고속 가공 설명: 알아야 할 사항

황삭 및 정삭을 위한 매개변수는 어떻게 설정하나요?

고속 가공을 위한 파라미터를 설정할 때는 기계의 한계치를 바탕으로 추측하기보다는 공구와 소재에 따라 구체적인 목표치를 산출해야 합니다.

이송 속도와 진동

우선 공구 제조업체가 권장하는 표면 절삭 속도(Vc)와 톱니당 이송량(fz)을 결정해야 합니다.

예를 들어, 10mm 3날 초경 엔드밀을 사용하여 Al 6061-T6을 가공할 경우:

• 목표 VC: 400 m/min
• RPM 계산:(400 × 1000) / (3.1416 × 10) = 약 12,732 RPM
• 목표 fz: 0.1 mm/치아당
• 이송 속도 계산:12,732 × 0.1 × 3 = 약 3,819 mm/min

초기 시험 절삭 과정에서 작업자는 해당 기계 설비의 특정 공진 주파수를 피하기 위해 이 값을 약간 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 12,000 RPM과 3,500 mm/min으로 조정할 수도 있습니다.

거친 가공 전략

현대식 황삭 가공은 접합각을 제어하기 위해 적응형 클리어링 또는 트로코이달 밀링을 활용합니다. 일정한 수준의 가벼운 반경 방향 절삭 폭을 유지함으로써, 공구는 모서리 부분에서 부하 급증을 전혀 겪지 않습니다.

특히, 방사형 스텝오버가 공구 직경의 50% 미만으로 떨어지면, 이른바 방사형 칩 얇아짐 발생합니다. 실제 칩 두께가 치아당 프로그래밍된 이송량보다 얇아집니다. 프로그래머는 이를 보정하기 위해 이송 속도를 수학적으로 늘려야 합니다. 바로 이러한 칩 얇아짐 현상 덕분에 HSM은 공구가 부러지지 않으면서도 그토록 놀라운 이송 속도를 달성할 수 있는 것입니다.

마무리 전략

마무리는 완전히 별개의 설정이 필요합니다. 목표는 대량 절삭에서 치수 정확도와 특정 표면 거칠기 (Ra).

이를 위해서는 황삭 단계에서 정확하고 일관된 가공 여유(예: 0.1mm)를 남겨두어야 합니다. 이후 정삭 단계에서는 필요한 스캘럽 높이를 기준으로 계산된 스텝오버를 적용합니다. 중황삭과 정밀 정삭 모두에 단일 공구와 단일 매개변수 세트를 사용하려고 하면, 항상 부품 품질이 저하됩니다.

공정 조정 예시:

이전에 12mm 공구를 사용하여 무겁고 느린 절삭으로 45분이 소요되었던 항공우주용 알루미늄 브래킷을 예로 들어 보겠습니다. 적응형 클리어링 전략(깊은 축방향 절삭, 가벼운 방사형 스텝오버, 칩 얇아짐 현상을 활용하기 위한 높은 이송 속도)을 적용한 8mm 공구로 전환함으로써 사이클 시간이 18분으로 단축되었습니다. 다음 단계에서는 이로 인한 마모 정도와 정확한 비용 절감 효과를 평가합니다.

결함을 진단하고 결과를 검증하는 방법은 무엇인가요?

고속 가공 과정에서 오류가 발생하면 순식간에 일어납니다. 이 문제를 해결하려면 CAM 매개변수나 G 코드를 수정하기 전에 기계 설정을 체계적으로 점검해야 합니다.

긁힌 자국

채터는 부품에 남는 진동 흔적입니다. 일반적으로 모서리에 수직 줄무늬가 생기거나, 깊은 캐비티 바닥에 소용돌이 모양의 자국이 나타나거나, 얇은 벽면을 성형할 때 “삐걱거리는” 소리가 나는 형태로 나타납니다.

첫 번째 조정은 절대 스핀들 속도를 일률적으로 낮추는 것이 아닙니다. 먼저 공구의 오버행 길이를 확인하십시오. 2mm만 초과해도 심각한 공진이 발생할 수 있습니다. 둘째, 공작물 고정 장치의 유연성을 확인하십시오. 두 요소 모두 견고하다면, 안정적인 고조파 구역을 찾기 위해 스핀들 회전 수(RPM)를 약간 높이거나 낮추어 조정해야 합니다. 무턱대고 속도를 낮추면 피드 속도가 떨어지는 동시에 채터 구역에서 벗어나지 못하는 경우가 많습니다.

공구 마모

고속 밀링 가공 시, 공구의 측면은 예측 가능한 방식으로 마모되어야 합니다. 절삭날에 미세한 칩이 발생하는 것을 관찰한다면, 공구가 열충격(대개 경화강에 액체 냉각제를 사용했을 때 발생)을 겪고 있거나 공구 홀더의 편심도가 과도한 것일 가능성이 높습니다.

플루트에 알루미늄이 용접된 흔적(빌트업 에지, BUE)이 보인다면, 칩 배출에 문제가 발생한 것입니다. 이는 대개 절삭유 압력이 너무 낮거나, 공구가 포켓에 갇힌 칩을 재절삭하고 있음을 의미합니다. 마모가 발생한 정확한 위치(코너 반경, 선단, 또는 홈)를 기록하여, 공구 경로 전략이나 절삭유 공급을 조정해야 하는지 판단하십시오.

부품 검사

HSM 부품을 검증하는 것은 단순히 해당 부품을 CMM(좌표 측정기)에 올려놓는 것 이상의 과정을 거칩니다.

특히 중요한 점은, 금속은 가공 시 발생하는 열로 인해 팽창한다는 것입니다. HSM 가공이 끝난 직후에는 절대로 부품을 검사해서는 안 됩니다. 부품을 표준 계측 주변 온도(20°C / 68°F)까지 충분히 식혀야 하며, 그렇지 않으면 금속이 식은 후 정밀 공차 측정값이 완전히 잘못된 결과가 나올 수 있습니다. 또한, 부품을 측정할 때는 이후 스프링백 변형 여부를 확인하기 위해 바이스에서 빼냅니다. 적절하게 수행된 HSM 마무리 가공 단계에서는 버가 거의 없는 모서리가 만들어져야 하며, 이는 절삭력이 완벽하게 균형을 이뤘음을 입증합니다.