CNC 밀링에서 반드시 해결해야 할 핵심 이슈

평면 밀링, 숄더 밀링, 프로파일 밀링, 캐비티 밀링, 슬롯 밀링, 선삭 밀링, 나사 밀링, 플런지 밀링, 램프 밀링, 아크 보간 밀링 등을 머시닝 센터에서 수행할 수 있습니다. 최근 머시닝 센터의 적용이 증가하고 있으며, 밀링은 머시닝 센터에서 가장 일반적인 가공 방법입니다. CNC 밀링 내용 선정 시 CNC 밀링 머신의 장점과 핵심 역할을 충분히 활용해야 합니다. 다음은 밀링 공정에서 주의해야 할 문제들을 간략히 소개합니다.

1. 밀링 방향 선택

밀링 공정에서 공작물은 공구 회전 방향을 따라 또는 반대로 이송될 수 있으며, 이는 절삭의 시작과 끝 특성에 영향을 줍니다. 공작기계, 고정구, 공작물 요구사항과 관계없이 순밀링(다운 밀링)이 선호되는 방식입니다. 그러나 공구가 공작물 안으로 밀려 들어가면 이송 속도가 불규칙하게 증가하여 절삭 두께가 과대해지고 공구 파손을 초래할 수 있습니다. 이런 경우에는 역밀링(업 밀링)을 선택해야 합니다. 또한 가공 여유량이 크게 변할 때는 역밀링 선택이 더 유리합니다.

2. 공구 직경과 위치

밀링 커터 직경 선택은 보통 공작물 폭과 공작기계 유효 출력을 기준으로 합니다. 특히 평면 밀링 시 공작물의 밀링 폭이 밀링 커터 직경 결정을 직접 좌우하는데, 이는 양호한 칩 형성과 적절한 절삭날 부하를 보장하는 데 도움이 됩니다. 이상적으로 밀링 커터 위치는 항상 약간 오프셋되어야 하는데, 이때 각 날에 의해 형성되는 절삭이 매우 작고 날의 진입과 퇴출이 칩 형성에 유리하며 충격 하중을 방지합니다.

그러나 공구가 완전히 중심에 위치하면 절삭날이 진입하거나 퇴출할 때 평균 반경 힘이 방향을 계속 바꾸어 공작기계 스핀들이 진동하고 날 파손으로 이어져 표면 품질이 나빠집니다. 밀링 커터의 공작물 상대 위치, 절삭 공구와 커터 치아의 접촉 등은 공정 성공적 완수의 극히 중요한 요소들입니다.

3. 진입 및 퇴출 조건

1. 밀링 커터 날이 절입할 때마다 절삭날은 충격 하중의 영향을 받을 수 있습니다. 이는 칩 단면적, 공작물 소재, 칩 유형에 따라 달라집니다. 밀링 공정에서 절삭날과 공작물 소재 간의 초기 및 최종 접촉 유형이 적절한지가 매우 중요합니다. 또한 공구의 정확한 위치 결정도 절삭날의 진입과 퇴출에 중요합니다.
2. 공작물 폭 ≥ 밀링 커터 직경
   이 경우 공구 중심선이 공작물 폭 바깥에 완전히 위치하며, 공구 최외단 팁이 날 진입 시 강한 충격을 받습니다. 즉, 공구의 가장 민감한 부분이 초기 충격 하중에 취약합니다. 날은 절입부를 떠나 팁 접촉만 유지하게 되어 절삭력이 날 최외단에 완전히 가해지며 날이 갑자기 공작물을 떠날 때까지 유지되는데, 이는 충격 하중 해제입니다.
3. 밀링 커터 직경이 공작물 폭보다 약간 큰 경우
   이 경우 공구 중심선과 공작물 모서리가 같은 직선상에 있습니다. 칩 두께가 최대가 될 때 날이 절입부를 떠나며, 날 진입과 퇴출 시 충격 하중이 매우 높습니다.

4. 밀링 공정의 장점

1. 일반 가공에 비해 가공 시간 단축, 생산 효율과 공작기계 가동률 향상
2. 공작물 열 변형이 작고 가공 정밀도가 높으며 표면 품질이 좋고, 가공 공정 범위가 넓어 박벽, 저강성, 열 변형 쉬운 부품 가공에 적합
3. 고속 가공 공작기계의 공구 냉각은 오일 미스트 반건식 냉각을 채택하며 전용 고속 절삭유를 사용, 최소 윤활유 공급으로 공작물 표면에 얇은 유막을 형성하여 기존 냉각수나 공기 냉각 방식에 비해 공작물 표면 품질을 크게 개선

5. 고속 절삭유 선정

1. 구리, 알루미늄 합금, 비철금속, 경금속 절삭 시 절삭력과 절삭 온도가 높지 않음. 내마모제 비율은 낮으나 내식성이 좋은 구리/알루미늄 합금 전용 절삭유 선택
2. 합금강 절삭 시 절삭량이 적고 표면 거칠기가 작은 경우(브로칭, 나사 절삭 등 우수한 극압 성능 필요), 유화 지방산 에스테르를 주첨가제로 하는 극압 절삭유 선택
3. 주철, 청동 등 취성 소재 절삭 시 쪼개지는 칩이 자주 발생하여 절삭유와 함께 공작기계 가이드웨이로 유입되어 부품 손상 우려. 냉각 및 세정 성능이 좋은 절삭유 사용하고 필터링 철저
4. 티타늄 합금 절삭 시 절삭유 극압 성능 요구가 매우 높음. 가공 중 수소 취성 및 빌트업 에지 문제 방지를 위해 유동성과 부식 특성 종합 테스트 필요