I. CNC 밀링 머신에서 클라임 밀링과 컨벤셔널 밀링의 원리 및 영향 요인
(A) 클라임 밀링의 원리 및 관련 영향
CNC 밀링 머신의 가공 공정 중, 클라이밍 밀링은 특정 밀링 방법입니다. 밀링 커터가 공작물에 닿는 부분의 회전 방향이 공작물의 이송 방향과 같을 때 클라이밍 밀링이라고 합니다. 이 밀링 방법은 밀링 머신의 기계적 구조적 특성, 특히 너트와 나사 사이의 간극과 밀접한 관련이 있습니다. 클라이밍 밀링의 경우 수평 밀링 분력이 변하고 나사와 너트 사이에 간극이 생기기 때문에 작업대와 나사가 좌우로 움직입니다. 이러한 주기적인 움직임은 클라이밍 밀링이 직면한 중요한 문제로, 작업대의 움직임을 매우 불안정하게 만듭니다. 이 불안정한 움직임으로 인한 절삭 공구의 손상은 명백하며 절삭 공구의 이빨이 손상되기 쉽습니다.
CNC 밀링 머신의 가공 공정 중, 클라이밍 밀링은 특정 밀링 방법입니다. 밀링 커터가 공작물에 닿는 부분의 회전 방향이 공작물의 이송 방향과 같을 때 클라이밍 밀링이라고 합니다. 이 밀링 방법은 밀링 머신의 기계적 구조적 특성, 특히 너트와 나사 사이의 간극과 밀접한 관련이 있습니다. 클라이밍 밀링의 경우 수평 밀링 분력이 변하고 나사와 너트 사이에 간극이 생기기 때문에 작업대와 나사가 좌우로 움직입니다. 이러한 주기적인 움직임은 클라이밍 밀링이 직면한 중요한 문제로, 작업대의 움직임을 매우 불안정하게 만듭니다. 이 불안정한 움직임으로 인한 절삭 공구의 손상은 명백하며 절삭 공구의 이빨이 손상되기 쉽습니다.
하지만, 클라이밍 밀링은 고유한 장점도 가지고 있습니다. 클라이밍 밀링 시 수직 밀링 분력의 방향은 작업대에 공작물을 누르는 방향입니다. 이 경우 절삭 공구의 날과 가공된 표면 사이의 미끄럼 및 마찰 현상이 상대적으로 작습니다. 이는 가공 공정에 매우 중요합니다. 첫째, 절삭 공구 날의 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다. 절삭 공구 날의 마모를 줄이면 절삭 공구의 수명이 연장되어 가공 비용이 절감됩니다. 둘째, 이처럼 비교적 작은 마찰은 가공 경화 현상을 줄일 수 있습니다. 가공 경화는 공작물 소재의 경도를 증가시켜 후속 가공 공정에 부정적인 영향을 미칩니다. 가공 경화를 줄이면 공작물의 가공 품질을 보장하는 데 도움이 됩니다. 또한, 클라이밍 밀링은 표면 거칠기를 줄여 가공된 공작물의 표면을 더욱 매끄럽게 만들어 표면 품질이 높은 공작물을 가공하는 데 매우 유리합니다.
클라이밍 밀링의 적용에는 몇 가지 조건적 제약이 있다는 점에 유의해야 합니다. 작업대 나사와 너트 사이의 간극을 0.03mm 미만으로 조절할 수 있는 경우, 이동 문제를 효과적으로 제어할 수 있으므로 클라이밍 밀링의 장점이 더욱 발휘될 수 있습니다. 또한, 얇고 긴 공작물을 가공할 때도 클라이밍 밀링이 더 나은 선택입니다. 얇고 긴 공작물은 가공 과정에서 더 안정적인 가공 조건을 요구합니다. 클라이밍 밀링의 수직 분력은 공작물을 고정하고 가공 중 변형과 같은 문제를 줄이는 데 도움이 됩니다.
(B) 기존 밀링의 원리 및 관련 영향
컨벤셔널 밀링은 클라임 밀링의 반대 개념입니다. 밀링 커터가 공작물에 닿는 부분의 회전 방향이 공작물의 이송 방향과 다를 때, 이를 컨벤셔널 밀링이라고 합니다. 컨벤셔널 밀링에서는 수직 밀링 분력의 방향이 공작물을 들어 올리는 방향이므로 절삭 공구의 날과 가공면 사이의 슬라이딩 거리가 증가하고 마찰이 증가합니다. 이러한 비교적 큰 마찰은 절삭 공구의 마모를 증가시키고 가공면의 가공 경화 현상을 더욱 심각하게 만드는 등 여러 가지 문제를 야기합니다. 가공면의 가공 경화는 표면 경도를 높이고 소재의 인성을 저하시키며, 후속 가공 공정의 정밀도와 표면 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
컨벤셔널 밀링은 클라임 밀링의 반대 개념입니다. 밀링 커터가 공작물에 닿는 부분의 회전 방향이 공작물의 이송 방향과 다를 때, 이를 컨벤셔널 밀링이라고 합니다. 컨벤셔널 밀링에서는 수직 밀링 분력의 방향이 공작물을 들어 올리는 방향이므로 절삭 공구의 날과 가공면 사이의 슬라이딩 거리가 증가하고 마찰이 증가합니다. 이러한 비교적 큰 마찰은 절삭 공구의 마모를 증가시키고 가공면의 가공 경화 현상을 더욱 심각하게 만드는 등 여러 가지 문제를 야기합니다. 가공면의 가공 경화는 표면 경도를 높이고 소재의 인성을 저하시키며, 후속 가공 공정의 정밀도와 표면 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
하지만 기존 밀링에도 장점이 있습니다. 기존 밀링에서 수평 밀링 분력의 방향은 공작물의 이송 방향과 반대입니다. 이러한 특성은 나사와 너트가 단단히 고정되는 데 도움이 됩니다. 이 경우 작업대의 움직임이 비교적 안정적입니다. 주물이나 단조품처럼 경도가 불균일하고 표면에 단단한 표면이 있거나 기타 복잡한 상황이 있는 공작물을 밀링할 때, 기존 밀링의 안정성은 절삭 공구 날의 마모를 줄일 수 있습니다. 이러한 공작물을 가공할 때 절삭 공구는 비교적 큰 절삭력과 복잡한 절삭 조건을 견뎌야 하기 때문입니다. 작업대의 움직임이 불안정하면 절삭 공구의 손상이 심화되는데, 기존 밀링은 이러한 상황을 어느 정도 완화할 수 있습니다.
II. CNC 밀링 머신의 클라임 밀링과 컨벤셔널 밀링의 특성에 대한 상세 분석
(A) 클라임 밀링의 특성에 대한 심층 분석
- 절단 두께 및 절단 공정의 변화
등반 밀링 동안 절삭 공구의 각 이의 절삭 두께는 작은 것에서 큰 것으로 점차 증가하는 패턴을 보입니다. 절삭 공구의 이가 공작물에 막 닿을 때 절삭 두께는 0입니다. 이는 절삭 공구의 이가 초기 단계에서 절삭 공구의 이전 이가 남긴 절삭 표면에서 미끄러짐을 의미합니다. 절삭 공구의 이가 이 절삭 표면에서 일정 거리만큼 미끄러지고 절삭 두께가 특정 값에 도달해야만 절삭 공구의 이가 실제로 절삭을 시작합니다. 절삭 두께를 변경하는 이러한 방식은 기존 밀링과 크게 다릅니다. 동일한 절삭 조건에서 이 독특한 절삭 시작 방법은 절삭 공구의 마모에 중요한 영향을 미칩니다. 절삭 공구의 이가 절삭을 시작하기 전에 미끄러지는 과정을 거치기 때문에 절삭 공구의 절삭 날에 미치는 영향이 비교적 작아 절삭 공구를 보호하는 데 유리합니다. - 절단 경로 및 공구 마모
기존 밀링과 비교했을 때, 클라이밍 밀링은 절삭 공구의 날이 공작물 위를 이동하는 경로가 더 짧습니다. 이는 클라이밍 밀링의 절삭 방식이 절삭 공구와 공작물 사이의 접촉 경로를 더 직접적으로 만들기 때문입니다. 이러한 상황에서 동일한 절삭 조건에서 클라이밍 밀링을 사용할 때 절삭 공구의 마모는 비교적 적습니다. 그러나 클라이밍 밀링이 모든 공작물에 적합한 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 절삭 공구의 날이 매번 공작물 표면에서 절삭을 시작하기 때문에, 무처리 주조 또는 단조 후 일부 공작물과 같이 공작물 표면에 단단한 표피가 있는 경우 클라이밍 밀링은 적합하지 않습니다. 단단한 표피의 경도가 비교적 높기 때문에 절삭 공구의 날에 비교적 큰 영향을 미치고 절삭 공구의 마모를 가속화하며 절삭 공구를 손상시킬 수도 있습니다. - 절단 변형 및 전력 소비
클라이밍 밀링은 평균 절삭 두께가 두껍기 때문에 절삭 변형이 비교적 작습니다. 절삭 변형이 작다는 것은 절삭 공정 중 공작물 소재의 응력 및 변형률 분포가 더욱 균일하여 국부 응력 집중으로 인한 가공 문제를 줄인다는 것을 의미합니다. 동시에, 클라이밍 밀링은 기존 밀링에 비해 전력 소비량이 적습니다. 이는 클라이밍 밀링 중 절삭 공구와 공작물 사이의 절삭력 분배가 더욱 합리적이어서 불필요한 에너지 손실을 줄이고 가공 효율을 향상시키기 때문입니다. 에너지 소비가 요구되는 대규모 생산 또는 가공 환경에서 클라이밍 밀링의 이러한 특징은 중요한 경제적 의의를 지닙니다.
(B) 기존 밀링의 특성에 대한 심층 분석
- 작업대 이동의 안정성
기존 밀링에서는 밀링 커터가 공작물에 가하는 수평 절삭력의 방향이 공작물의 이송 방향과 반대이기 때문에, 작업대의 나사와 너트는 항상 나사산의 한쪽 면을 밀착시킬 수 있습니다. 이러한 특성은 작업대 이동의 상대적 안정성을 보장합니다. 가공 공정 중 작업대의 안정적인 이동은 가공 정밀도를 보장하는 핵심 요소 중 하나입니다. 클라이밍 밀링과 비교했을 때, 클라이밍 밀링에서는 수평 밀링력의 방향이 공작물의 이송 방향과 동일하기 때문에 절삭 공구의 날이 공작물에 가하는 힘이 상대적으로 클 경우, 작업대의 나사와 너트 사이에 간극이 존재하여 작업대가 위아래로 움직입니다. 이러한 움직임은 절삭 공정의 안정성을 저해하고 공작물의 가공 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라 절삭 공구를 심각하게 손상시킬 수도 있습니다. 따라서 가공 정밀도가 높고 공구 보호가 엄격한 일부 가공 상황에서는 기존 밀링의 안정성 이점이 더 적합한 선택이 될 수 있습니다. - 가공 표면의 품질
기존 밀링 가공 시 절삭 공구의 톱니와 공작물 사이의 마찰은 비교적 크며, 이는 기존 밀링 가공의 두드러진 특징입니다. 비교적 큰 마찰은 가공된 표면의 가공 경화 현상을 더욱 심각하게 만듭니다. 가공된 표면의 가공 경화는 표면 경도를 증가시키고 재료의 인성을 감소시키며 후속 가공 공정의 정확도와 표면 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 후속 연삭이나 고정밀 조립이 필요한 일부 공작물 가공의 경우, 기존 밀링 가공 후 냉경 표면에 가공 요건을 충족하기 위해 냉경 층을 제거하기 위한 추가 처리 공정이 필요할 수 있습니다. 그러나 공작물의 표면 경도에 대한 특정 요건이 있거나 후속 가공 공정이 표면 냉경 층에 민감하지 않은 경우와 같이 일부 특수한 경우에는 기존 밀링 가공의 이러한 특성을 활용할 수도 있습니다.
III. 실제 가공에서의 클라임 밀링과 컨벤셔널 밀링의 선택 전략
실제 CNC 밀링 머신 가공에서 클라이밍 밀링과 컨벤셔널 밀링 중 어떤 방식을 선택할지는 여러 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 첫째, 공작물의 재질 특성을 고려해야 합니다. 일부 주물 및 단조품처럼 공작물 소재의 경도가 비교적 높고 표면에 단단한 표면이 있는 경우, 컨벤셔널 밀링이 절삭 공구의 마모를 어느 정도 줄이고 가공 공정의 안정성을 확보할 수 있기 때문에 더 나은 선택이 될 수 있습니다. 그러나 일부 정밀 기계 부품 가공처럼 공작물 소재의 경도가 균일하고 표면 품질에 대한 요구가 높은 경우에는 클라이밍 밀링이 더 많은 이점을 제공합니다. 클라이밍 밀링은 표면 거칠기를 효과적으로 줄이고 공작물의 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다.
실제 CNC 밀링 머신 가공에서 클라이밍 밀링과 컨벤셔널 밀링 중 어떤 방식을 선택할지는 여러 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 첫째, 공작물의 재질 특성을 고려해야 합니다. 일부 주물 및 단조품처럼 공작물 소재의 경도가 비교적 높고 표면에 단단한 표면이 있는 경우, 컨벤셔널 밀링이 절삭 공구의 마모를 어느 정도 줄이고 가공 공정의 안정성을 확보할 수 있기 때문에 더 나은 선택이 될 수 있습니다. 그러나 일부 정밀 기계 부품 가공처럼 공작물 소재의 경도가 균일하고 표면 품질에 대한 요구가 높은 경우에는 클라이밍 밀링이 더 많은 이점을 제공합니다. 클라이밍 밀링은 표면 거칠기를 효과적으로 줄이고 공작물의 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다.
공작물의 형상과 크기 또한 중요한 고려 사항입니다. 얇고 긴 공작물의 경우, 클라이밍 밀링은 가공 과정에서 공작물의 변형을 줄이는 데 도움이 됩니다. 클라이밍 밀링의 수직 분력이 공작물을 작업대에 더 잘 눌러주기 때문입니다. 형상이 복잡하고 크기가 큰 일부 공작물의 경우, 작업대 이동 안정성과 절삭 공구 마모를 종합적으로 고려해야 합니다. 가공 과정에서 작업대 이동 안정성에 대한 요구 사항이 비교적 높은 경우, 기존 밀링이 더 적합한 선택일 수 있습니다. 절삭 공구 마모 감소 및 가공 효율 향상에 더 주의를 기울이고 가공 조건을 충족하는 경우, 클라이밍 밀링을 고려할 수 있습니다.
또한, 밀링 머신 자체의 기계적 성능도 클라임 밀링과 컨벤셔널 밀링의 선택에 영향을 미칩니다. 밀링 머신의 나사와 너트 사이의 간극을 0.03mm 미만과 같이 비교적 작은 값으로 정밀하게 조절할 수 있다면 클라임 밀링의 장점을 더 잘 활용할 수 있습니다. 그러나 밀링 머신의 기계적 정밀도가 제한적이고 간극 문제를 효과적으로 제어할 수 없는 경우, 작업대 이동으로 인한 가공 품질 문제 및 공구 손상을 방지하기 위해 컨벤셔널 밀링이 더 안전한 선택이 될 수 있습니다. 결론적으로, CNC 밀링 머신 가공에서는 최적의 가공 효과를 얻기 위해 특정 가공 요구 사항과 장비 조건에 따라 클라임 밀링과 컨벤셔널 밀링 중 적절한 밀링 방식을 합리적으로 선택해야 합니다.