가장자리 마무리 작업은 일반적으로 가공 사이클이 끝날 때 발생합니다. 이 마지막 단계에서 잘못된 도구를 선택하면 떨림, 불량한 표면 마감 또는 치수 부정확성으로 인해 거의 완성된 고가치 부품이 폐기될 위험이 있습니다. 기계 기술자는 가장자리 프로파일링에 대해 모든 경우에 적용할 수 있는 단일 접근 방식을 사용하려고 시도하는 경우가 많습니다. 그러나 알루미늄과 강철은 근본적으로 다른 야금학적 특성을 가지고 있습니다. 알루미늄은 마모되기 쉽고 적극적인 칩 배출이 필요한 반면, 강철은 높은 열을 발생시키고 최대의 공구 강성을 요구합니다. 올바른 선택 코너 라운딩 엔드밀은 공작물의 정확한 요구 사항과 기계 설정을 일치시키기 위해 특정 공구 형상, 플루트 수, 파일럿 직경 및 재료별 코팅을 평가해야 합니다.
특정 금속에 대한 도구를 지정하기 전에 엔지니어는 도구의 성능 한계와 실패 한계를 결정하는 해부학적 변수를 이해해야 합니다. 엣지 프로파일링은 스핀들에 고유한 반경 방향 힘을 적용합니다. 피드와 속도를 적절하게 최적화하려면 도구 해부학에 대한 확실한 이해가 필요합니다.
반경 크기는 최종 부품 프로파일을 결정하는 기본 치수 역할을 합니다. 부품 인쇄 공차와 정확히 일치해야 합니다. 벽이 얇은 항공우주 부품에 대한 섬세한 마무리 작업의 경우 작은 반경이 가장 잘 작동하는 경우가 많습니다. 0.2mm에서 1.0mm 사이의 반경은 반경 방향 공구 압력을 최소화합니다. 이렇게 하면 벽이 얇은 부품이 최종 패스 중에 편향되는 것을 방지할 수 있습니다. 반대로, 더 큰 반경은 금형 베이스나 중장비 프레임의 무거운 구조적 가장자리 파손을 처리합니다. 증가된 절삭 저항을 극복하려면 견고한 설정, 열박음 공구 홀더 및 높은 토크 스핀들이 필요합니다.
파일럿 직경은 절삭날의 구조적 기초 역할을 합니다. 이는 도구의 절단되지 않는 평평한 바닥 부분을 나타냅니다. 견고한 파일럿 직경은 절삭 작업을 안정화합니다. 이는 무거운 프로파일링 중에 생성되는 측면 힘에 저항합니다. 4140 강철과 같은 견고한 합금을 가공할 때 약한 파일럿 직경이 휘어져 즉시 떨림이 발생합니다. 주요 직경은 절삭 공구의 가장 넓은 부분을 나타냅니다. 필요한 스핀들 속도를 결정합니다. 또한 클램프, 고정 장치 및 인접 부품 형상 주위의 물리적 간격 요구 사항을 지정합니다. 파일럿이 아닌 이 주요 직경을 기준으로 표면 장면을 계산합니다.
기계 스핀들과 절삭 공구 사이의 인터페이스는 프로파일링 성공에 큰 역할을 합니다. 표준 ER 콜릿은 적절한 파지력을 제공하지만 종종 런아웃이 발생합니다. 프로파일링 도구의 동심도가 떨어지면 하나의 플루트가 다른 플루트보다 더 많은 칩 부하를 받습니다. 이러한 고르지 못한 절단 동작은 조화로운 진동을 생성합니다. 고정밀 가장자리 마무리를 위해 유압 척 또는 열박음 공구 홀더로 업그레이드하십시오. 이 시스템은 360도 조임력을 제공하고 사실상 런아웃을 제거합니다. 강성이 향상되어 깨끗한 표면 마감을 유지하면서 이송 속도를 최대화할 수 있습니다.
정확한 프로파일링을 보장하려면 주기 시작 전에 다음 도구 확인 단계를 따르세요.
흔히 혼동되는 점은 도구 적용과 관련이 있습니다. 기계 기술자는 특수 프로파일링 도구가 언제 표준 사각 엔드밀보다 성능이 더 좋은지 궁금해하는 경우가 많습니다. 코너 라운딩 도구는 단일 패스로 부품의 외부 가장자리를 프로파일링합니다. 완벽한 반경을 만들기 위해 외부 모서리를 감싸줍니다. 반대로 코너 반경이 있는 사각 엔드밀은 코너 내부를 처리합니다. 우리는 흔히 이러한 것을 불노즈 엔드밀이라고 부릅니다. 금형 및 다이의 평평한 바닥 포켓에 사용됩니다.
외부 윤곽에 올바른 도구를 활용하면 사이클 시간이 대폭 단축됩니다. 복잡한 3D 표면 처리 도구 경로가 필요하지 않습니다. 3D 볼-노즈 표면 경로는 부드러운 가장자리를 보간하는 데 10분 정도 걸릴 수 있습니다. 전용 프로파일링 커터는 동일한 가장자리를 몇 초 만에 마무리합니다. 이 접근 방식은 최종 표면 마감도 향상시킵니다. 다중 패스 3D 표면 처리 작업으로 남겨진 작은 가리비 자국을 제거합니다.
플레어되지 않은 디자인은 정확히 90도에서 멈추는 반경을 특징으로 합니다. 간단한 가장자리 절단에 가장 적합합니다. 측벽에 블렌딩할 필요가 없을 때 사용합니다. 그러나 플레어되지 않은 도구에는 특정 위험이 따릅니다. 부품 가장자리를 따라 쉽게 눈에 띄는 증거 표시를 남깁니다. Z축 오프셋이 완벽하게 조정되지 않으면 날카로운 전환점이 재료를 파고듭니다.
플레어 디자인은 이러한 혼합 문제를 해결합니다. 90도 접선을 지나 약간 오버컷된 것이 특징입니다. 이 플레어는 일반적으로 3도에서 5도 사이를 측정합니다. 오버컷 형상은 정밀 응용 분야에 필수적인 것으로 입증되었습니다. 가공된 반경과 인접한 수직 벽 사이에 매끄럽고 계단 없는 혼합이 생성됩니다. 플레어형 도구는 기계 설정 중 오류에 대한 더 넓은 여유를 제공합니다. 공구 길이 오프셋의 사소한 불일치를 허용합니다.
도구의 물리적 형상은 대상 재료와 일치해야 합니다. 금속의 칩 형성 특성을 평가해야 합니다. 또한 특정 가공 단계도 고려해야 합니다. 황삭 패스는 최종 마무리 패스와 다른 형상을 요구합니다. 적절한 형상 선택은 심각한 공구 고장을 방지하고 예측 가능한 마모 패턴을 보장합니다.
알루미늄은 절단 과정에서 크고 끈끈한 칩을 생성합니다. 녹는점이 낮고 연성이 높은 특성을 가지고 있습니다. 알루미늄 가공용 2날 또는 3날 공구를 지정하십시오. 플루트 수가 적으면 식도 공간이 최대화됩니다. 이러한 개방형 형상은 칩 패킹을 방지합니다. 칩이 플루트에 쌓이면 절삭날에 용접됩니다. 이로 인해 즉각적인 도구 파손 및 부품 폐기가 발생합니다. 우리는 기계 기술자가 이송 속도를 높이기 위해 6061-T6 알루미늄에 4플루트 도구를 사용하려고 시도하지만 꽉 조이는 식도가 필연적으로 막히는 것을 종종 봅니다.
강철은 완전히 다르게 작동합니다. 더 작고 더 뜨거운 칩을 생산합니다. 재료를 절단하려면 상당한 전단력이 필요합니다. 강철 합금용으로 4플루트, 5플루트 또는 6플루트 공구를 지정하십시오. 플루트 수가 많을수록 공구의 코어 직경이 늘어납니다. 코어가 더 두꺼워지면 엄청난 강성이 추가됩니다. 이러한 강성은 철금속에 의해 생성되는 높은 절삭력을 방지합니다. 플루트가 많을수록 이송 속도도 높아집니다. 이는 열 부하를 여러 절단 모서리에 분산시키면서 생산성을 유지합니다.
엣지 프로파일링은 본질적으로 편향 위험이 높습니다. 이 도구는 반경을 따라 다양한 직경을 절단합니다. 이 형상은 고르지 않은 방사형 압력을 생성합니다. 압력으로 인해 공구가 작업물에서 멀어집니다. 공구가 휘어지면 점점 가늘어지거나 크기가 작은 반경이 남습니다. 편향은 또한 심한 떨림을 유발하여 표면 마감을 파괴합니다.
항상 엄격한 선택 규칙을 적용하십시오. 부품의 물리적 제약에 맞는 가장 큰 파일럿 직경을 선택하십시오. 클램프, 고정 장치 또는 인접한 높은 구조물을 피해야 합니다. 파일럿이 클수록 도구의 단면 강도가 기하급수적으로 증가합니다. 절삭날을 재료에 단단히 고정시킵니다. 파일럿 직경을 최대화하면 진동이 최소화됩니다. 이렇게 하면 도구를 더 세게 밀고 거울과 같은 마무리를 얻을 수 있습니다.
가공 단계에 따라 공구 요구 사항이 결정됩니다. 큰 외부 반경의 심한 황삭에는 견고한 솔루션이 필요합니다. 인덱서블 공구나 최대 플루트 솔리드 초경 커터를 활용해야 합니다. 이 공구는 엄청난 절삭력을 견뎌냅니다. 파손 없이 대량 재료를 신속하게 제거합니다.
마무리 패스에는 완전히 다른 접근 방식이 필요합니다. 동심도가 높은 솔리드 초경 공구가 필요합니다. 완벽한 혼합과 우수한 표면 마감을 보장하려면 공구에 정확한 반경 공차가 있어야 합니다. 전용 마무리 커터는 매우 가벼운 방사형 스텝오버를 수행해야 합니다. 최종 마무리 작업에는 황삭 커터를 사용하지 마십시오. 황삭 중에 지속되는 마이크로 칩은 최종 부품 표면으로 직접 전달됩니다.
절삭유 전략은 소재와 공구 형상에 맞게 조정되어야 합니다. 2날 커터로 알루미늄을 가공할 때는 고압 플러드 절삭유가 필수입니다. 액체는 다시 절단되기 전에 끈질긴 칩을 넓은 식도에서 물리적으로 씻어내야 합니다. 절삭유 노즐을 공구-가공물 인터페이스에 직접 겨냥하십시오. 반대로 다중 플루트 코팅 공구로 경화강을 가공할 경우 열충격이 주요 실패 모드가 됩니다. 차가운 절삭유가 뜨겁게 달궈진 초경 절삭날에 닿으면 초경에 미세 균열과 칩이 발생합니다. 이러한 용도의 경우 홍수 냉각수를 끄십시오. 코팅이 열을 관리할 수 있도록 프로그래밍 가능한 공기 분사 장치를 사용하여 절단 영역에서 칩을 제거합니다.
알루미늄 대 강철 에 대한 공구 선택 매개변수
| 소재 범주 | 최적의 플루트 수 | 권장 코팅 | 파일럿 직경 전략 | 절삭유 적용 |
|---|---|---|---|---|
| 알루미늄 합금 | 플루트 2~3개 | ZrN, TiB2 또는 광택 비코팅 | 부품 정리에 허용되는 최대값 | 고압 홍수 냉각수 |
| 탄소강 및 합금강 | 4~6플루트 | 알틴, TiAlN | 강성의 최대 허용치 | 공기 폭발 또는 가벼운 안개 |
| 스테인레스 스틸 | 4~5플루트 | AlTiN(고성능) | 보통~대형(문지르지 마세요) | 고압 홍수 냉각수 |
초경만으로는 현대 CNC 가공의 극한 환경을 견딜 수 없습니다. 공구 코팅은 열 장벽 및 윤활성 강화제 역할을 합니다. 그러나 잘못된 코팅을 적용하면 순수 초경을 사용하는 것보다 더 많은 해를 끼칠 수 있습니다. 코팅 화학을 가공물의 야금과 일치시켜야 합니다.
알루미늄은 독특한 화학적 문제를 제시합니다. 열과 압력 하에서 다른 금속과 쉽게 결합됩니다. AlTiN(알루미늄 티타늄 질화물) 또는 TiAlN 코팅은 엄격히 피해야 합니다. 이 코팅에는 알루미늄이 포함되어 있습니다. 알루미늄 부품을 가공할 때 열로 인해 공작물 재료가 코팅에 직접 용접됩니다. 그러면 구성인선(BUE)이 생성됩니다. BUE는 공구 형상을 변경하고 심각한 마모를 일으키며 결국 커터를 부러뜨립니다.
대신 ZrN(질화지르코늄) 또는 TiB2(이붕화티타늄) 코팅을 지정하십시오. 이러한 옵션은 탁월한 윤활성을 제공합니다. 알루미늄 칩이 플루트에 달라붙는 것을 방지합니다. 또는 코팅되지 않은 고광택 솔리드 초경을 사용하십시오. 거울 광택 플루트를 사용하면 끈질긴 알루미늄 칩이 절단 영역에서 쉽게 미끄러져 나올 수 있습니다. 연마된 초경은 항공우주 알루미늄 마감의 업계 표준으로 남아 있습니다.
강철 가공은 절삭날에서 강한 열을 발생시킵니다. 코팅되지 않은 탄화물은 이러한 열 부하 하에서 빠르게 분해됩니다. 고온 환경에서 잘 작동하도록 설계된 코팅이 필요합니다. AlTiN 및 TiAlN은 철강 응용 분야에 탁월합니다. 절단 온도가 상승함에 따라 이러한 코팅은 미세한 산화알루미늄 층을 형성합니다. 이 산화물 층은 열충격으로부터 탄화물 기판을 보호합니다.
경화강이나 공구강의 경우 고급 나노복합체 코팅을 고려하세요. 이 코팅은 매우 뜨거운 온도에서도 경도를 유지합니다. 이를 통해 다음을 실행할 수 있습니다. 코너 라운딩 커터는 건조하거나 공기 분사를 최소화합니다. 건식 가공 강철은 종종 공구 수명을 향상시킵니다. 차가운 절삭유가 뜨거운 절삭날에 부딪혀 발생하는 열 균열을 방지합니다.
완벽한 도구를 사용하더라도 에지 프로파일링에는 운영상의 어려움이 따릅니다. 기계공은 첫 번째 기사를 실행하는 동안 종종 문제에 직면합니다. 열악한 절단 역학의 증상을 인식하면 매개변수를 신속하게 조정할 수 있습니다. 부품을 회수하고 나머지 생산 실행을 위해 프로세스를 최적화할 수 있습니다.
Chatter는 가공된 반경에 눈에 보이는 잔물결 패턴으로 나타납니다. 절단하는 동안 높은 음조의 삐걱거리는 소리가 들립니다. 채터링은 표면 마감을 파괴하고 절삭날을 빠르게 둔화시킵니다. 이는 일반적으로 설정의 견고성이 부족하기 때문에 발생합니다. 채터링을 제거하려면 먼저 도구 오버행을 확인하십시오. 가능한 한 많이 콜릿에 공구를 집어넣으십시오. 과도한 돌출은 소리굽쇠처럼 작용합니다. 다음으로 이송 속도를 평가하십시오. 기계공은 잡담을 들으면 이송 속도를 줄이는 경우가 많습니다. 이는 실제로 문제를 더욱 악화시킵니다. 이송 속도가 낮으면 공구가 절단되기보다는 마찰을 일으키게 됩니다. 공구 압력을 안정화하려면 날당 이송을 늘리십시오. 마지막으로 코어 강도를 최대화하기 위해 가능한 가장 큰 파일럿 직경을 선택했는지 확인하십시오.
에지 프로파일링 중 채터링을 제거하려면 다음 순서를 따르십시오.
확인 표시는 반경이 부품의 평평한 표면과 만나는 가시적인 선입니다. 이는 완성된 부품의 미적 매력을 손상시킵니다. 이 문제는 거의 항상 Z축 위치 지정 또는 도구 형상 선택과 관련이 있습니다.
플레어링되지 않은 공구를 사용하는 경우 공구 길이 오프셋이 미크론까지 완벽해야 합니다. 0.01mm의 오차도 한걸음 남깁니다. 이 문제를 해결하려면 플레어형 프로필 도구로 전환하세요. 약간의 오버컷은 반경을 벽에 자연스럽게 혼합합니다. 플레어가 없는 공구를 사용해야 하는 경우 미세한 Z축 이동을 프로그래밍하세요. 도구를 0.02mm 올리면 수직 벽에 홈이 생기지 않고 상단 가장자리가 부드럽게 블렌딩됩니다.
구성인선은 가공물 재료가 절단면에 압접될 때 발생합니다. 이는 주로 알루미늄과 고무질 스테인리스강에 영향을 미칩니다. BUE는 도구의 형상을 효과적으로 변경합니다. 날카로운 칼날을 무뚝뚝하고 찢어지는 도구로 바꿔줍니다.
알루미늄의 BUE를 해결하려면 코팅 선택을 확인하십시오. AlTiN 코팅 공구를 사용하고 있지 않은지 확인하십시오. 다음으로 냉각수 농도와 압력을 확인하십시오. 절단 영역을 직접 겨냥하는 고압의 대량 절삭유가 필요합니다. 냉각수는 윤활성을 제공하고 칩을 물리적으로 날려버립니다. BUE가 지속되면 표면 영상(RPM)을 높이십시오. 속도가 높을수록 칩이 카바이드에 용접되기 전에 칩을 깨끗하게 절단할 만큼 충분한 국지적 열이 발생합니다.
재료를 통해 도구를 구동하는 방식은 도구 자체만큼이나 중요합니다. CAM 프로그래밍 전략은 공구 수명과 부품 품질에 큰 영향을 미칩니다. 프로파일링 작업의 효율성을 최대화하려면 특정 도구 경로 기술을 적용해야 합니다.
에지 프로파일링 작업의 경우 항상 상향 밀링이 기본값입니다. 클라임 밀링에서는 절삭날이 최대 두께로 재료에 맞물리고 두께가 0이 될 때 나옵니다. 이는 절단력을 고정 장치로 전달합니다. 부품을 단단히 고정하고 탁월한 표면 마감을 제공합니다.
기존 밀링은 재료의 두께가 0인 상태에서 재료를 맞물리고 절단이 시작되기 전에 문지릅니다. 이 마찰은 엄청난 마찰을 발생시킵니다. 이로 인해 공구가 빠르게 마모되고 부품이 공구에서 멀어집니다. 기계의 백래시가 심하거나 무거운 연마 스케일로 주철을 절단하는 경우에만 기존 밀링을 사용하십시오. 최신 CNC 장비는 항상 외부 반경에 대해 클라임 밀링을 활용해야 합니다.
공구를 부품 가장자리에 직접 넣지 마십시오. 직접 플런지는 방사형 하중을 즉시 증가시킵니다. 진입점에 깊은 홈이 남습니다. 또한 절단 플루트의 섬세한 모서리가 부서질 위험이 있습니다.
부드러운 호 리드인을 프로그래밍합니다. 도구 직경보다 약간 큰 반경을 사용하여 도구를 절단부 안으로 굴립니다. 이로 인해 반경 방향 맞물림이 점차 증가합니다. 공구는 전체 절삭 깊이에 도달하기 전에 안정화됩니다. 종료에도 동일한 논리를 적용합니다. 마무리된 표면에서 공구를 부드럽게 쓸어내도록 아크 리드아웃을 프로그래밍합니다. 이 기술은 원활한 전환을 보장하고 공구 수명을 크게 연장합니다.
4140 프리하든강과 같은 견고한 재료의 큰 반경을 처리할 때 단일 패스가 기계의 마력 한계나 설정의 강성을 초과하는 경우가 많습니다. 이러한 경우 다중 패스 도구 경로를 프로그래밍하십시오. 재료의 대부분을 제거하려면 표준 사각 엔드밀이나 모따기 도구를 사용하여 모서리를 황삭하는 것부터 시작하십시오. 이렇게 하면 면처리된 가장자리가 남습니다. 그런 다음 준결승 패스를 위해 프로파일링 도구를 가져와 0.005인치의 스톡을 남겨둡니다. 마지막으로 최종 차원에서 스프링 패스를 실행합니다. 이러한 다단계 접근 방식은 반경 방향 도구 압력을 대폭 줄이고 떨림을 제거하며 고가의 마무리 도구의 수명을 연장합니다.
도구 경로를 프로그래밍할 때 올바른 표면 영상을 계산하려면 도구의 다양한 직경에 주의해야 합니다. 코너 라운딩 도구는 곡선을 따라 절단하기 때문에 유효 절단 직경은 지속적으로 변경됩니다. 주요 직경은 파일럿 직경보다 빠르게 회전합니다. 파일럿 직경을 기준으로 RPM을 계산하면 주요 직경이 권장 표면 길이를 초과하여 도구의 바깥쪽 가장자리가 타버릴 것입니다. 최대 절단 속도를 안전한 한계 내에서 유지하려면 RPM 계산에 항상 주요 직경을 사용하십시오.
또한 칩이 얇아지는 효과도 고려하십시오. 마무리 패스를 위해 가벼운 방사형 스텝오버를 수행할 때 실제 칩 두께는 프로그래밍된 날당 이송보다 적습니다. 이를 보상하려면 프로그래밍된 이송 속도를 높여야 합니다. 칩이 얇아지는 것을 조정하지 못하면 공구가 재료와 마찰하여 과도한 열이 발생하고 전면 마모가 가속화됩니다.
A: 플레어되지 않은 프로파일은 정확히 90도 접선에서 멈추므로 간단한 가장자리 절단에 적합합니다. 플레어 프로파일에는 접선을 지나 3~5도 오버컷이 포함됩니다. 이 플레어를 사용하면 눈에 띄는 증거 표시를 남기지 않고 도구가 반경을 인접한 수직 벽에 부드럽게 혼합할 수 있습니다.
A: 우리는 이를 적극 권장하지 않습니다. 알루미늄은 대피를 위해 상당한 식도 공간이 필요한 크고 끈끈한 칩을 생성합니다. 4날 공구에는 식도가 빡빡하여 알루미늄 칩이 굳어 커터에 용접되고 결국 공구가 부러지게 됩니다. 알루미늄에는 항상 2날 또는 3날 공구를 사용하십시오.
A: 눈에 띄는 단계 또는 증거 표시는 일반적으로 Z축 공구 길이 오프셋이 부정확하기 때문에 발생합니다. 플레어가 없는 도구를 사용할 때도 자주 발생합니다. 이 문제를 해결하려면 도구 오프셋을 정확하게 조정하거나 플레어형 코너 라운딩 도구로 전환하여 관대하고 매끄러운 블렌드를 만듭니다.
답변: 파일럿 직경이 아닌 공구의 주요 직경을 기준으로 스핀들 속도를 계산하십시오. 주요 직경은 절삭날의 가장 빠르게 움직이는 지점을 나타냅니다. 계산에 더 작은 파일럿 직경을 사용하면 과도한 표면 길이가 발생하여 공구가 빠르게 마모됩니다.
A: 최신 CNC 기계에서는 항상 클라임 밀링을 사용하십시오. 클라임 밀링은 가공물과 고정 장치에 절삭력을 전달하여 진동을 줄입니다. 칩을 두꺼운 것에서 얇은 것으로 절단하여 발열을 최소화하고 가공 경화를 방지하며 훨씬 우수한 표면 조도를 생성합니다.
답: 채터링은 경직성이 부족하여 발생합니다. 일반적인 원인으로는 홀더에서 공구가 과도하게 튀어나온 경우, 파일럿 직경이 너무 작은 공구를 선택하는 경우, 이송 속도가 너무 낮은 경우 등이 있습니다. 공구를 조이고 파일럿 직경을 최대화하며 적절한 칩 부하를 유지하십시오.
