터닝, 밀링, 드릴링: 3대 핵심 가공 공정 해설

작성: 기술 커뮤니케이션 팀 · 2024년 8월 23일

가공(Machining)이란?

이전 블로그에서 3D 프린팅(적층 제조)의 미래를 다뤘습니다. 적층 제조는 재료 층을 쌓아 3D 객체를 만듭니다. 가공은 동일한 객체를 만드는 또 다른 방법입니다. 재료를 추가하는 대신 제거해 원하는 형상을 만듭니다. 3D 프린팅이 벽돌 쌓기라면 가공은 조각하기에 비유할 수 있습니다.

가공에서는 최적 결과를 위해 여러 작업이 계획된 순서로 수행됩니다. 가장 일반적인 세 작업인 터닝, 드릴링, 밀링을 다룹니다. 가공은 매우 일반적이고 다재다능한 제조 공정으로, 이 세 방법으로 금속, 플라스틱, 복합재, 목재 등 다양한 공작물 소재를 가공할 수 있습니다.

목차:

공작 기계 툴링

터닝이란?

드릴링이란?

밀링이란?

가공 혁신

기계 툴링 유형

단일 절삭 공구(싱글 포인트 툴) -

• 터닝 공정: 공작물을 회전시키면서 절삭 공구가 직선 운동. 수동 또는 자동 가능

다중 절삭 공구(멀티 포인트 툴) -

• 드릴링 공정: 공작물에 원형 구멍을 내거나 가공. 보통 2~4개 나선형 절삭날을 가진 회전 공구 사용
• 밀링 공정: 회전 절삭 공구로 공작물에서 재료를 제거해 형상 생성

단일 절삭 공구 vs 다중 절삭 공구

공작물 원하는 형상에 따라 필요한 공구 유형이 결정됩니다. 두 기본 절삭 공구 유형은 단일 절삭 공구와 다중 절삭 공구입니다. 터닝, 보링, 플래닝엔 단일 절삭 공구, 밀링과 드릴링엔 다중 절삭 공구를 사용합니다. 품질을 위해 절삭 공구를 적절히 사용·관리하는 것이 필수적입니다. 불행히도 기계와 툴링의 적절한 유지보수가 비용 증가의 주원인입니다.

툴링은 다양한 재료로 제공됩니다. 가장 흔한 것은 초경과 고속도강(HSS)입니다. 범용 밀링엔 HSS를, 더 단단하고 강한 공구강 가공엔 초경을 선택합니다.

절삭 속도, 이송 속도, 절삭 깊이

가공 시 절삭 속도, 이송 속도, 절삭 깊이는 모두 고려해야 할 파라미터입니다. 공작물 소재, 공구 소재, 치수가 이 파라미터들에 영향을 줍니다. 절삭 속도는 절삭 공구가 공작물 소재를 파고드는 빠르기입니다. 분당 표면 피트(sfm)로 측정합니다. 절삭 이송은 공작물이 축을 따라 절삭 공구 쪽으로 이동하는 빠르기입니다. 분당 인치(ipm)로 측정합니다.

속도 및 이송 계산기

터닝 속도 및 이송 계산기

드릴링 속도 및 이송 계산기

밀링 속도 및 이송 계산기

예술적 조각처럼, 공작물은 먼저 하나 이상의 황삭 절삭을 거칩니다. 목적은 완성 형상과 치수에 최대한 가깝게 접근하는 것입니다. 황삭 단계 후 정삭 절삭으로 최종 치수, 공차, 표면 조도를 달성합니다. 정삭은 일반적으로 낮은 이송과 깊이로 수행됩니다. 양 절삭 단계에서 절삭유를 공급해 절삭 공구를 냉각·윤활합니다.

머신 터닝

터닝은 공작물을 회전시키면서 절삭 공구가 직선 운동해 원통 형상을 만듭니다. 선반이 모든 터닝 작업의 주력 기계입니다.

대부분 가공 작업처럼 터닝도 수동 또는 자동으로 수행됩니다. 수동 터닝의 단점은 지속적 감독이 필요하다는 점. 자동 터닝은 불필요합니다. CNC(컴퓨터 수치 제어)로 모든 움직임, 속도, 공구 교체를 컴퓨터에 프로그래밍하면 선반으로 전송돼 완료됩니다. CNC는 고생산 런의 일관성과 효율을 보장합니다.

터닝용 단일 절삭 공구는 다양한 형상으로 제공되며, 다양한 결과를 위해 다른 각도로 배치됩니다.

터닝 속도 및 이송 계산기

머신 드릴링

드릴링은 공작물에 원형 구멍을 만듭니다. 드릴 프레스나 태핑 머신이 드릴링용으로 설계됐으나 밀링 머신으로도 가능합니다. 칩은 공작물 가공 시 발생하는 폐금속 조각입니다. 드릴 비트 형상이 칩을 공작물에서 떨어뜨려 잔해 없는 상태를 유지합니다.

드릴 비트를 공작물에 수직으로 배치하면 드리프트나 리딩 오프를 줄입니다. 더 높은 정밀도를 위해 드릴링 전 센터 드릴 작업을 추가하기도 합니다. 일부 드릴링 작업은 앵귤러 드릴링이 필요합니다. 앵귤러 드릴링엔 특수 공작물 고정 툴링이 필요합니다. 다른 옵션: 수동 머신 헤드 회전 또는 CNC 머신 다축 활용.

드리프트 방지 방법:

• 주조/성형/단조로 마크 생성
• 센터 펀칭
• 스팟 드릴링/센터 드릴링
• 스팟 페이싱

터닝 작업과 마찬가지로 특정 드릴링 작업용 특수 드릴 비트가 존재합니다. 몇 가지 특수 드릴 비트와 용도를 소개합니다.

• 스팟 드릴 – 얕은 구멍이나 파일럿 홀용 짧은 드릴. 긴 드릴로 얕은 구멍 가공 시 드리프트 경향 존재
• 펙 드릴링 – 드릴을 자주 인출해 공작물에서 칩 배출, 드리프트 방지
• 스크류 머신 드릴 – 짧고 직선적이며 정확한 홀 가공 가능, 사전 스팟팅 불필요
• 척킹 리머 – 기가공 홀을 매우 정밀한 직경으로 확대

드릴링 속도 및 이송 계산기

밀링 공정

밀링 작업은 다중 절삭날 회전 커터로 공작물에서 재료를 제거합니다.

밀링 작업엔 페이스 밀링과 주변 밀링(페리페럴 밀링) 두 주요 유형이 있습니다. 페이스 밀링은 공작물에 평면과 평저 캐비티를 가공합니다. 이송은 수평 또는 수직 가능. 주변 밀링은 깊은 슬롯, 나사산, 기어 이빨 가공.

공작물을 절삭 공구로 이송하는 두 방식이 있습니다. 컨벤셔널 밀링은 공작물을 커터 회전 반대 방향으로 이송. 수동 밀링 머신에 권장. 클라임 밀링은 공작물을 커터 회전 같은 방향으로 이송. CNC 밀링에 선호되는 방식입니다.

밀링은 이미 가공된 공작물에 2차 공정으로 적용하는 것이 최적입니다. 특징을 정의하고 "마감 코트" 역할을 합니다. 홀, 슬롯, 포켓, 윤곽 등 특징 추가에 2차 공정으로 밀링을 활용하십시오.

밀링 속도 및 이송 계산기

가공 혁신

완벽하게 매끄럽고 정밀하며 기능적인 공작물을 가공하는 데는 많은 요소와 경험이 필요합니다. 터닝, 드릴링, 밀링은 가장 일반적인 가공 공정 중 일부로 오랜 역사를 가집니다. 다행히 CNC 발전으로 가공이 비약적으로 향상됐습니다. 범용 가공이 여전히 제조 현장에 존재하지만, CNC 가공이 주도권을 쥐고 있습니다. 대량 생산 런의 일관성과 효율을 실현합니다. 최신 혁신과 뉴스에 관심이 있다면 American Machinist가 훌륭한 자료원입니다.

20년 이상 제조 솔루션 제공업체로 쌓은 경험으로 귀사 니즈에 맞는 맞춤 솔루션을 자신 있게 제안합니다. עוד 궁금한 점이 있으시면 메시지나 RFQ를 보내 주십시오.