CNC 밀링: 업 밀링(Up Milling) vs 다운 밀링(Down Milling) 선택 가이드

전문가들은 가공되는 부품의 크기, 형상, 특징, 소재에 따라 CNC 공작기계를 최대한 활용하기 위해 수많은 CNC 밀링 기술을 사용합니다. 기계 산업에서 사용되는 기술 중 하나는 다운 밀링과 업 밀링이라는 다른 절삭 방법을 사용하는 것입니다. 특정 응용 분야에서 올바른 절삭 방법 사용은 성공적인 가공에 결정적 역할을 합니다.

상호 방향에 따라 주변 밀링은 업 밀링과 다운 밀링 두 범주로 나눌 수 있습니다. 업 밀링과 다운 밀링은 두 가지 일반적인 CNC 밀링 공정입니다. 각 방법에는 고유한 장단점이 있습니다. 정의부터 시작하여 업 밀링과 다운 밀링의 차이를 비교하고 이해해 보겠습니다.

업 밀링과 다운 밀링이란?

업 밀링(Up Milling)은 백 밀링(Back Milling)이라고도 합니다.

이 방법은 관행적 밀링 방법으로, 공작물을 절삭 공구 회전 방향으로 이송하여 위쪽 절삭력을 생성하며, 절삭 속도 방향이 CNC 밀링 부품의 이송 방향과 반대입니다. 여기서는 절삭 공구가 결합 시 공작물에 기대도록 강제되어 상대적으로 높은 마찰력을 생성하고, 이는 다시 많은 열을 발생시킵니다. 업 밀링에서는 다운 밀링과 달리 밀링 커터가 회전하면서 가장 적은 재료를 깎기 시작하여 점차 가장 많은 재료를 깎습니다.

다운 밀링(Down Milling)은 클라임 밀링(Climbing Milling)이라고도 합니다.

이 방법은 공작물을 절삭 공구 회전과 같은 방향으로 이송하여 아래쪽 절삭력을 생성합니다. 밀링 커터가 이송 시 공작물에 가하는 분력 방향이 공작물 이송 방향과 같습니다. 커터와 공작물의 진입 시 결합에서 가장 많은 재료를 절삭하고, 커터가 회전하면서 점차 0에 도달합니다. 이송 방향과 절삭 공구 회전 방향이 같으면 커터와 공작물 간 저항이 작습니다. 이는 가공 중 열 발생이 적음을 의미할 수 있습니다.

업 밀링과 다운 밀링의 차이

1) 적용 분야

다운 밀링: 밀링 커터가 항상 부품에 수직 방향으로 작용하며 힘은 항상 아래쪽입니다. 이는 밀링 부품에 압착 효과를 주어 안정적으로 절삭합니다. 클램핑이 어려운 얇고 가늘고 긴 공작물에 적합합니다.

업 밀링: 수직 분력 방향이 위쪽이며 공작물에 더 큰 클램핑 힘이 필요합니다.

2) 표면 품질

다운 밀링: 밀링 커터 절삭날이 공작물에 처음 진입할 때 칩 두께가 최대이고 점차 0으로 감소합니다. 블레이드 마모가 느리고 표면 품질이 좋습니다.

업 밀링: 칩 두께가 0에서 최대로 변합니다. 공구가 처음에 부품에 절입할 수 없고 가공 경화로 표면 품질이 저하됩니다.

이상적으로 우수한 표면 마감을 보장하려면 절삭 끝에서 칩 두께를 최소화하는 것을 고려해야 합니다. 이것이 황삭에는 백 밀링, 정삭에는 다운 밀링을 선호하는 이유입니다.

3) 작업대 이동

다운 밀링: 힘의 수평 분력이 작업대 이송 방향과 같습니다. 작업대 리드스크류와 너트 간극이 크면 작업대가 축 방향으로 쉽게 흔들려 공구 치아 파손, 샤프트 휨, 공작물 고정 장치 이동, 심지어 공작기계 손상을 일으킬 수 있습니다.

업 밀링: 힘이 작업대 이송 방향과 반대라 이 방향으로 움직이지 않습니다.

4) 공구 마모

– 다운 밀링: 두꺼운 것에서 얇은 것으로 절삭하며 공구 치아는 미가공면에서 빠져나옵니다. 다운 밀링 시 공구 마모가 상대적으로 적습니다. 이송 방향과 같은 방향으로 재료를 절삭할 수 있기 때문입니다. 밀링 커터 사용에 유리합니다.

– 업 밀링: 절삭날이 공작물에 접촉할 때 즉시 금속층에 절입하지 못하고 공작물 표면에서 짧은 거리 미끄러집니다. 미끄러지는 과정에서 강한 마찰로 많은 열이 발생합니다. 동시에 가공면에 경화층이 쉽게 형성되어 공구 내구성을 떨어뜨립니다.

5) 칩 배출(Chip Removal)

이 두 밀링 방법의 또 다른 차이점은 결과 칩이 공작물에서 다른 방식으로 분리된다는 것입니다. 업 밀링 공정에서는 칩이 위쪽 동작으로 던져지는 반면, 다운 밀링 공정에서는 칩이 아래쪽 방향으로 분리됩니다. 이는 업 밀링에서 칩이 절삭 구역에 쌓이기 쉽고, 밀링 중 절삭날에 의해 막히거나 운반되어 표면 마감이 손상될 수 있음을 의미합니다. 반면 다운 밀링에서는 칩이 공작물에서 쉽게 벗어나 절삭에 큰 간섭을 주지 않습니다. 이것이 다운 밀링이 칩 관리에 더 적합하다고 여겨지는 이유입니다.

다음 이미지 표는 업 밀링과 다운 밀링의 유사점과 차이점을 보여줍니다.

(출처: https://www.difference.minaprem.com/machining/difference-between-up-milling-and-down-milling/)

결론:

다운 밀링과 업 밀링은 CNC 밀링 서비스를 제공하는 또 다른 방법으로, 주어진 상황이나 응용 분야에서 장점이 있습니다. 두 방법의 근본적 차이는 절삭 방향과 이송 방향입니다. 다운 밀링에서는 재료가 절삭 공구 회전과 같은 방향으로 공급됩니다. 반면 업 밀링에서는 재료 절삭 방향이 절삭 공구 회전 방향과 반대입니다.

• 매끄러운 표면 마감이 필요하면 다운 밀링이 선호 공정이고, 황삭이 필요하면 백 밀링이 필요합니다.
• 다운 밀링은 발열 제어, 낮은 하중, 더 나은 칩 배출이 장점입니다.
• 기계 간극과 처짐 감소 측면에서는 업 밀링이 좋은 공정입니다.
• 업 밀링은 보통 주조품과 단조품 가공에 사용되며, 다운 밀링은 정삭 작업에 사용됩니다.
• 다운 밀링은 홈 가공, 슬로팅, 슬리팅 등 좁은 작업에도 사용됩니다.