소개
밀링은 금속 가공의 초석으로 항공우주, 자동차, 금형 제조와 같은 산업 전반에서 정밀한 부품을 제작할 수 있게 해줍니다. 이 문서에서는 널리 사용되는 네 가지 밀링 기술을 비교합니다.페이스 밀링, 숄더 밀링, 프로파일 밀링, 및 빠른 피드 밀링-특성, 용도, 가공 매개변수, 적합한 툴링에 중점을 둡니다. 이 가이드는 특정 매개변수와 시장에서 사용 가능한 도구를 살펴봄으로써 전문가가 자신의 필요에 맞는 최적의 밀링 전략을 선택할 수 있도록 지원하는 것을 목표로 합니다.
페이스 밀링
정의 및 원칙
페이스 밀링 멀티 톱니 페이스 밀을 사용하여 커터의 회전축이 공작물에 수직인 평평한 표면을 만듭니다. 높은 효율로 크고 매끄러운 표면을 만드는 데 탁월합니다.
기술적 특성
- 절단 방향: 공작물 표면에 수직으로, 주로 Z축을 따라 절삭력이 가해집니다.
- 가공 효율성: 대구경, 다중 톱니 커터로 높은 재료 제거율(MRR)을 제공합니다.
- 표면 품질: 낮은 표면 거칠기(Ra 0.8~3.2 μm)를 구현하여 반마감 및 마감 처리에 이상적입니다.
- 도구 유형: 대구경 페이스 밀 밀링 인서트.
일반적인 가공 매개변수
| 재료 | 절단 속도(Vc, m/min) | 치아당 피드(fz, mm/z) | 컷 깊이(ap, mm) | 스핀들 속도(n, rpm) |
|---|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 300-600 | 0.1-0.3 | 2-6 | 2000-5000 |
| 탄소강 | 150-250 | 0.08-0.2 | 2-5 | 1000-3000 |
| 스테인리스 스틸 | 80-150 | 0.06-0.15 | 1.5-4 | 800-2000 |
참고: 매개변수는 4~6개의 톱니가 있는 직경 50mm 커터, 습식 절단 조건을 가정합니다.
공통 도구
- 인덱서블 인서트:
- 샌드빅 코로만트: R245-12T3(45° 리드 앵글, 강철 및 주철에 다용도).
- 케나메탈: SEKN1203AFTN (정사각형 인서트, 스테인리스 스틸에 견고함).
- MAPAL: SPKN1204EDR(와이퍼 엣지 포함, 알루미늄 표면 마감이 우수함).
- 솔리드 카바이드/고체 공구:
- 케나메탈: KSSM 45° 페이스 밀(황삭에 이상적인 APKT1604 인서트 지원).
- Tormach: 38mm 쉘 밀(경제적이며 강철 및 알루미늄에 적합).
- 도구 기능: 고른 절삭력을 위한 멀티 톱니 디자인, 높은 이송 속도(fz 0.08-0.3mm/z)를 지원합니다.
애플리케이션
- 주물 및 단조품의 표면 평탄화(예: 공작기계 베드).
- 풍력 터빈 기지 또는 선박 부품의 넓은 평면 표면.
- 높은 평탄도와 표면 마감이 필요한 부품.
장점과 단점
- 장점: 고효율, 우수한 표면 품질, 대량 생산에 적합.
- 단점: 복잡한 지오메트리에 대한 적응성이 제한적입니다.
어깨 밀링
정의 및 원칙
어깨 밀링 엔드 밀 또는 측면 및 면 절단기를 사용하여 수직 벽과 수평 베이스를 가공하여 직각 또는 직각에 가까운 형상을 고정밀로 형성합니다.
기술적 특성
- 절단 방향: 직각 지오메트리에 적합한 다축(X, Y, Z).
- 가공 정밀도: 직각 피처에 대한 엄격한 허용 오차(±0.01mm).
- 공구 강성 요구 사항: 상당한 절삭력으로 인해 높음.
- 도구 유형: 사각 숄더 엔드밀 또는 인덱서블 밀링 커터.
일반적인 가공 매개변수
| 재료 | 절단 속도(Vc, m/min) | 치아당 피드(fz, mm/z) | 컷 깊이(ap, mm) | 컷 너비(ae, mm) |
|---|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 200-400 | 0.08-0.2 | 5-10 | 0.5-2 |
| 탄소강 | 100-200 | 0.06-0.15 | 3-8 | 0.3-1.5 |
| 공구강 | 80-120 | 0.05-0.1 | 2-6 | 0.2-1 |
참고: 매개변수는 톱니가 4개인 직경 20mm 커터, 건식 또는 최소량 윤활(MQL)을 가정합니다.
공통 도구
- 인덱서블 인서트:
- 샌드빅 코로만트: R390-11T308(90° 리드 앵글, 스틸 및 스테인리스 스틸에 이상적).
- 케나메탈: APKT11T308(알루미늄 및 강철에 다용도).
- 잉거솔: LNMT110408(공구강용 고강도).
- 솔리드 카바이드 엔드밀:
- 케나메탈: HARVI I TE (4-6 플루트, 스테인리스 스틸 및 티타늄용 고성능).
- MAPAL: 옵티밀 숄더(3~5개의 플루트, 강철 및 주철에 적합).
- 도구 기능90° 절단 각도, 작은 절단 폭(ae 0.2~2mm), 고정밀 피처를 위한 견고함.
애플리케이션
- 직각 기능이 있는 몰드 캐비티.
- 기계 부품의 슬롯, 계단 또는 측벽.
- 정밀한 직각 구조가 필요한 기어박스 하우징.
장점과 단점
- 장점: 고정밀, 복잡한 직각 형상에 적합.
- 단점: 높은 절삭력, 빠른 공구 마모, 적당한 효율성.
프로파일 밀링
정의 및 원칙
프로파일 밀링 공작물의 외부 또는 내부 윤곽을 따라 가공할 수 있어 복잡한 3D 표면이나 프로파일에 이상적입니다. 정밀한 공구 경로를 위해 CNC 프로그래밍에 의존합니다.
기술적 특성
- 절단 경로: 복잡하고 정확한 CNC 프로그램을 위한 CAM 소프트웨어가 필요합니다.
- 가공 정밀도: 높은 기하학적 정확도(±0.005mm)로 복잡한 표면에 적합합니다.
- 가공 효율성: 복잡한 경로로 인해 더 낮으며 소량 생산에 이상적입니다.
- 도구 유형: 볼 노즈 또는 반경 엔드밀, 인덱서블 원형 인서트.
일반적인 가공 매개변수
| 재료 | 절단 속도(Vc, m/min) | 치아당 피드(fz, mm/z) | 컷 깊이(ap, mm) | 스텝오버(ae, mm) |
|---|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 150-300 | 0.05-0.15 | 0.5-2 | 0.1-0.5 |
| 티타늄 | 40-80 | 0.03-0.08 | 0.3-1 | 0.05-0.2 |
| 스테인리스 스틸 | 60-120 | 0.04-0.1 | 0.4-1.5 | 0.08-0.3 |
참고: 매개변수는 2~4개의 플루트가 있는 10mm 볼 노즈 커터, 습식 절단, 고정밀 CNC를 가정합니다.
공통 도구
- 인덱서블 인서트:
- 샌드빅 코로만트: RCMT10T3MO(원형 인서트, 곡면 거칠기에 적합).
- 케나메탈: RDMT1204MO(스틸 및 티타늄에 다용도).
- MAPAL: RDMX1003(항공우주 재료용 고정밀).
- 솔리드 카바이드 엔드밀:
- 케나메탈: HARVI III 볼 노즈(2-4 플루트, 티타늄 및 복합재에 이상적).
- 샌드빅 코로만트: 코로밀 플루라 볼 노즈(금형 표면을 위한 고정밀).
- 도구 기능: 원형 또는 공 모양의 절삭날은 절삭력을 줄여주어 다축 가공에 적합합니다.
애플리케이션
- 항공우주 부품(예: 터빈 블레이드).
- 복잡한 몰드 캐비티와 곡면.
- 의료용 임플란트(예: 정형외과용 부품).
장점과 단점
- 장점: 복잡한 3D 형상을 위한 높은 유연성, 뛰어난 정밀도.
- 단점: 복잡한 프로그래밍, 낮은 효율성, 높은 도구 및 기계 요구 사항.
고속 피드 밀링
정의 및 원칙
빠른 피드 밀링 (하이 피드 밀링이라고도 함) 높은 이송 속도와 얕은 절삭 깊이를 사용하여 재료 제거를 극대화하므로 단단한 재료를 황삭하는 데 이상적입니다.
기술적 특성
- 절단 매개변수: 높은 이송 속도(Vf 4000~12000mm/min), 얕은 깊이(ap <1mm).
- 가공 효율성: 매우 높은 MRR(>100cm³/min)로 대량 황삭에 적합합니다.
- 도구 수명: 낮은 절삭력과 최적화된 열 분배로 연장되었습니다.
- 도구 유형: 특수 인서트 형상을 갖춘 전용 하이 피드 밀링 커터.
일반적인 가공 매개변수
| 재료 | 절단 속도(Vc, m/min) | 치아당 피드(fz, mm/z) | 컷 깊이(ap, mm) | 이송 속도(Vf, mm/min) |
|---|---|---|---|---|
| 공구강 | 100-180 | 0.5-1.2 | 0.2-0.8 | 5000-10000 |
| 주철 | 150-250 | 0.6-1.5 | 0.3-1 | 6000-12000 |
| 티타늄 | 50-100 | 0.4-0.8 | 0.2-0.6 | 4000-8000 |
참고: 매개변수는 직경 25mm, 톱니 4개, 건식 또는 MQL, 고출력 스핀들이 있는 커터를 가정합니다.
공통 도구
- 인덱서블 인서트:
- 샌드빅 코로만트: HNGX06(작은 리드 앵글, 하이 피드에 최적화).
- 케나메탈: SDMT1204(공구강에 견고함).
- 잉거솔: HNGJ0905(티타늄의 낮은 절삭력).
- 솔리드 카바이드 엔드밀:
- 케나메탈: 밀 4-11 하이 피드(플루트 4개, 스틸 및 스테인리스 스틸에 적합).
- MAPAL: 옵티밀-하이피드(3-5 플루트, 단단한 재료에 이상적).
- 도구 기능: 작은 리드 각도(10-15°), 칩 박리 효과, 높은 이송 속도(fz 0.4-1.5mm/z) 지원.
애플리케이션
- 공구강 또는 티타늄 합금의 황삭.
- 자동차 몰드 또는 항공우주 구조물에서 신속한 재료 제거.
- 마무리 작업 전 고효율 러프닝.
장점과 단점
- 장점: 뛰어난 효율성, 긴 공구 수명, 단단한 재료에 이상적입니다.
- 단점: 표면 품질이 좋지 않음(Ra 6.3-12.5 μm), 후속 마감이 필요함.
비교 분석
기술 매개변수
| 기술 | 절단 속도(m/min) | 이송 속도(mm/min) | 컷 깊이(mm) | 도구 수명 |
|---|---|---|---|---|
| 페이스 밀링 | 80-600 | 500-3000 | 1.5-6 | 미디엄-롱 |
| 어깨 밀링 | 80-400 | 300-2000 | 2-10 | Medium |
| 프로파일 밀링 | 40-300 | 100-1500 | 0.3-2 | 짧은 |
| 고속 피드 밀링 | 50-250 | 4000-12000 | 0.2-1 | Long |
가공 효율성
- 재료 제거율: 고속 이송 밀링 리드(>100cm³/min), 숄더 및 프로파일 밀링이 낮은 상태에서 페이스 밀링이 이어집니다.
- 처리 시간: 고속 피드 밀링이 가장 빠르고 프로파일 밀링이 가장 느립니다.
표면 품질 및 정밀도
- 표면 거칠기: 페이스 밀링 최고(Ra 0.8-3.2 μm), 숄더 밀링 다음, 프로파일 밀링 다양, 고속 피드 밀링 최악.
- 정밀도: 프로파일 및 숄더 밀링 최고, 페이스 밀링 보통, 황삭용 고속 이송 밀링.
재료 및 형상 적합성
- 자료:
- 페이스 밀링: 알루미늄, 강철, 주철.
- 숄더 밀링: 스틸, 스테인리스 스틸, 공구강.
- 프로파일 밀링: 티타늄, 복합재, 스테인리스 스틸.
- 고속 이송 밀링: 공구강, 티타늄, 주철.
- 기하학:
- 페이스 밀링: 대형 평면.
- 숄더 밀링: 직각 기능, 슬롯.
- 프로파일 밀링: 복잡한 윤곽, 3D 표면.
- 고속 이송 밀링: 황삭을 위한 모든 모양.
비용 및 장비 요구 사항
- 도구 비용: 고속 피드 인서트는 비용이 많이 들지만 오래 지속되고, 프로파일 밀링 공구는 빠르게 마모되며, 페이스 및 숄더 밀링은 적당히 마모됩니다.
- 장비: 프로파일 밀링에는 고정밀 CNC가 필요하고, 고속 이송 밀링에는 고출력 스핀들이 필요하며, 페이스 및 숄더 밀링은 덜 까다롭습니다.
도구 선택 가이드
| 기술 | 권장 인서트 | 권장 솔리드 도구 | 주요 매개변수 | 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|
| 페이스 밀링 | R245-12T3, SEKN1203 | KSSM 45°, 38mm 쉘 밀 | AP 2-6 mm, FZ 0.08-0.3 mm/z | 대형 비행기, 주물 |
| 어깨 밀링 | R390-11T308, APKT11T308 | 하비 아이테, 옵티밀 숄더 | AP 3-10mm, AE 0.2-2mm | 직각 슬롯, 몰드 |
| 프로파일 밀링 | RCMT10T3MO, RDMT1204 | HARVI III 볼 노즈, 코로밀 플루라 | AP 0.3-2 mm, AE 0.05-0.5mm | 곡면, 항공우주 부품 |
| 고속 피드 밀링 | HNGX06, SDMT1204 | 밀 4-11, 옵티밀-하이피드 | ap 0.2-1mm, Vf 4000-12000 mm/min | 단단한 재료 황삭 |
- 삽입: 비용 효율적이고 인덱싱이 가능하며 대량 생산에 이상적이며 다양한 소재에 활용 가능합니다.
- 솔리드 카바이드 엔드밀: 높은 정밀도로 작은 직경이나 복잡한 형상에 적합하며 마감 처리에 일반적입니다.
- 고려 사항:
- 가공 500~1,000분마다 인서트 마모 여부를 검사합니다.
- 견고한 엔드밀에는 견고한 툴 홀더를 사용하여 진동을 최소화합니다.
- 소재에 따라 코팅을 선택합니다(예: 고온 합금의 경우 TiAlN, 강철의 경우 TiCN).
실용적인 선택 가이드라인
- 대형 평면 표면: 효율성과 표면 품질을 위해 R245-12T3 또는 KSSM 페이스 밀과 같은 공구로 페이스 밀링(Vc 150-600m/min, ap 2-6mm)을 사용합니다.
- 직각 기능: 정밀도를 위해 숄더 밀링(fz 0.05-0.2mm/z, ap 2-10mm)과 R390-11T308 인서트 또는 HARVI I TE 엔드밀을 선택합니다.
- 복잡한 윤곽: RCMT10T3MO 인서트가 장착된 프로파일 밀링(Vc 40-300m/min, ae 0.05-0.5mm) 또는 유연성을 위해 CoroMill Plura 볼 노즈 밀을 선택합니다.
- 고효율 황삭: HNGX06 인서트가 장착된 고속 이송 밀링(Vf 4000-12000mm/min, ap 0.2-1mm) 또는 단단한 소재용 밀 4-11 하이 피드 밀을 선택합니다.
사례 연구
- 사례 1: 대형 금형 평면을 가공하는 자동차 금형 공장에서는 R245-12T3 인서트가 장착된 페이스 밀링(Vc 200m/min, fz 0.15mm/z, ap 4mm)을 사용하여 높은 효율과 평탄도를 달성했습니다.
- 사례 2: 터빈 블레이드 윤곽을 가공하는 항공우주 시설에서는 HARVI III 볼 노즈 밀을 사용한 프로파일 밀링(Vc 60m/min, fz 0.05mm/z, ae 0.1mm)을 사용하여 높은 정밀도를 보장합니다.
- 사례 3: 공구강 금형 황삭 작업에는 HNGX06 인서트가 장착된 고속 이송 밀링(Vf 8000mm/min, ap 0.5mm)을 사용한 후 정삭을 위해 R390-11T308을 사용한 숄더 밀링이 사용되었습니다.
결론
페이스 밀링은 평면 표면의 효율성과 표면 품질이 뛰어나고, 숄더 밀링은 직각 피처에 정밀도를 제공하며, 프로파일 밀링은 복잡한 윤곽에 유연성을 제공하고, 고속 이송 밀링은 황삭 효율을 극대화합니다. 인덱서블 인서트(예: R245-12T3, HNGX06) 또는 솔리드 카바이드 엔드밀(예: HARVI III, Mill 4-11) 등 공구 선택은 재료, 형상 및 기계 성능에 맞춰야 합니다. 가공 파라미터를 최적화하면 성능과 비용 효율성이 향상됩니다. 지능형 및 하이브리드 가공 기술이 발전함에 따라 이러한 밀링 기술은 계속해서 진화하여 더 높은 정밀도와 생산성에 대한 요구를 충족할 것입니다.
참조
- 샌드빅 코로만트. (2023). 밀링 기술 핸드북.
- 케나메탈. (2023). 솔리드 카바이드 엔드 밀링 카탈로그.
- MAPAL. (2023). 네오밀 밀링 프로그램.
- ISO 13399: 절삭 공구 데이터 표현 및 교환.
- 샌드빅 코로만트 밀링 지식
