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” 주니어 때 가장 많이 들었던 말 中 하나
이거 가공 안되니까 도면 수정해. “
▶ 밀링(Milling) 의 개요
밀링은 범용 밀링 가공밖에 사용해 본 적 없는 내가 본격적으로 기계설계직에 뛰어들면서 CNC 밀링과 5축 가공에 대해서 알게 되었다.
물론 인터넷에서 밀링에 대해서 찾으면 이런 복잡하고 난해한 사전적 단어로 이루어진 문장들을 보여주기도 한다.
밀링(milling)은 회전하는 절삭 도구를 사용하여 재료를 절단하고 다양한 형상과 표면을 생성하는 가공 방법입니다. 밀링은 주로 금속 가공에 사용되지만, 목재나 플라스틱과 같은 다른 재료에도 적용될 수 있습니다. 밀링 공정은 평면, 홈, 기어, 슬롯 등의 다양한 형태와 구조를 만들 수 있으며, 고도의 정밀도와 복잡한 형상을 실현할 수 있습니다. 밀링 작업은 수평 밀링 머신과 수직 밀링 머신으로 나뉘며, 각각의 머신은 특정한 작업에 더 적합합니다. 밀링 커터는 재료를 절삭하는 주요 도구로, 다양한 크기, 형태, 그리고 재료로 제작되어 특정 작업 요구 사항에 맞춰 선택됩니다. 또한, 최신 CNC(컴퓨터 수치 제어) 밀링 머신은 높은 정밀도와 복잡한 디자인을 요구하는 작업에 사용됩니다. 밀링은 제조업에서 중요한 역할을 하며, 대량 생산부터 맞춤형 단일 부품 제작까지 다양한 응용 분야에서 활용됩니다.
이제 우리가 알아야 할 밀링이란 아래와 같다.
- 회전 절삭 도구를 사용한 재료 절단 및 형상 생성 기법
- 평면, 홈, 기어, 슬롯과 같은 다양한 형태의 가공이 가능
- 절삭날, 손잡이, 침 제거 홈으로 구성
- 제조업의 다양한 분야에서 중요한 역할
▶ 설계 시 주의해야 할 일반 설계 규칙
1. 깊고 좁은 슬롯(SLOT) 피하기.
• 좁고 깊은 포켓과 슬롯 제작은 가능한 피하세요.
→ 앞서 언급한 드릴링 설계 규칙과 마찬가지로 툴의 파괴 위험이 있다.
• 긴 공구는 파손될 위험이 더 크며, 특히 포켓이나 슬롯이 막힌 경우 칩 제거가 어려워집니다.
→ 관통 되지 않는 한 생성된 칩의 피난처가 없어서 깊어질 수록 가공의 정도는 떨어진다.
2. 반경을 가진 모서리의 깊은 가공 피하기.
• 설계자는 긴 엔드밀을 사용하지 않고도 가공할 수 있도록 밀링 부분을 설계해야 합니다.
→ 엔드밀은 밀링에서 흔히 사용되는 공구이고, 툴이 길어봤자 축 휘어짐 가능성이 있어서 지양해야 한다.
• 긴 엔드밀은 파손과 진동에 민감하며, 더 긴 가공시간이 필요하고 공구의 진동을 증가시킵니다.
→ 드릴링에서의 주의점과 같은 이유를 가진다. 툴이나 절삭 깊이는 한번에 깊어서 좋을 것이 없다.
• 진동은 절삭 공구의 마모를 불균일하게 하여 공구의 수명을 단축시킵니다.
→ 진동 그 자체가 불안정함을 얘기한다. 진동을 최소화 하든 진동을 견딜 수 있게 환경을 조성해야 한다.
3. 선명한 내부 모서리의 가공을 피하기.
• 둥근 모서리는 부품과 공구에 덜 집중되는 스트레스, 더 적은 작업 단계, 그리고 줄어든 스크랩 비율 등 여러 이점을 제공합니다.
→ 애초에 밀링 툴이 지나가는 방향을 생각한다면 라운드가 생길 수 밖에 없다.
• 선명한 내부 모서리는 밀링으로 생성할 수 없으며 EDM과 같은 더 비싼 가공 방법이 필요합니다.
→ 정말 저 3부분의 모서리가 모두 직각이어야 한다면 특수 가공을 생각해야 한다.
• 세 모서리가 있는 내부 모서리를 설계할 때 한 모서리는 반드시 라운드 처리해야 합니다.
→ 밀링 툴의 반경만큼 주는 것이 좋다.
• 선명한 모서리를 피하고, 필렛이나 라운드 사용을 권장합니다.
→ 이것은 결론이다.
4. 포켓 내 좁은 영역 피하기.
• 밀링 커터가 통과하기에 너무 좁은 간격으로 서로 가까운 피처를 피하는 것이 권장됩니다.
→ 밀링 툴이 좁은 가격을 지나갈 정도로 작아져야 하는데, 이는 툴 교체 시간을 포함하여 작업시간만 늘린다.
• 좁은 영역이 불가피한 경우, 그러한 영역은 깊지 않아야 합니다.
→ 이러한 경우는 밀링으로 한번에 가공하려고 생각하지 말고 설계 시에 부품을 나누거나 용접처리하자.
• 밀링 커터의 크기는 피처의 면 사이 가장 작은 거리에 의해 제한됩니다. 작은 지름의 커터는 파손과 진동에 취약합니다.
→ 이것은 앞에서 설명한 내용과 동일하다. 지름이 작고 깊은 절삭은 옳지 않다.
• 따라서 일반적으로 큰 지름, 짧은 커터가 선호됩니다.
→ 궁극적으로 툴은 큰 지름으로 짧아야 진동과 충격에 버티기 쉽다. 재료역학을 공부하자.
5. 비표준의 반경크기 사용 피하기.
• 표준의 반경크기 사용을 권장하여, 표준 밀링 도구로 밀링 피처의 제조를 용이하게 합니다.
→ 이는 쉽게 생각해보면 가공집에서 Ø7.0mm 밀링을 가지고 있는데 설계자가 R3.25를 표시한다면 당신은 전화를 받게 될 것이다.
• 가공 주기 시간 및 도구 설치 비용을 줄이기 위해, 비표준 반경크기 사용을 피하는 것이 권장됩니다.
→ 가공집에서 R3.25를 만족시키는 툴을 가져왔다 하더라도 다시 툴을 교체해야하는 시간이 늘어나게 된다.
• 단일 표준규격 사용을 권장합니다.
→ 강력한 권장이다.
6. 각도가 있는 밀링 면.
• 바닥 필렛으로 분리된 밀링 피처의 옆면과 바닥면은 밑면 코너 반경을 가진 엔드밀로 가공할 수 있도록 서로 90도를 이루는 것이 권장됩니다.
→ 예각으로 이루어진 가공은 비싸다고 생각하자. 필요시 조립형으로 분리시켜서 예각 가공을 피한다.
• 각도가 있는 면의 가공은 멀티축 가공을 필요로 하며, 이는 더 높은 가공 비용을 초래합니다.
→ 비싼 이유이다. 필자는 이런 부품이 필요해야 할 이유를 찾거나 전면 수정하는 방향으로 설계를 바꿨다.
7. 공구 접근성.
• 가공 시 선호되는 방향에서 절삭 공구가 기능에 접근할 수 있도록 설계해야 합니다.
→ 쉽게 설명하자면 아래의 카운터보링을 작업한다고 했을 때 우측 끝의 단이 홀 축보다 높게 있어서 가공을 할 수가 없다.
▶ 마치며
오늘은 설계할 때 밀링으로 가공해야하는 작업에서 흔히 저지를 수 있는 실수나 주의해야하는 방법 중 몇가지를 설명하였다.
밀링이 정확이 뭔지 알고 싶은 분들은 기계공작 카테고리 내의 밀링 포스트를 참조하면 좋다.
밀링 설계 규칙의 추가 내용은 밀링(2)를 참조하자.
읽어주셔서 감사합니다.