스레드 밀링의 작동 원리: 종합 가이드

안정적인 스레드 밀링 사이클 프로그래밍하기

스레드 밀링 머신을 프로그래밍하려면 CNC 공구 경로, 커터 보정 및 칩 역학에 대한 확실한 이해가 필요합니다.

나선형 공구 경로 읽기

다음은 표준 G-코드(Fanuc 및 유사 컨트롤러에서 흔히 사용되는)를 사용한 헬리컬 공구 경로의 단순화된 예시입니다.

G-코드

G00 X0. Y0. Z2.0 (구멍 중심까지 급속 이동, 안전 Z 간격 확보)
G01 Z-15.0 F500. (구멍 바닥까지 하강)
G41 D01 X5.0 Y0. F150.   (커터 반경 보정 적용, 벽면으로 아크 인)
G03 X5.0 Y0. I-5.0 J0. Z-13.5 (나선형 보간: Z축이 피치 하나만큼 상승하는 동안 전체 원형 이동)
G00 X0. Y0. (원심 방향으로 중심까지 이동)
G40 (커터 반경 보정 해제)
G00 Z10.0 (구멍 밖으로 급속 후퇴)

이해해야 할 주요 변수:

• G02 / G03: 원형 회전 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)을 지정합니다.
• 나, J (또는 R): X-Y 평면 상의 원형 경로의 반지름과 중심점을 정의합니다.
• Z: 1회전당 축 방향 이동량(피치 드롭)을 정의합니다.
• G41 / G42 (공구 반경 보정): 이것이 나사산 밀링의 상업적 비결입니다. 고/노고(Go/No-Go) 게이지 검사 결과 나사산이 0.02 mm 너무 꽉 끼는 것으로 나타나더라도, 작업자는 해당 부품을 불량품으로 처리하지 않습니다. 대신 컨트롤러의 마모 오프셋을 0.01 mm 조정하고 공구 경로를 다시 실행하여 완벽한 맞물림을 구현할 뿐입니다.

이송 속도 함정:

CNC에 프로그래밍된 이송 속도(중심선 이송 속도)는 구멍 벽면에서의 실제 절삭 이송 속도와 동일하지 않습니다. 내부 나사산 가공 시에는 공구에 과부하가 걸리지 않도록 프로그래밍된 이송 속도를 줄여야 합니다.

수식: 프로그램된 이송량 = 목표 이송량 × (나사산 직경 - 절삭 공구 직경) / 나사산 직경

참고: 이 코드는 설명을 위한 예시일 뿐입니다. 실제 명령어, 오프셋, 이동 방향 및 안전 동작은 전적으로 CNC 컨트롤러, 커터 및 나사산 구성에 따라 달라집니다.

클라임 밀링 및 공구 경로 방향

공구 경로의 방향은 항상 일정한 것이 아닙니다. 이는 나사가 내나사인지 외나사인지, 그리고 우나사인지 좌나사인지에 따라 달라집니다.

당사의 기계 가공 공장에서 일반적인 내부 우나사 는 ~를 사용하는 것입니다 바닥에서 위로 향하는 클라임 밀링.

막힌 구멍의 바닥에서 시작하여 위쪽으로 보간 가공을 수행하면(표준 우회전 공구의 경우 G03을 사용), 절삭 공구가 칩을 자연스럽게 위로 끌어올려 구멍 밖으로 배출합니다. 반면 위에서 아래로 가공하도록 프로그래밍할 경우, 공구가 칩을 구멍 바닥으로 밀어 넣게 되어 칩 재절삭, 표면 마감 불량 및 공구 파손이 빈번하게 발생합니다.

절삭유 및 칩 제어

나사산 밀링 가공 시의 냉각 전략은 가공 재료와 구멍의 형상에 따라 결정됩니다. 모든 프로젝트에 “표준” 냉각 방식을 적용하는 것은 실패로 이어지는 지름길입니다.

• 알류미늄: 칩을 신속하게 배출하고 알루미늄이 커터에 용착되는 현상(BUE)을 방지하기 위해 대량의 냉각수를 공급해야 합니다.
• 스테인리스강 및 티타늄: 열과 마찰은 가장 큰 적입니다. 절삭 부위의 열을 빠르게 제거하고 깊은 보어 내부의 칩을 제거하기 위해서는 고압 절삭유—커터가 지원하는 경우 스핀들 내통식 절삭유(TSC)를 사용하는 것이 가장 이상적입니다—를 사용하는 것을 적극 권장합니다.
• 경화강: 고경도 가공 시 액체 냉각제는 초경합금 절삭날에 열충격을 유발하여 미세 균열을 일으킬 수 있습니다. 따라서 압축 공기를 분사하는 건식 가공이 종종 선호되는 방법입니다.
• 막홀: 표준 외부 냉각제 노즐만을 사용하여 깊은 막힌 구멍의 바닥까지 도달하려는 것은 위험합니다. TSC를 사용할 수 없는 경우, 작업자는 캐비티 바닥을 세척할 수 있도록 공기 분사 또는 냉각수 압력이 적절하게 조정되었는지 확인해야 합니다. MQL(최소량 윤활) 방식이 효과적일 수 있지만, 그 적합성은 재료의 열적 특성과 공구 제조업체의 권장 사항에 전적으로 좌우됩니다.

실의 규격을 유지하고 불량품을 방지하는 방법은 무엇인가요?

공구 경로를 프로그래밍하고 절삭 공구를 장착하면, 이후에는 공정 제어에 중점을 두게 됩니다. 이 단계에서는 여유 공간을 관리하고, 공구 변형을 보정하며, 설계 도면을 기준으로 치수를 확인하는 작업을 수행합니다.

가공 구멍 및 막힌 구멍의 여유

나사산 밀링 공구 경로가 아무리 완벽하더라도, 구멍 가공에 결함이 있다면 실패하게 됩니다. 안내 구멍은 내부 나사산의 소지름을 결정하며, 절삭 하중에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 직경이 너무 작은 예비 구멍 스레드 밀이 과도한 재료를 제거하도록 강요하면 방사형 절삭 압력이 증가하여 공구의 변형이나 즉각적인 파손을 초래합니다.
• 과도하게 큰 파일럿 구멍 그 결과 나사산의 정점이 잘리거나(평평해지거나) 단면 형상이 불완전해져, 소경 핀 게이지 검사에서 불합격 판정을 받게 됩니다.
• 챔퍼링 나사 밀링 가공 전에 구멍을 미리 뚫어 버를 제거하고 매끄러운 진입 지점을 확보하는 것이 매우 권장됩니다.
• 얇은 벽을 가진 부품 신중하게 고정해야 합니다. 가공 중에 바이스나 고정 장치가 공작물을 변형시키면, 고정 압력이 풀렸을 때 나사산이 타원형으로 휘어집니다.

막힌 구멍을 가공할 때, 가공자는 나사산의 전체 깊이가 드릴의 가공 깊이와 결코 같지 않다는 점을 명심해야 합니다. 공구는 구멍 바닥에서 작동할 수 있는 물리적 공간이 필요합니다.

정산 공식:

드릴링 깊이 = 전체 나사산 깊이 + 커터 여유 (비절삭 끝부분) + 칩 공간 + 안전 여유

보편적이고 고정된 간극 수치는 없습니다. 필요한 정확한 간극은 전적으로 커터의 형상과 선택된 공구 경로 방향에 따라 달라집니다.

변형, 보정 및 검사

공구 변형—방사형 하중이 가해질 때 커터가 약간 휘어지는 현상—은 특히 리치(reach)가 긴 공구의 경우 피할 수 없습니다. 이를 방지하고 엄격한 공차 기준을 충족하기 위해 기계 가공 업체들은 엄격한 초도품 검사(FAI) 워크플로를 적용합니다:

1. 첫 번째 패스의 크기를 작게 설정: 피치 직경에 소량의 재료를 남기도록 초기 공구 경로를 프로그래밍하십시오.
2. 초기 점검: 구멍을 청소한 후, Go/No-Go 나사산 플러그 게이지로 점검하십시오. 이 단계에서는 보통 Go 게이지가 들어가지 않습니다.
3. 보상 조정: 게이지 장착 상태를 바탕으로 CNC 컨트롤러에서 커터 반경 보정(마모 오프셋)을 조정하십시오.
4. 봄 시즌권: 프로그래밍된 치수를 변경하지 않은 상태에서 공구 경로(흔히 ‘스프링 패스’라고 함)를 다시 실행하여 남아 있는 재료를 깎아냅니다.
5. 최종 확인: 나사산을 다시 한 번 확인해 보세요. ‘Go’ 게이지는 걸림 현상 없이 부드럽게 나사산에 끼워져야 하며, ‘No-Go’ 게이지는 처음 두 나사산 너머로 들어가지 않아야 합니다.
6. 잠금 및 모니터링: 안정된 오프셋 값을 저장하십시오. 양산이 진행되는 동안 게이지 적합도를 주기적으로 모니터링하여 점진적인 공구 마모에 따른 편차를 보정하십시오.

검사 방법은 도면의 공차에 부합해야 합니다. 통과/불합격 게이지(Go/No-Go gauge)를 사용하여 조립 상태를 확인합니다. 외부 나사산의 정확한 피치 직경을 측정하기 위해서는 나사산 마이크로미터와 3선식 측정법이 사용됩니다. 특정 나사산 각도와 뿌리 반경을 확인하려면 광학 비교기 또는 프로파일 프로젝터가 필요합니다.

흔히 발생하는 문제와 해결 방법