의 이점은 무시하기엔 너무 큽니다."

귀사에서 서클 세그먼트 툴을 사용 중이십니까, 아니면 도입 계획이 있으십니까? 댓글로 알려주세요.