Y축 파팅오프(Parting) 활용법: 고급 가공을 위한 단순한 원리

선반에 회전 공구를 추가하면 여러 셋업을 한 대의 기계로 통합해 더 간소하고 생산적인 가공 공정을 구현할 수 있습니다. 이를 위해 1990년대 턴밀(Turn-mill) 기계가 등장했습니다. 초기 목적은 밀링 커터, 드릴, 탭을 터렛의 한 개 이상 공구 위치에서 구동해 극좌표 보간 및 관련 프로그래밍 난제를 해소하는 것이었습니다.

가공 범위를 넓히기 위해 회전 공구를 스핀들 면을 가로질러 이동시키는 Y축 가이드웨이(ways)가 추가되었습니다. 이는 공구를 리볼버 측면이나 면에 장착하거나, 경사 베드에 Y축 가이드웨이를 설치하거나, 독립적인 밀링 헤드를 사용하는 방식으로 구현되었습니다. 공작기계 제조사와 사용자 양측 모두 밀링과 선삭 작업 통합의 이점을 빠르게 인지했습니다.

오늘날 Y축 옵션은 대부분의 멀티태스킹 기계에서 표준 사양이며, 많은 신형 선반에서는 옵션으로 제공됩니다.

파팅오프(Parting off)는 공구 파손이 고비용 기계 가동 중단이나 부품 스크랩으로 직결되는 공정이므로, 제조업체는 이 공정의 공구에 타협하지 않습니다. 이러한 공구에 요구되는 높은 기준을 충족하기 위해 샌드빅 코로만트(Sandvik Coromant)는 2013년 코로컷® QD(CoroCut® QD) 시스템을 개발했습니다. 이 고성능 시스템을 더욱 개선하는 방안을 모색하던 중, Y축 기능을 갖춘 현대 장비에 주목하게 되었고, 그 결과 공구 설계뿐만 아니라 완전히 새로운 공법인 'Y축 파팅오프'가 탄생했습니다.

코로컷® QD를 이용한 Y축 파팅오프 시연 영상을 확인하세요.

Y축 파팅오프의 원리

Y축 파팅오프의 원리는 놀랍도록 단순합니다. 기존 파팅오프 공구가 공작기계 X축에 정렬되는 반면, Y축 공구는 단순히 90° 반시계 방향으로 회전시켜 Y축에 정렬합니다. 기존 공구 구성에서는 비교적 길고 가느다란 파팅 블레이드와 홀더가 회전하는 공작물에 90° 각도로 진입합니다. 최대 절삭력은 절삭 속도에서, 나머지는 이송 운동에서 발생합니다.

결과적으로 합력 벡터가 블레이드의 매우 약한 단면을 가로지르는 약 30° 각도로 향하게 됩니다. 공구 파손을 막기 위해 블레이드 오버행을 줄이고 블레이드 높이를 높이지만, 이는 때로 공구 사용성을 해칩니다.

팁 시트(Tip seat)를 90° 돌려 Y축을 활용하면 공구가 공작물에 전단부로 진입하게 되어, 결과적인 절삭력 벡터가 블레이드 종축과 거의 일치하게 됩니다. 샌드빅 코로만트 R&D팀의 FEM 해석 결과, 이 새로운 솔루션은 임계 응력을 제거하고 기존 블레이드 설계 대비 블레이드 강성을 6배 이상 향상시키는 것으로 확인되었습니다.

간단히 말해, Y축 평면에서 파팅오프를 수행하면 절삭력 방향이 유리해져 불안정과 진동이 줄어듭니다. 이로써 안정성을 잃거나 공구가 파손되지 않으면서 이송 속도를 높일 수 있어, 극도로 안전하고 생산적인 파팅오프 공정이 가능해집니다. 그저 그렇습니다.

Y축 파팅오프를 채택해야 하는 5가지 이유를 정리한 샌드빅의 인포그래픽 PDF를 여기서 다운로드하세요.