페이스 밀링은 복잡한 형상과 평면 형상을 가공하는 데 중요한 가공 공정입니다. 이 공정은 뛰어난 치수 정밀도와 탁월한 표면 조도를 제공하며 , 대형 공작물 가공에도 적합합니다. 오늘은 페이스 밀링의 종류, 공정, 그리고 최적의 가공 방법을 살펴보겠습니다.
페이스 밀링이란?
페이스 밀링은 재료를 정확하게 절단하여 매끄럽고 평평한 표면 마감을 만듭니다. 회전 커터를 사용하여 작업물에 수직으로 재료를 제거합니다. 이 공정은 표면에 많은 인서트가 있는 특수 절단 도구를 특징으로 하여 포켓을 만들고, 표면을 평평하게 하고, 재료를 제거하는 데 적합합니다.
페이스 밀링은 어떻게 작동합니까?
1단계: 작업물 위치 지정
페이스 밀링의 첫 번째 단계는 공작물을 기계 테이블의 올바른 위치에 놓는 것입니다. 일반적으로 공작물을 고정하기 위해 고정구, 클램프 또는 바이스를 사용해야 합니다. 이렇게 하면 밀링 중에 균일하고 정밀한 절단이 생성됩니다. CNC 기계 제어를 사용하여 수동으로 또는 자동으로 수행할 수 있습니다.
2단계: 기계 정렬 및 도구 선택
작업물이 설정되면 기계가 정렬되고 올바른 절삭 공구가 선택됩니다. 최상의 결과를 위해 작업물 표면은 스핀들 축에 수직이어야 합니다. 공구 선택도 매우 중요합니다. 이 선택은 작업물의 재료와 필요한 마무리에 따라 달라집니다. 따라서 쉘 밀이나 페이스 밀과 같은 적합한 밀링 커터를 선택해야 합니다.
3단계: 절단 매개변수 조정
다음은 절삭 매개변수를 수정하는 것입니다. 절삭 깊이, 절삭 속도 및 이송 속도가 이러한 매개변수입니다. 고이송 작업의 경우 정밀 작업의 경우 절삭 속도 1,000m/min, 절삭 깊이 0.5~2mm, 중간 부하 절삭의 경우 이송 속도 0.2~0.6mm를 사용합니다.
마지막 단계: 가공
마지막으로 절삭 매개변수를 변경한 후 밀링 프로세스가 시작됩니다. 가공하는 동안 회전 커터는 작업물에서 재료를 제거하고 생산된 표면에 매끄럽고 평평한 마감을 제공합니다. 이 시점에서 냉각수는 일반적으로 마찰을 줄이고 열을 제어하며 절삭 영역에서 칩을 제거하는 데 사용됩니다.
페이스 밀링 작업의 상위 5가지 유형
1. 기존 페이스 밀링
더 나은 절삭력 제어를 달성하기 위해 기존의 페이스 밀링은 커터를 피드 방향에 대해 회전시킵니다. 마무리 및 준정삭 작업의 경우 이 기술은 45° 리딩 앵글 커터를 사용합니다. 그리고 이 밀링 방법에서는 반경 절삭 동작이 중심에서 주변으로 이동합니다. 이는 뛰어난 표면 품질과 높은 치수 정확도를 보장하기 위한 것입니다.
2. 일반 페이스 밀링
이것은 평평한 표면을 가공하기 위한 더 광범위한 밀링 작업입니다. 작업물의 너비보다 큰 직경과 45°의 진입 각도를 가진 커터가 일반적인 페이스 밀링 공정에 사용됩니다. 이 기본 작업은 추가 가공 작업을 위한 균일한 표면을 만듭니다.
3. 부분 페이스 밀링
부분 페이스 밀링에 사용되는 커터의 직경은 작업물의 너비보다 작아서 표면을 완성하기 위해 여러 번 통과해야 합니다. 이 밀링 기술을 사용하면 국소 영역을 정밀하게 제어할 수 있고 명확한 경계가 있는 홈이나 포켓을 생성할 수 있습니다. 이 공정은 엄격한 치수 공차를 유지하는 것과 함께 복잡한 형상을 만들기 위한 선택적 재료 제거에도 뛰어납니다.
4. 고이송 페이스 밀링
이 밀링은 얕은 절삭 깊이와 매우 높은 이송 속도(이빨당 최대 2.0mm) 및 최대 1000m/min 이상의 절삭 속도를 결합합니다. 여기에는 10도 진입 각도의 특수 커터가 사용되어 절삭력을 축 방향으로 향하게 하여 진동을 줄이고 안정성을 높입니다. 이는 대량의 재료를 빠르게 처리하는 데 적합한 작업입니다.
5. 헤비듀티 페이스 밀링
60도 진입 각도의 견고한 커터는 무거운 재료 제거를 위한 중부하 페이스 밀링에 사용됩니다. 이 공정으로 최대 18mm 절삭 깊이와 이빨당 0.4~0.7mm 이송 속도를 처리할 수 있습니다. 이 기술은 대형 주조 및 단조품을 가공하는 데 가장 적합합니다. 중부하 밀링은 일반적으로 최상의 성능을 위해 카바이드 팁 도구와 고출력 스핀들이 필요합니다.
페이스 밀링 커터 및 도구
페이스밀 커터
페이스 밀은 커터 바디에 기계적으로 고정된 인서트가 있는 대구경 커터 바디로 구성됩니다. 이 견고한 도구는 치수 정확도를 유지하면서 방사형으로 깊은 절삭을 함으로써 무거운 재료 제거에서 빛을 발합니다. 커터 직경 선택은 기계 클리어런스 사양과 작업물 길이에 따라 달라집니다.
엔드밀 커터
절삭 날은 2~4 플루트 구성으로 제공되는 엔드밀의 표면과 주변부 모두에 있습니다. 슬로팅, 프로파일 밀링 및 일부 페이스 밀링이 그들이 빛나는 곳이지만 절삭 날은 대량의 재료를 제거하도록 설계되지 않았으므로 중장비 작업에 가장 적합한 도구는 아닙니다.
쉘 밀 커터
쉘 밀에서 절삭력은 외부 가장자리에 교체 가능한 인서트가 있는 여러 개의 절삭 이를 사용하여 균형을 이룹니다. 더 큰 작업물의 경우 좋은 옵션이며, 이를 통해 마모 관리가 더 유연해집니다. 전체 도구를 교체하지 않고도 인서트를 교체할 수 있기 때문입니다.
플라이 커터
이들은 큰 회전 바디와 하나의 절삭 인서트로 구성된 단일 포인트 도구입니다. 이들은 평평한 표면에서 정확하고 가벼운 절단을 합니다. 이들은 다중 톱니 커터보다 느릴 수 있지만 매끄러운 마감을 제공하며 높은 정밀도와 미세 작업에 사용됩니다.
인덱서블 인서트 커터
인덱서블 커터는 멀티 코너이며 다양한 소재에 맞는 특수 형상의 교체 가능한 카바이드 인서트가 있습니다. 직경은 40~250mm로 제공되며, 대부분 CVD 코팅과 양의 절삭 각도를 사용하여 내마모성이 향상되었습니다.
페이스 밀링의 주요 매개변수
절삭 깊이
한 번의 패스에서 제거된 재료의 두께는 절삭 깊이입니다. 거친 작업의 경우 절삭 깊이는 일반적으로 2~5mm이고 마무리 작업의 경우 재료에 따라 0.2~1mm입니다.
절단 속도
가공되는 소재에 따라 절삭 속도가 결정됩니다. 알루미늄은 최대 1,000m/min까지 도달할 수 있고, 표준 강철은 약 500 SFM이며 경화된 소재는 일반적으로 속도가 낮습니다.
이송 속도
공작물에 대한 공구의 진행 속도는 이송 속도에 따라 달라집니다. 거친 작업에는 0.005 – 0.020인치/회전을 사용하고, 마무리 작업에는 0.002 – 0.004인치를 사용합니다.
스핀들 회전 속도
커터가 회전하는 속도는 스핀들 속도입니다. 스핀들 속도는 대부분 절삭 속도, 가공되는 소재 및 도구 직경에 따라 500~3,000 RPM입니다.
도구 형상
절삭 효율은 공구 형상에 영향을 받습니다. 여기에는 여유 각도, 레이크 각도 및 공구 반경이 포함됩니다. 부드러운 소재의 경우 양의 5~10° 레이크 각도가 일반적이지만 강철과 같은 더 단단한 소재의 경우 음의 레이크 각도 0~5°가 활용됩니다.
공작 기계 강성
공작기계 강성은 절삭 정밀도와 진동에 영향을 미치는 기계의 강성을 의미합니다. 고정밀 작업의 경우 강성 기계의 강성 값은 10,000~50,000 N/μm입니다.
고급 페이스 밀링 기술
고이송 페이스 밀링 기술
고이송 밀링은 얕은 절삭 깊이와 빠른 이송 속도를 통해 상당한 생산성 향상을 제공합니다. 이 밀링은 반경 방향 힘을 축 방향 하중으로 변환하는 매우 낮은 진입 각도(10~12도)를 가진 특수 커터에 의존합니다. 결과적으로 진동이 감소하고 최대 1000m/min의 속도가 가능해집니다. 고이송 페이스 밀링은 가공하기 어려운 재료에서 더 높은 처리량을 가진 더 안정적인 프로세스입니다.
클라임 밀링과 기존 밀링 비교
클라이밍 밀링과 컨벤셔널 밀링의 유일한 차이점은 커터가 피드에 대해 회전하는 방식입니다. 클라이밍 밀링은 커터를 피드와 같은 방향으로 이동합니다. 이는 더 나은 표면 마감을 얻고 도구 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다. 반면 컨벤셔널 밀링에서는 피드가 커터에 대해 회전하여 더 많은 열이 축적되고 도구 응력이 증가합니다.
고급 커터 디자인
최신 페이스 밀 설계에서는 분말 야금으로 가공되고 와이퍼 플랫과 복잡한 형상을 통합한 카바이드 인서트가 사용됩니다. 이러한 고급 설계는 방사형 및 축 방향 변위를 엇갈리게 하여 0.1μm까지의 미세 표면 마감을 달성합니다. 그리고 조정 가능한 위치 조정 메커니즘이 있는 다중 이빨 구성을 통해 더 일관된 결과(절삭 모서리의 미크론 수준 정밀도)를 얻을 수 있습니다.
디지털 기술의 통합
디지털 트윈 기술은 IoT 연결 및 스마트 센서 를 활용하여 공구 마모를 지속적으로 모니터링할 수 있도록 합니다 . 또한 새로운 CNC 시스템은 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 유지 보수 필요성을 예측하고 동시에 절삭 매개변수를 조정합니다. 이러한 시스템은 0.1초 이내에 최대 96%의 예측 정확도를 달성할 수 있습니다.
최적화된 도구 소재 및 코팅
페이스 밀링 가공 결과를 개선하려면 적절한 코팅과 최적화된 공구 재질이 필요합니다. TiN, DLC 및 TiAlN 코팅은 내마모성을 높이고 마찰을 줄이며 공구 수명을 연장합니다. 다이아몬드 코팅된 초경 공구는 열 변형이 최소화되어 연마재 가공에도 효과적입니다.
성공적인 페이스 밀링을 위한 모범 사례
표면 마감 최적화를 위한 팁
양의 레이크 각도와 45° 리드 각도를 가진 날카로운 연삭 인서트를 사용하면 고품질 마감을 얻을 수 있습니다. 또한 0.003~0.010인치 사이에서 가벼운 마무리 절단을 유지하고 올바른 칩 배출을 확인하십시오. 와이퍼 인서트는 표면을 통과할 때 매끄럽게 하기 위해 통합되어야 하며 정확한 홀더를 선택하여 도구 런아웃을 줄여야 합니다.
적절한 작업물 클램핑의 중요성
가공 중 처짐과 움직임을 방지하기 위해 위치 클램프를 사용하여 소재와 같은 높이에 작업물을 단단히 고정합니다. 또한 조정 가능한 스텝 블록을 사용하여 올바른 클램핑 압력을 가해야 합니다. 그리고 볼트를 작업물에 가깝게 두어 힘을 고르게 분배합니다.
도구 마모를 최소화하기 위한 전략
절삭 매개변수를 최적화하기 위해 적합한 피드와 속도를 선택해야 합니다. 또한 효과적인 냉각수 공급을 제공해야 합니다. TiN 또는 TiAlN 코팅 공구는 공구 수명을 연장하므로 이를 사용하십시오. 그리고 프로그래밍된 공구 경로를 사용하여 절삭 모서리에 걸쳐 마모를 분산하고 실시간 모니터링 시스템을 사용하여 마모 패턴을 감지합니다.
윤활 및 냉각수의 역할
최상의 방열을 제공하기 위해 1000 PSI의 고압 냉각수를 절단 구역에 공급합니다. 고속 작업은 대부분 5-7% 농도의 수용성 에멀전을 사용하여 냉각되고 반합성 유체는 윤활성을 개선하는 데 사용됩니다. 또한 이중 노즐 위치는 효과적인 칩 배출을 보장하고 작업물 표면의 열 손상을 방지합니다.
맺음말
간단히 말해, 신세대 툴 기술과 디지털 통합이 페이스 밀링을 발전시키고 있습니다. 현대적 방법은 스마트 코팅과 최적화된 툴 모양을 사용하여 뛰어난 표면 마감을 만들어냅니다. 적절한 매개변수와 고이송 기술을 채택하여 작업에서 생산성을 극대화할 수도 있습니다.
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관련 질문
주변 밀링과 페이스 밀링의 차이점은 무엇입니까?
페이스 밀링의 공구는 팁을 사용하여 표면에 수직으로 절단하는 반면, 주변 밀링은 공구의 측면을 사용하여 표면과 평행하게 절단합니다.
퍼터에 페이스 밀링이 중요한가요?
네, 퍼터의 성능, 느낌, 사운드를 바꾸기 때문에 중요합니다. 일관된 피드백을 제공하고 볼 롤도 제어합니다.
페이스 밀링과 엔드 밀링의 차이점은 무엇인가요?
페이스 밀링은 커터를 표면에 수직으로 사용하여 평평한 표면을 만들고, 엔드 밀링은 도구가 소재와 평행하게 작동하여 슬로팅, 프로파일링, 윤곽 가공을 합니다.
페이스 밀링 공정은 어떤 산업 분야에서 사용되나요?
페이스 밀링은 항공우주, 중장비 제조 및 자동차 산업에서 높은 표면 품질이 요구되는 부품에 정확한 평평한 표면을 만드는 데 사용됩니다.
페이스 밀링은 어떤 방식으로 생산 비용을 줄일 수 있습니까?
페이스 밀링은 공구 마모를 줄이고, 재료 제거율을 높이고, 작업을 간소화하고, 정밀도를 높여 생산 비용을 절감합니다. 이는 노동비, 기계 시간 및 재작업을 줄이는 데 도움이 됩니다.
