밀링 101: 기술, 도구 및 기계

밀링 가공은 회전하는 멀티 블레이드 공구를 사용하여 밀링 머신에서 공작물을 절단하는 방법으로 평면과 홈을 가공하는 가장 기본적인 방법입니다. 밀링 가공 시 밀링 커터의 회전이 주 동작이며, 좌표 방향을 따라 밀링 커터 또는 공작물의 직선 운동 또는 회전 운동이 이송 동작입니다.

밀링 커터는 멀티 블레이드 공구로, 각 톱니는 선반 공구와 동일하며 밀링 가공 중에 여러 톱니가 절단에 참여합니다. 단일 치아의 경우 절단 특성은 기본적으로 선삭과 동일하지만 전체 도구의 절단 프로세스에는 고유 한 측면이 있습니다.

I. 밀링 개요

1. 밀링 처리의 특성

(1) 밀링 가공의 높은 생산성

밀링 중에 여러 개의 톱니가 절단에 참여하기 때문에 금속 제거율이 높고 각 톱니의 절단 공정이 불연속적이며 공구 본체가 상대적으로 크므로 방열 및 열 전달 조건이 더 좋고 밀링 속도가 더 빠를 수 있으며 다른 절단 매개 변수도 더 클 수 있으므로 밀링의 생산성이 매우 높습니다.

(2) 밀링 가공은 간헐적 절단입니다.

밀링 가공 시 각 톱니가 차례로 공작물을 안팎으로 절단하여 간헐적으로 절삭하고 각 톱니의 절삭 두께가 달라 절삭력의 변화가 크며 공작물과 톱니는 주기적으로 충격과 진동을 받습니다. 밀링은 진동과 불안정한 상태이므로 공작 기계와 고정 장치에 높은 강성과 진동 방지 기능이 필요합니다.

밀링의 열, 충격 및 진동은 공구 수명을 단축하고 가공의 표면 품질에 영향을 미칠 수 있으며, 일반적으로 밀링은 주로 황삭 및 반제품 가공 범주에 속합니다.

(3) 칩 유지 및 칩 제거 문제

밀링 커터는 멀티 블레이드 공구이므로 톱니의 칩 공간과 칩 고정 공간이 반 폐쇄되어 인접한 톱니 사이의 공간이 제한되어 있으므로 각 톱니에서 절단 된 칩을 수용 할 수있는 충분한 공간이 있어야하고 원활하게 제거 할 수 있어야합니다. 그렇지 않으면 공구 손상이 발생할 수 있습니다.

(4) 동일한 가공 표면을 다른 방법과 도구를 사용하여 밀링할 수 있습니다.

밀링 가공 시 동일한 형상의 가공 표면을 다양한 밀링 커터와 밀링 방법으로 가공할 수 있습니다. 예를 들어 평면을 밀링할 때 원통형 밀링 커터, 엔드 밀링 커터, 페이스 밀링 커터 등을 사용할 수 있으며, 클라임 밀링 또는 기존 밀링 방법을 채택할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 공작물 재료 및 기타 절삭 조건의 요구 사항을 충족하여 절삭 효율과 공구 수명을 향상시킬 수 있습니다.

2. 밀링 공정 범위

밀링 처리 범위는 그림 1에서 볼 수 있듯이 매우 넓습니다. 다른 밀링 유형 커터를 사용하여 평면, 계단면, 홈, 형상면 등을 가공할 수 있습니다. 또한 드릴, 리머, 보링 공구와 같은 홀 가공 공구를 밀링 머신에 설치하여 공작물에 구멍을 가공할 수도 있습니다.

a), b), c) 밀링 평면
d), e) 밀링 그루브
f) 밀링 단계
g) 밀링 T-슬롯
h) 밀링 슬롯
i), j) 밀링 모서리
k), l) 밀링 키웨이
m) 밀링 기어 톱니
n) 밀링 나선형 그루브
o) 곡면 밀링
p) 3차원 곡면 밀링하기

밀링은 공작물의 황삭 가공, 반정삭 또는 정삭 가공에 사용할 수 있습니다. 밀링 가공의 치수 공차 등급은 일반적으로 IT7~IT13이며, 밀링 가공의 치수 공차 등급은 표면 거칠기 Ra 값은 12.5 ~ 1.6μm입니다. 밀링은 단품 및 소량 생산뿐만 아니라 대량 생산에도 적합합니다.

3. 밀링 매개변수

밀링 가공 시 밀링 커터의 인접한 톱니에 의해 공작물에 연속적으로 형성되는 두 전이 표면 사이의 금속 층을 절삭층이라고 합니다. 밀링 파라미터에 따라 절삭층의 모양과 크기가 결정되며, 이는 밀링 공정에 큰 영향을 미칩니다.

밀링 커터에서 절삭 날의 다른 분포 위치에 따라 밀링은 주변 밀링과면 밀링으로 나눌 수 있습니다. 그림 2와 같이 밀링 커터의 원통형 표면에 톱니가 분포된 밀링을 주변 밀링이라고 하고, 밀링 커터의 끝면에 톱니가 분포된 밀링을 페이스 밀링이라고 합니다. 밀링 매개변수에는 다음과 같은 밀링 요소가 포함됩니다.

a) 주변 밀링
b) 페이스 밀링

(1) 밀링 속도 V_c

밀링 속도는 밀링 커터 회전의 선형 속도, 즉 주 동작 방향의 공작물에 대한 밀링 커터 절삭날에서 선택한 지점의 순간 속도를 의미하며 다음 공식으로 계산할 수 있습니다:

V_c=πdn/1000

어디

• V _c - 밀링 속도(m/min 또는 m/s);
• d- 밀링 커터 직경(mm);
• n- 밀링 커터 회전 속도(r/min 또는 r/s).

(2) 피드 속도

밀링 중에 이송 방향에서 공작물과 밀링 커터의 상대적인 변위를 이송 속도라고 하며, 세 가지 표현 방법이 있습니다:

1) 치아당 피드 f_z

밀링 커터의 각 톱니가 회전할 때 이송 방향에서 공작물에 대한 밀링 커터의 상대 변위(mm/z 단위로 측정)입니다.

2) 회전당 피드 f

밀링 커터가 한 바퀴를 완전히 회전할 때 이송 방향에서 공작물에 대한 밀링 커터의 상대 변위를 의미하며, mm/r 단위로 측정됩니다. 톱니당 이송량과 회전당 이송량의 관계는 다음과 같습니다:

f_z=f/z

여기서 z는 밀링 커터의 톱니 수입니다.

3) 피드 속도 V_f

단위 시간당 이송 방향에서 공작물과 밀링 커터의 상대 변위(mm/min 단위로 측정)입니다. 이들 간의 관계는 다음과 같습니다:

V_f=fn =f_zzn

여기서 n은 밀링 커터 속도(r/min)입니다.

(3) 축 방향 절단 깊이 a_p

밀링 커터의 축에 평행하게 측정된 커팅 레이어의 크기를 나타냅니다. 엔드 밀링의 경우_p 는 절단 층의 깊이이며, 주변 밀링의 경우 a_p 는 가공 중인 표면의 너비입니다.

(4) 방사형 절단 깊이 a_e

밀링 커터의 축에 수직으로 측정한 절단 레이어의 크기를 나타냅니다. 엔드 밀링의 경우 _e 는 가공되는 표면의 너비이며, 주변부 밀링의 경우 a_e 는 커팅 레이어의 깊이입니다.

II. 밀링 머신

밀링 머신에는 다양한 종류와 형태가 있으며, 그 중 리프팅 테이블 밀링 머신, 비리프팅 테이블 밀링 머신, 갠트리 밀링 머신이 기본 유형입니다. 다양한 가공 대상과 생산 유형에 적응하기 위해 로커 및 슬라이드 밀링 머신, 툴 밀링 머신, 프로파일 밀링 머신 등과 같은 많은 파생 밀링 머신이 개발되었습니다. 또한 드릴 밀링 머신, 크랭크 샤프트 밀링 머신 등과 같은 다양한 특수 밀링 머신이 있습니다. 다음은 일반적인 밀링 머신의 종류에 대한 간략한 소개입니다.

1. 리프팅 테이블 밀링 머신

이 유형의 공작 기계의 특징은 베드의 수직 가이드 레일을 따라 위아래로 움직일 수 있는 리프팅 테이블이 있고 작업대가 위치를 조정하고 상호 수직인 세 방향으로 이송 동작을 완료할 수 있다는 것입니다. 이 유형의 공작 기계는 주로 단일 부품 및 소량 생산에서 중형 및 소형 공작물을 가공하는 데 널리 사용됩니다. 일반적인 리프팅 테이블 밀링 머신에는 다음과 같은 유형이 있습니다:

(1) 수평 리프팅 테이블 밀링 머신

수평 리프팅 테이블 밀링 머신의 스핀들은 수평으로 배열되어 있으며, 그 외관과 구성 요소는 그림 3에 나와 있습니다. 베드 1은 주 동작의 속도 변화, 제어 메커니즘 및 스핀들 3을 포함하는 베이스 8에 고정되어 있습니다. 리프팅 테이블(7)은 베드의 수직 가이드 레일을 따라 상하로 움직이고, 새들(6)은 리프팅 테이블(7)에서 측면으로 움직이며, 작업대(5)는 새들에서 종방향 이송 동작을 수행할 수 있습니다. 리프팅 테이블, 작업대, 안장은 모두 빠르게 움직일 수 있습니다.

1-Bed
2-빔
3-스핀들
4-도구 사후 지원
5-워크테이블
6-새들
7-리프팅 테이블
8-Base

(2) 수평 범용 리프팅 테이블 밀링 머신

수평 범용 리프팅 테이블 밀링 머신과 수평 리프팅 테이블 밀링 머신의 차이점은 안장에 로터리 테이블이 있고 작업대가 로터리 테이블의 가이드 레일에서 세로로 이동한다는 것입니다. 로터리 테이블은 수직축을 중심으로 ±45° 범위 내에서 회전할 수 있어 밀링 머신의 기술 범위를 확장할 수 있습니다.

X6132 모델 밀링 머신은 일반적으로 사용되는 수평 범용 리프팅 테이블 밀링 머신이며 외관은 그림 4에 나와 있습니다. 이 공작 기계는 비교적 완벽한 구조, 넓은 범위의 속도 변화, 우수한 강성, 편리한 작동 및 세로 이송 간격을 위한 자동 조정 장치를 갖추고 있습니다.

1-Base
2인용 침대 본체
3-행잉 빔
4-나이프 바 브래킷
5-메인 스핀들
6-워크벤치
7-베드 안장
8-리프팅 테이블
9-로터리 테이블

(3) 범용 로터리 헤드 밀링 머신

범용 로터리 헤드 밀링 머신은 그림 5와 같이 수평 리프팅 테이블 밀링 머신과 구조적으로 유사합니다. 기본적으로 수평 밀링 머신이지만 슬라이드 2의 양쪽 끝에 전기 모터 1과 범용 수직 밀링 헤드 3이 설치되어 밀링 헤드를 어느 방향으로든 기울여 밀링 작업을 수행할 수 있습니다.

1-전기 모터
2-슬라이드
3-범용 수직 밀링 헤드
4-수평 메인 스핀들

(4) 수직 리프팅 테이블 밀링 머신

수직 리프팅 테이블 밀링 머신과 수평 리프팅 테이블 밀링 머신의 가장 큰 차이점은 그림 6과 같이 스핀들이 수직으로 배열되어 있다는 것입니다. 수직 리프팅 테이블 밀링 머신의 수직 밀링 헤드는 수직 평면에서 ±45° 범위 내에서 오른쪽 또는 왼쪽으로 회전하여 밀링 머신의 가공 범위를 확장할 수 있습니다.

1-밀링 헤드
2-메인 스핀들
3-워크벤치
4-새들
5-리프팅 테이블

2. 리프팅 테이블이 없는 밀링 머신

이 유형의 밀링 머신의 작업대는 고정된 베이스(직사각형 작업대)에서 세로 및 가로로만 이동하거나 수직 축을 중심으로 회전(원형 작업대)할 수 있으며, 기계의 메인 스핀들 박스에 의해 수직 조정 및 이송 동작이 완료됩니다. 리프팅 테이블 밀링 머신보다 강성과 내진동성이 우수하여 절삭량이 많은 가공에 적합합니다. 그림 7은 리프팅 테이블이 없는 밀링 머신의 모습을 보여줍니다.

a) 워크벤치 이동
b) 워크벤치 회전

3. 갠트리 밀링 머신

갠트리 밀링 머신은 주로 평면, 홈 등과 같은 다양한 대형 공작물 가공에 사용되는 대형 고효율 범용 밀링 머신입니다. 황삭 밀링, 반정삭 밀링 및 정삭 밀링도 수행할 수 있습니다. 그림 8은 갠트리 밀링 머신의 외관을 보여줍니다.

1-Bed
2, 8-수평 밀링 헤드
3, 6-수직 밀링 헤드
4열
5-크로스빔

공작 기계는 프레임 구조로 되어 있으며, 빔 5는 공작물의 높이에 맞게 기둥 4에서 위아래로 움직일 수 있습니다. 두 개의 수직 밀링 스핀들 박스(수직 밀링 헤드) 3과 6이 빔에 장착됩니다. 두 개의 수평 밀링 헤드 2와 8은 각각 두 개의 기둥에 장착되며 각 밀링 헤드는 주 동작 속도 변경 메커니즘, 스핀들 및 작동 메커니즘을 포함하는 독립적 인 구성 요소입니다.

플랜지형 메인 모터는 밀링 스핀들 박스 끝에 고정되어 있습니다. 작업대는 베드 1에서 세로로 수평으로 움직일 수 있습니다. 수직 밀링 헤드는 빔을 가로질러 수평으로 움직일 수 있고 수평 밀링 헤드는 기둥에서 위아래로 움직일 수 있습니다.

이러한 모든 동작은 이송 동작이거나 밀링 헤드와 공작물 사이의 상대적 위치를 조정하기 위한 빠른 위치 설정 동작일 수 있습니다. 스핀들은 스핀들 슬리브 내부에 장착되며 수동으로 확장 또는 축소하여 후방 절삭량을 조정할 수 있습니다. 7은 펜던트 버튼 스테이션입니다.

갠트리 밀링 머신은 여러 개의 밀링 헤드를 사용하여 공작물의 여러 표면을 가공하거나 여러 공작물을 동시에 가공할 수 있으므로 생산성이 매우 높으며 배치 및 대량 생산에 널리 사용됩니다.

III. 일반적인 밀링 머신 액세서리

1. 범용 분할 헤드

범용 분할 헤드는 밀링 머신의 가공 범위를 확장하는 데 사용되는 밀링 머신의 중요한 액세서리입니다(그림 9 참조). 밀링 머신에서 특정 공작물(예: 기어, 스플라인 샤프트, 나선형 홈이있는 공작물 등)을 가공 할 때 범용 분할 헤드가 사용되며 그 베이스는 밀링 머신 작업 테이블에 고정됩니다. 베이스에는 회전 본체가 있고 회전 본체의 측면에는 분할 판이 있으며 분할 판의 양쪽에 똑같이 분할 된 작은 구멍이있는 여러 개의 원이 있습니다.

1-Base
2면 샤프트
3-핸들
4-분할 스케일
5-분할 플레이트
6-센터 팁
7-스핀들
8-회전 바디

핸들을 돌리면 범용 분할 헤드의 내부 전달 메커니즘이 스핀들을 회전시킵니다. 스핀들은 회전 본체와 함께 -6°에서 90° 사이의 모든 각도로 회전할 수 있으므로 작업 테이블 표면을 기준으로 필요한 각도로 공작물을 기울일 수 있습니다. 스핀들의 앞쪽 끝에는 중앙 팁을 삽입할 수 있는 표준 테이퍼 구멍이 있으며, 외부에는 척, 다이얼 플레이트 및 콜릿 척을 장착할 수 있는 나사산이 있어 다양한 공작물을 고정할 수 있습니다.

핸들이 범용 분할 플레이트에서 돌려야하는 원과 구멍의 수는 공작물 가공의 필요에 따라 계산하여 공작물의 동일 또는 불평등 분할을 완료 할 수 있습니다. 공작물은 분할 헤드 스핀들의 중심 팁과 작업대에 장착된 심압대의 중심 팁 사이에서 지지되거나 그림 10과 같이 척을 사용하여 가공할 수 있습니다.

a) 긴 샤프트용 클램핑 방법
b) 베벨 기어의 클램핑 방법

또한 범용 분할 헤드의 측면 축과 작업대의 이송 나사 사이에 교환 기어 세트를 장착하여 범용 분할 헤드 스핀들의 회전이 작업대 이송 나사에 의해 일정한 변속비로 구동되므로 작업대의 종 방향 이송 동작과 범용 분할 헤드 스핀들의 회전 동작이 결합되어 나선형 홈 가공을위한 나선형 동작을 형성합니다.

2. 수직 밀링 헤드

수직 밀링 헤드(그림 11 참조)는 수평 밀링 머신에 장착되어 수평 밀링 머신이 수직 밀링 머신으로 작동하여 가공 범위를 확장할 수 있도록 합니다. 수직 밀링 헤드는 수직 평면에서 360° 회전할 수 있으며, 스핀들 회전 속도는 일반적으로 밀링 머신 스핀들의 회전 속도와 동일하며, 변속비는 1:1입니다.

3. 범용 밀링 헤드

범용 밀링 헤드(그림 12 참조)는 수평 밀링 머신에도 사용되며, 상호 수직인 두 평면에서 360° 회전할 수 있습니다. 따라서 밀링 헤드 스핀들을 작업 테이블 표면과 어떤 각도로든 형성할 수 있어 한 번의 클램핑으로 각도 요구 사항이 있는 다양한 표면의 밀링 가공을 실현할 수 있습니다. 스핀들과 밀링 머신 스핀들 사이의 전달 비율도 1:1입니다.

IV. 밀링 커터

1. 밀링 커터의 종류

밀링 커터는 다날 절삭 공구의 일종으로 종류가 매우 다양하며, 용도에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

(1) 평면 가공용 밀링 커터

1) 원통형 밀링 커터

수평 밀링 머신에서 비교적 좁은 평면을 가공하는 데 사용할 수 있습니다. 원통형 밀링 커터는 고속 공구강으로만 제작하거나(그림 13a 참조) 초경 인서트를 사용하여 제작할 수 있습니다(그림 13b 참조).

a) 통합형
b) 삽입 유형

밀링 중 안정성을 향상시키기 위해 나선형 톱니가 일반적입니다. 이 밀링 커터는 두 가지 유형이 있습니다. 거친 이빨 원통형 밀링 커터는 이빨 수가 적고 이빨 강도가 높으며 칩 공간이 넓고 재연삭 시간이 길어 거친 가공에 적합하고 미세 이빨 원통형 밀링 커터는 이빨이 많고 원활하게 작동하여 정삭에 적합합니다.

밀링 커터의 직경을 선택할 때는 밀링 커터 스핀들의 강성과 강도가 충분한지 확인해야 하며, 일반적으로 밀링 양과 밀링 커터 스핀들을 기준으로 밀링 커터 스핀들의 직경을 선택해야 합니다.

2) 페이스 밀링 커터

소구경 페이스 밀링 커터는 전적으로 고속 공구강으로 제작되고(그림 14a 참조), 대구경 페이스 밀링 커터는 용접 초경 커터 헤드로 조립되거나(그림 14b 참조) 기계적으로 클램핑된 인덱서블 초경 인서트를 사용합니다(그림 14c 참조). 초경합금 페이스 밀링 커터는 강성이 우수하고 효율이 높으며 가공 품질이 우수하여 평면의 고속 밀링에 적합하므로 널리 사용됩니다.

a) 일체형 커터날
b) 용접된 초경합금 커터날
c) 기계적으로 고정된 인덱서블 초경합금 커터날
1-커터 본체
2-포지셔닝 시트
3-포지셔닝 시트 클램프
4-커터날 클램프

(2) 그루브 가공용 밀링 커터

1) 3날 밀링 커터

3날 밀링 커터는 주 절삭날이 있는 원주 표면 외에도 양쪽 측면에 보조 절삭날이 있어 절삭 성능을 개선하고 절삭 효율을 높이며 공작물의 표면 거칠기를 줄입니다. 주로 그루브 및 스텝 표면 가공에 사용됩니다. 3날 밀링 커터는 그림 15와 같이 직선형 3날 밀링 커터, 스태거형 3날 밀링 커터, 인서트형 3날 밀링 커터로 나눌 수 있습니다.

a) 직선형 3날 밀링 커터
b) 엇갈린 톱니 3날 밀링 커터
c) 인서트 톱니 3날 밀링 커터

2) 톱날 밀링 커터

그림 16은 주로 공작물을 절단하거나 공작물의 좁은 슬롯을 밀링하는 데 사용되는 톱날 밀링 커터를 보여줍니다. 밀링 공정 중에 커터가 고정되는 것을 방지하기 위해 칼날의 두께는 가장자리에서 중앙으로 갈수록 줄어듭니다.

3) 수직 밀링 커터

그림 17은 손잡이가 달린 작은 직경의 원통형 밀링 커터와 유사한 수직 밀링 커터로, 홈 가공은 물론 템플릿을 사용하여 평평한 표면, 계단 표면 및 성형 표면을 가공하는 데 사용할 수 있습니다.

수직 밀링 커터의 직경이 작은 경우 생크는 직선으로 만들어지고 직경이 큰 경우 생크는 테이퍼로 만들어집니다. 수직 밀링 커터의 원통형 표면의 절삭 날은 주 절삭 날이고 끝면의 절삭 날은 보조 절삭 날인 중앙을 통과하지 않습니다. 작업 중 축 방향 이송 이동에는 적합하지 않습니다.

4) 키홈 밀링 커터

그림 18은 주로 샤프트의 키홈 가공에 사용되는 키홈 밀링 커터를 보여줍니다. 그림 18a에 표시된 키홈 밀링 커터는 수직 밀링 커터와 모양이 비슷하지만 톱니가 두 개뿐이고 끝면 절삭 날이 중앙까지 연장되어 있으며 끝면 절삭 날이 주 절삭 날이고 원주 절삭 날이 보조 절삭 날입니다. 따라서 양쪽 끝이 열려 있지 않은 키홈 가공 시 적절한 양의 축 방향 이송을 할 수 있습니다. 그림 18b에 표시된 키홈 밀링 커터는 샤프트의 반원형 키홈 가공에 특별히 사용됩니다.

a) 키홈 밀링 커터
b) 반원형 키 밀링 커터

5) 앵글 밀링 커터

그림 19는 주로 다음과 같은 용도로 사용되는 앵글 밀링 커터를 보여줍니다. 가공 홈 및 각도가 있는 경사진 표면. 그림 19a에 표시된 단일 각도 밀링 커터는 원뿔형 절삭날을 주 절삭날로, 끝면 절삭날을 보조 절삭날로 사용합니다. 그림 19b에 표시된 이중 앵글 밀링 커터는 양쪽 원추형 표면에 절삭날이 주 절삭날로 있습니다. 여기에는 대칭형 이중 앵글 밀링 커터와 비대칭형 이중 앵글 밀링 커터가 포함됩니다.

a) 단일 각도 밀링 커터
b) 더블 앵글 밀링 커터

(3) 성형 표면 가공용 밀링 커터

1) 성형 밀링 커터

성형 밀링 커터는 성형 표면 가공을 위해 밀링 머신에 사용되는 특수 공구로, 절삭날 모양은 공작물 표면의 윤곽 모양에 따라 설계됩니다. 생산성이 높고 공작물 모양과 크기의 호환성을 보장할 수 있어 널리 사용됩니다. 그림 20은 여러 유형의 성형 밀링 커터를 보여줍니다.

2) 몰드 밀링 커터

그림 21은 금형 캐비티 또는 볼록한 금형 성형 표면 가공에 사용되는 금형 밀링 커터로, 금형 제조에 널리 적용됩니다. 수직 밀링 커터에서 발전하여 주로 원추형 수직 밀링 커터, 원통형 볼 노즈 수직 밀링 커터 및 원추형 볼 노즈 수직 밀링 커터로 나뉩니다. 금형 밀링 커터의 유형과 크기는 공작물의 모양과 크기에 따라 선택됩니다.

a) 원추형 수직 밀링 커터
b) 원통형 볼 노즈 수직 밀링 커터
c) 원뿔형 볼 노즈 수직 밀링 커터

경질 합금 금형 밀링 커터는 담금질 후 경도가 65HRC 미만인 다양한 금형 가공을 위해 다이아몬드 파일과 연삭 헤드를 대체할 수 있으며 절삭 효율이 높습니다.

2. 밀링 커터 설치

스핀들에 밀링 커터를 설치하는 방법은 커터 본체의 구조에 따라 다릅니다.

(1) 홀 밀링 커터 설치

1) 커터 생크

홀형 밀링 커터는 일반적으로 그림 22a와 같이 커터 샤프트, 와셔, 잠금 키, 부싱 및 너트로 구성된 커터 생크를 사용하여 밀링 머신 스핀들에 장착합니다.

커터 샤프트의 직경 크기는 일반적으로 사용되는 밀링 커터의 내부 구멍에 따라 설계 및 제조되며 일반적으로 φ16mm, φ22mm, φ27mm, φ32mm, φ40mm 및 φ50mm 6 가지 유형으로 제공됩니다. 그림 22b는 부싱이 없는 커터 샤프트 유형을 보여주는데, 이 유형의 커터 샤프트를 사용할 경우 커터 샤프트의 목이 커터 생크 브래킷에 직접 지지되는 반면 이전 유형의 커터 생크는 부싱을 통해 커터 생크 브래킷에 지지됩니다.

2) 드로바

커터 생크를 스핀들에 장착한 후에는 사용하기 전에 드로바로 조여야 하며, 드로바의 모양과 사용법은 그림 23에 나와 있습니다.

3) 밀링 커터 설치

먼저 커터 샤프트를 스핀들 구멍에 삽입하고 드로바를 사용하여 조입니다. 밀링 커터의 위치를 결정하기 위해 커터 샤프트의 안쪽 끝에 적절한 길이의 와셔를 여러 개 설치합니다.

밀링 커터를 설치할 때 밀링 커터와 커터 샤프트 사이에 잠금 키를 놓은 다음 밀링 커터 외부에 적절한 길이의 와셔와 부싱을 설치하고 캔틸레버를 적절한 위치로 당겨서 캔틸레버에 커터 생크 브래킷을 장착하고 커터 생크 부싱과 일치시키고 (그림 22b에 표시된 커터 생크를 사용할 때는 커터 생크의 목이 커터 생크 브래킷의지지 구멍에 직접 삽입됨) 캔틸레버, 커터 생크 브래킷 고정 너트 및 커터 생크 너트를 조이십시오.

(2) 섕크 밀링 커터 설치

1) 테이퍼 섕크 밀링 커터 설치

테이퍼 샹크 밀링 커터의 테이퍼는 일반적으로 모스 테이퍼입니다. 밀링 커터 샹크의 테이퍼가 스핀들 구멍의 테이퍼와 일치하면 스핀들 구멍에 직접 설치할 수 있습니다. 밀링 커터 샹크의 테이퍼가 스핀들 구멍의 테이퍼와 일치하지 않으면 스핀들 구멍에 직접 설치할 수 없으며 중간 슬리브 전환을 사용하여 설치 한 다음 드로바로 조여야하며 설치 및 제거 프로세스는 그림 24a 및 b에 나와 있습니다.

a) 밀링 커터를 조입니다.
b) 밀링 커터를 분해합니다.
c) 드릴 척이 있는 직선형 생크 밀링 커터를 설치합니다.
d) 스프링 콜릿이 있는 직선형 생크 밀링 커터를 설치합니다.

2) 직선형 생크 밀링 커터 설치

밀링 커터에 직선 생크가 있는 경우, 그림 24c 및 d와 같이 드릴 척 또는 스프링 콜릿을 사용하여 설치해야 합니다.

(3) 카바이드 페이스 밀링 커터 설치

카바이드 페이스 밀링 커터의 고정 부분은 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 하나는 생크 구조이고 다른 하나는 슬리브 유형 구조입니다. 소구경 페이스 밀링 커터는 일반적으로 생크 구조로 만들어지며, 테이퍼 생크는 위치 지정 및 토크 전달을 위해 스핀들 테이퍼 구멍과 일치합니다. 생크 끝의 나사 구멍은 밀링 커터를 조이는 데 사용되며 설치 방법은 수직 밀링 커터와 유사합니다.

대구경 페이스 밀링 커터는 모두 슬리브 구조로 제작되며, 스핀들을 이용한 센터링 및 설치 방법은 세 가지 유형이 있습니다: 그림 25a는 밀링 머신 스핀들의 앞쪽 끝과 일치하는 커터 본체 끝면에 스톱을 설치한 경우, 그림 25b는 커터 본체 내부 구멍과 일치하는 스핀들 테이퍼 구멍에 센터링용 중심축을 설치한 경우, 그림 25c는 공구 센터링을 위해 조립 링 구조를 사용한 경우입니다. 공구를 스핀들에 배치한 후 나사로 스핀들에 고정합니다.

V. 밀링 가공 방법

1. 밀링 방법

적절한 밀링 방법을 채택하면 진동을 줄이고 밀링 공정을 안정화하며 공작물의 표면 품질, 밀링 커터의 수명 및 밀링 생산성을 향상시킬 수 있습니다.

(1) 엔드 밀링 및 주변 밀링

엔드 밀링은 주변 밀링에 비해 표면 거칠기 값이 더 작고 노동 생산성이 높을 가능성이 높습니다. 이는 엔드 밀링 시 더 많은 톱니가 밀링에 관여하여 절삭력의 변화가 적어 밀링이 더 안정적으로 이루어지기 때문입니다. 또한 주변 밀링에서는 주 절삭날만 작동하는 반면 보조 절삭날과 챔퍼링 팁은 연마 효과가 있습니다.

또한 엔드 밀링 시 스핀들의 강성이 우수하고 카바이드 인덱서블 인서트를 사용하기 쉬워 더 큰 절삭 파라미터와 높은 생산성을 제공합니다. 평면 밀링에서 엔드 밀링은 기본적으로 주변 밀링을 대체했지만, 주변 밀링은 형상 표면과 복합 표면을 가공할 수 있습니다.

(2) 클라이밍 밀링 및 기존 밀링

원형 밀링에는 클라임 밀링과 일반 밀링의 두 가지 방법이 있습니다.

1) 기존 밀링

그림 26a에서 볼 수 있듯이, 밀링하는 동안 절단 속도 밀링 커터가 공작물에 들어갈 때 공작물의 이송 동작 방향과 반대되는 방향이며, 이를 기존 밀링이라고 합니다.

a) 기존 밀링
b) 클라임 밀링

기존 밀링에서는 절삭 두께가 0에서 최대 값까지 점차적으로 증가합니다. 절삭 초기에 절삭 날의 무딘 반경의 영향으로 인해 톱니가 공작물 표면에서 미끄러지면서 압착과 마찰을 일으키고 어느 정도 미끄러진 후 톱니가 금속 층으로 절단 될 수 있습니다. 이로 인해 톱니가 마모되기 쉽고 공작물 표면에 심한 냉간 경화 층이 생성됩니다.

다음 톱니는 이전 톱니에서 생성된 냉간 경화 층에서 미끄러짐, 압착 및 마찰 과정을 반복하여 톱니 마모를 악화시키고 공작물의 표면 거칠기를 증가시킵니다. 또한, 톱니가 공작물을 절삭하기 시작하면 수직 밀링 구성 요소의 힘 F_z 가 아래쪽으로 향하고 나중에 밀링 커터가 일정 각도로 회전하면 수직 밀링 구성 요소 힘 F_z 은 위쪽에 있어 진동이 쉽게 발생하고 공작물을 들어올리는 경향이 있어 더 큰 고정력이 필요합니다.

기존 밀링에서는 종방향 밀링 구성 요소 힘 F_x 는 이송 방향과 반대 방향으로 나사 및 너트 접촉면을 항상 단단하게 유지하므로 작업대가 크리핑되지 않아 밀링 공정이 더 안정적입니다. 따라서 생산 과정에서 밀링 머신에 간격 조정 메커니즘이 없는 경우 일반적으로 기존 밀링이 사용됩니다.

2) 클라이밍 밀링

그림 26b에서 볼 수 있듯이 밀링 중에 밀링 커터가 공작물을 빠져 나올 때 절삭 속도의 방향은 공작물의 이송 동작 방향과 동일하며이를 클라임 밀링이라고합니다. 클라임 밀링에서는 기존 밀링에서 톱니의 미끄러짐 현상없이 절삭 두께가 최대에서 0으로 점차 감소하여 가공의 경화도가 크게 감소하여 가공 표면 품질이 향상되고 공구 수명이 길어집니다.

그림 26b에서 볼 수 있듯이, 상승 밀링에서는 다른 위치에서 치아에 작용하는 절삭력도 동일하지 않습니다. 그러나 어느 순간에든 수직 밀링 구성 요소의 힘 F_z 는 항상 공작물을 작업대 쪽으로 눌러 상하 진동을 방지하여 밀링이 비교적 안정적으로 이루어지도록 합니다.

반면에 세로 밀링 구성 요소 힘의 크기 F_x 는 순간마다 달라지며, 그 방향은 항상 이송 방향과 동일합니다. 작업대를 구동하는 나사와 너트 사이의 간격으로 인해 세로 구성 요소의 힘 F _x 가 작업대 아래 가이드 레일 쌍의 마찰력을 초과하면 밀링 커터로 인해 작업대가 나사를 오른쪽으로 움직이게 되어 작업대가 진동하게 됩니다.

절삭력의 지속적인 변화로 인해 작업대가 스크류와 너트의 간격 범위 내에서 세로로 앞뒤로 움직이고 이송이 고르지 않아 심한 경우 밀링 커터가 칩핑될 수 있습니다. 따라서 클라임 밀링을 사용하는 경우 밀링 머신 작업대의 이송 나사 너트 쌍에서 측면 간격을 제거하거나 다른 효과적인 조치를 취하는 메커니즘이 필요합니다.

X6132 범용 밀링 머신에는 클라임 밀링 간극 제거 메커니즘이 장착되어 있어 작업 테이블의 이송 나사 너트 쌍의 측면 간극을 제거하여 클라임 밀링 중 작업 테이블이 좌우로 움직이는 문제를 해결할 수 있습니다. 작업대의 움직임은 CNC 밀링 머신 는 대부분 볼스크류와 같은 다른 틈새 없는 전송 방식을 사용하므로 간극 문제를 고려할 필요가 없습니다.

(3) 대칭형 엔드 밀링 및 비대칭형 엔드 밀링

엔드 밀링에서는 밀링 커터와 공작물의 상대적 위치에 따라 그림 27과 같이 대칭 엔드 밀링, 비대칭 일반 밀링 및 비대칭 클라임 밀링으로 나눌 수 있습니다.

a) 대칭형 엔드 밀링
b) 비대칭 재래식 밀링
c) 비대칭 오르막 밀링

1) 대칭 엔드 밀링

밀링 공정 중에 페이스 밀링 커터의 축은 항상 밀링 아크 길이의 대칭 중심에 위치하며, 클라임 밀링의 상단 부분은 기존 밀링의 하단 부분과 동일합니다. 이 밀링 방법을 그림 27a와 같이 대칭 엔드 밀링이라고 합니다.

이 방법을 사용할 때 밀링 커터의 직경이 밀링 폭보다 크기 때문에 톱니가 공작물에 들어가고 나올 때의 절삭 두께가 0보다 크므로 이전 톱니에 의해 절단 된 냉간 경화 층에서 다음 톱니 절단을 피할 수 있습니다. 일반적으로 이 밀링 방법은 엔드 밀링에 자주 사용되며, 특히 경화강 밀링에 적합합니다.

2) 비대칭 재래식 밀링

페이스 밀링 커터의 축이 밀링 아크 길이의 대칭 중심 한쪽으로 오프셋되고 상승 밀링 부분이 기존 밀링 부분보다 큰 경우이 밀링 방법을 그림 27b와 같이 비대칭 상승 밀링이라고합니다. 이 밀링 방법의 특징은 커터 톱니가 더 작은 절삭 두께로 절삭하고 더 큰 절삭 두께로 절삭한다는 것입니다.

이러한 방식으로 절삭의 충격이 작아 비 합금강 및 고강도 저 합금강의 엔드 밀링에 적합하며이 절삭 방법은 대칭 밀링에 비해 공구 수명을 두 배 이상 늘릴 수 있습니다. 또한 커터 톱니의 접촉각이 더 크고 동시에 절단에 참여하는 톱니가 더 많기 때문에 절삭력의 변화가 적고 절삭 공정이 더 안정적이며 가공 된 표면의 거칠기 값이 더 작습니다.

3) 비대칭 재래식 밀링

페이스 밀링 커터의 축이 밀링 아크 길이의 대칭 중심 한쪽으로 오프셋되어 있고 기존 밀링 부분이 클라임 밀링 부분보다 큰 경우이 밀링 방법을 그림 27c와 같이 비대칭 기존 밀링이라고합니다. 이 밀링 방법의 특징은 커터 톱니가 더 큰 절삭 두께로 절삭하고 더 작은 절삭 두께로 절삭한다는 것입니다.

중간 강도와 높은 탄성 및 가소성을 가진 스테인리스 스틸과 같은 소재 가공에 적합합니다. 이는 상승 밀링 중 커터 톱니의 미끄러짐, 압착 현상과 가공 표면의 냉간 경화 정도를 줄일 수 있어 공구 수명 향상에 도움이 됩니다. 다른 일정한 조건에서 오프셋 거리를 적절히 선택하면 대칭 엔드 밀링에 비해 공구 수명을 두 배로 늘릴 수 있습니다.

2. 일반적인 표면의 밀링 방법

(1) 평평한 표면 밀링

수평 밀링 머신 또는 수직 밀링 머신에서 페이스 밀링 커터, 원통형 밀링 커터 또는 엔드 밀링 커터 등을 사용하여 평평한 표면을 밀링할 수 있습니다. 그림 28a와 b는 수평 밀링 머신과 수직 밀링 머신에서 페이스 밀링 커터로 평평한 표면을 밀링하는 모습을 보여줍니다.

a) 수평 밀링 머신에서 평평한 표면 밀링하기
b) 수직 밀링 머신에서 평평한 표면 밀링하기

(2) 경사진 표면 밀링하기

경사진 표면 밀링은 기본적으로 평평한 표면을 밀링하는 것이지만, 공작물이나 밀링 커터를 비스듬히 기울이거나 각진 밀링 커터를 사용해야 합니다.

1) 공작물을 기울여 경사진 표면 밀링하기

주로 선에 따라 경사진 표면을 밀링하고 바이스를 사용하여 경사진 표면을 밀링하는 것을 포함하며, 범용 로터리 테이블, 틸팅 웨지, 특수 고정 장치 등을 사용하여 경사진 표면을 밀링할 수도 있습니다.

• 선에 따라 경사진 표면 밀링, 그림 29와 같이 선을 그린 후 공작물은 경사진 표면 밀링용 바이스로 클램핑할 수 있습니다.
• 그림 30a는 바이스를 사용하여 경사진 표면을 밀링하는 방법으로 범용 바이스에 공작물을 장착하여 경사진 표면을 밀링하는 방법을 보여주고, 그림 30b는 수평 밀링 머신에서 일반적인 회전식 바이스를 사용하여 경사진 표면을 밀링하는 방법을 보여줍니다.

2) 밀링 커터를 기울여 경사진 표면 밀링하기

주로 페이스 밀링 커터를 사용한 밀링 경사진 표면과 엔드 밀링 커터의 원통형 절삭날을 사용한 밀링 경사진 표면을 포함합니다.

페이스 밀링 커터로 경사진 표면 밀링하기. 그림 31과 같이 수직 밀링 헤드의 스핀들에 페이스 밀링 커터를 장착한 후 수직 밀링 헤드의 스핀들을 비스듬히 기울이면 페이스 밀링 커터도 같은 각도로 기울어져 비스듬한 표면을 밀링할 수 있습니다. 틸팅 각도의 크기는 공작물의 가공된 표면에 따라 다릅니다.

엔드 밀링 커터의 원통형 절삭날로 경사진 표면 밀링. 수직 밀링 헤드가 회전하지 않을 때 공작물의 기준 표면이 작업 테이블 표면과 평행하면 엔드 밀링 커터의 원통형 절삭날로 밀링된 평평한 표면은 작업 테이블 표면과 수직이 됩니다. 수직 밀링 헤드를 특정 각도로 회전하면 그림 32와 같이 경사진 표면을 밀링할 수 있습니다.

3) 앵글 밀링 커터로 경사진 표면 밀링하기

그림 33a는 단일 앵글 밀링 커터로 경사진 표면을 밀링하는 작업 상황을 보여줍니다. 앵글 밀링 커터는 표준 각도(30°, 45°, 60° 등) 경사진 표면과 좁은 경사진 표면을 밀링하는 데만 적합합니다. 공작물에 두 개의 경사진 표면이 있는 경우, 그림 33b와 같이 두 개의 앵글 밀링 커터를 결합하여 밀링하여 생산성을 향상시킬 수 있습니다.

(3) 밀링 스텝 및 그루브

1) 단계 밀링

그림 34는 수평 밀링 머신에서 작은 크기의 스텝은 3면 커터로, 큰 스텝은 복합 커터로 밀링할 수 있는 스텝 밀링을 보여줍니다. 스텝 밀링은 직경이 큰 엔드밀이 자주 사용되는 수직 밀링 머신에서도 수행할 수 있습니다.

a) 3면 커터를 사용한 밀링 단계
b) 콤비네이션 커터를 사용한 밀링 단계

2) 직각 홈 및 키홈 밀링 가공

직각 홈은 관통 홈, 폐쇄형, 반폐쇄형으로 나뉩니다. 직각 관통 홈은 주로 수평 밀링 머신에서 3면 커터로 밀링하지만 수직 밀링 머신에서 엔드밀로 밀링할 수도 있습니다. 폐쇄형 및 반폐쇄형 홈은 그림 35와 같이 키홈 커터와 엔드밀로만 밀링할 수 있습니다.

다양한 변속기 샤프트에 설치되는 키용 홈을 키홈이라고 하며, 홈 바닥의 모양에 따라 평면 키홈과 반원형 키홈으로 나눌 수 있습니다. 평면 키홈 밀링은 기본적으로 샤프트의 직각 홈을 밀링하는 것입니다.

키홈을 밀링할 때는 키홈의 모양에 따라 커터를 선택해야 합니다. 축의 양쪽 끝이 닫혀 있거나 반닫혀 있는 원형 헤드 키홈은 주로 수직 밀링 머신 또는 키홈 밀링 머신에서 키홈 커터로 가공합니다. 관통 홈의 경우 수평 밀링 머신에서 3면 커터를 주로 사용하며, 반원형 키홈은 수평 밀링 머신에서 반원형 키홈 커터로 주로 밀링합니다.

수평 밀링 머신에서 가공할 때 커터가 공작물 위에 있어 작업자가 육안으로 검사하기 편리합니다. 또한 그림 36과 같이 커터 바 지지대에 센터를 설치하여 반원형 키 커터 앞쪽 끝의 중앙 구멍을 눌러 커터의 강성을 높일 수 있습니다.

3) 특수한 형태의 홈 밀링 가공

기계 제조에서 일부 부품에는 밀링 머신의 밀링 T-슬롯과 같은 특수한 모양의 홈이 있습니다. 밀링 단계는 그림 37에 나와 있으며, 수직 밀링 머신(또는 수평 밀링 머신의 3면 커터)으로 직각 관통 홈을 밀링한 다음 수직 밀링 머신의 T 슬롯 커터로 T 슬롯을 밀링하고 마지막으로 챔퍼링 커터를 사용하여 챔퍼링하는 것으로 시작됩니다.

그림 38은 기본적으로 T-슬롯 가공과 동일한 도브테일 슬롯 및 도브테일 블록이 있는 부품의 가공 방법과 단계를 보여줍니다. 첫 번째 단계는 엔드밀 또는 페이스밀로 직각 슬롯을 밀링하는 것이고(그림 38b 참조), 두 번째 단계는 도브테일 슬롯 또는 도브테일 블록을 도브테일 슬롯 커터로 밀링하는 것입니다(그림 38c 참조).