밀링에서 올바른 공구 경로를 선택하면 제조 공정을 어떻게 혁신할 수 있을까요? 공구 경로 선택은 가공된 부품의 정확도, 표면 품질 및 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 문서에서는 단방향 및 왕복에서 링 절삭에 이르기까지 다양한 공구 이송 방법을 살펴보고 선택에 영향을 미치는 요인을 강조합니다. 이러한 방법을 이해하면 가공 작업을 최적화하고 생산 결과를 개선할 수 있는 역량을 갖추게 됩니다. 올바른 공구 경로가 가공 전략을 어떻게 향상시킬 수 있는지 자세히 알아보세요.
현대 제조 기술의 발전과 함께 NC 가공 장비와 이를 지원하는 CAM 시스템은 널리 활용되고 발전했습니다.
장비의 가공 작업을 제어하는 핵심은 CAM 시스템에 의해 생성된 공구 경로(즉, 공구 워킹 모드)입니다.
이는 가공된 공작물의 정확도, 표면 거칠기, 전체 가공 시간, 공작 기계의 수명, 궁극적으로 생산 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.
이 게시물에서는 공구 이송 모드의 고유한 특성과 선택에 영향을 미치는 몇 가지 요인을 분석합니다. 밀링 공정에서 공정 방법과 공구 이송 모드를 비교하여 적절한 공구 이송 모드를 선택하는 데 참고할 수 있는 기준을 제시합니다.
NC 가공에서 "공구 경로 계획 모드"라는 용어는 공작물을 절삭하는 동안 공구의 경로를 계획하는 모드를 의미합니다.
동일한 부품을 가공할 때 다양한 절단 방법이 크기와 정확도 요구 사항을 충족할 수 있지만 가공 효율은 다를 수 있습니다.
공구 이송 방식은 단방향 나이프 워킹, 왕복 나이프 워킹, 링 커팅 나이프 워킹, 복합 나이프 워킹의 네 가지 그룹으로 분류할 수 있습니다. 후자의 범주인 복합 나이프 워킹은 앞의 세 가지 방법을 혼합한 것입니다.
이러한 방법은 단방향 또는 왕복 도구 걷기(라인이라고 함)를 사용합니다. 절단 도구 처리 전략 측면에서 걷기.
따라서 다양한 가공 전략에 따라 공구 이송 방법을 라인 절삭, 링 절삭 및 기타 특수한 방법으로 더 나눌 수 있습니다.
라인 커팅과 링 커팅은 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 라인 절단 가공을 사용하면 공작 기계의 이송 속도를 최대한 활용할 수 있으므로 링 절단 가공에 비해 절단 표면의 품질이 향상됩니다.
그러나 여러 개의 내부 윤곽을 형성하는 여러 개의 보스가 있는 복잡한 평면 캐비티를 가공할 때는 추가 공구 리프팅 작업이 필요할 수 있습니다. 이는 공구와 보스 사이의 간섭을 방지하거나 공구를 가공되지 않은 영역으로 되돌리기 위해 필요합니다. 공구를 가공 평면에서 특정 높이로 들어 올려 다른 공구 경로의 시작 부분으로 이동한 다음 절삭 공정을 계속해야 합니다.
선 절단의 공구 경로는 주로 고정된 방향에 평행한 일련의 직선으로 구성되므로 계산이 간단합니다. 이 방법은 간단한 캐비티 정삭 또는 여분의 재료를 제거하기 위한 황삭 가공에 이상적입니다. 그림 1 - 왕복 커터 레일에 그 예가 나와 있습니다.
그림 1 왕복 커터 레일
원형 절삭에서 공구는 닫힌 곡선 그룹으로 구성된 유사한 경계 윤곽을 가진 경로를 따라 이동합니다. 따라서 부품을 가공할 때 일관된 절삭 조건을 유지하는 데 도움이 됩니다.
그러나 링 절삭 계산은 현재 링 트랙 다이어그램을 구성하고 다음 링 트랙을 계산하기 위해 지속적으로 오프셋해야 하므로 복잡하고 시간이 많이 소요됩니다. 그럼에도 불구하고 그림 2 - 원형 커터 레일에서 볼 수 있듯이 복잡한 캐비티 및 표면 가공에 적합합니다.
그림 2 원형 커터 레일
가공 영역과 아일랜드의 크기 및 위치를 포함한 공작물의 형상과 모양은 변경할 수 없는 공작물의 고유한 특성입니다. 이러한 요소는 공구 이송 모드를 결정하는 데 중요한 역할을 하며 고려해야 할 기본 요소입니다.
공정 경로는 가공 목표를 달성하기 위한 직접적인 방법이며 절단 모드 선택의 주요 고려 사항입니다.
가공 영역의 순서, 아일랜드의 결합 및 분리, 황삭 가공, 반가공, 정삭 가공의 구분을 결정합니다.
원하는 결과를 얻을 수 있는 프로세스 경로에는 여러 유형이 있으며, 선택한 경로에 따라 도구 워킹 모드의 선택이 달라집니다.
공작물 재질도 공구 워킹 모드 선택에 영향을 미치는 요소입니다.
공작물 재료 자체는 가공의 직접적인 대상이지만 공구 워킹 모드에 직접적인 영향을 미치지는 않습니다. 그러나 공구 재료, 크기 및 가공 모드 선택에 영향을 줄 수 있으며, 이는 공구 워킹 모드에 간접적으로 영향을 줄 수 있습니다.
공작물 블랭크의 모양과 크기에 따라 공작물의 여러 부분에 걸친 가공 여유량 분포가 결정됩니다. 또한 선택적 블랭크가 있는 공작물의 경우, 다른 블랭크 크기와 모양을 사용하면 클램핑 모드와 가공 영역 분포에 따라 가공 전략에 영향을 미치고 다양한 공구 워킹 모드로 이어집니다.
공작물을 클램핑하고 고정하는 방법도 공구 보행 모드에 간접적으로 영향을 줄 수 있습니다. 여기에는 프레스 플레이트로 인한 새로운 "아일랜드" 생성, 고정력이 절삭 파라미터에 미치는 영향으로 인한 공구 워킹 모드의 변화, 진동이 공구 워킹 모드에 미치는 영향이 포함됩니다.
도구 선택에는 도구 재질, 모양, 길이, 톱니 수와 같은 요소가 포함됩니다.
이러한 매개변수는 공구와 공작물 사이의 접촉 면적과 빈도에 영향을 미치므로 단위 시간당 제거되는 재료의 양과 기계의 부하에 영향을 미칩니다. 또한 내마모성과 공구 수명에 따라 공구를 사용할 수 있는 시간이 결정됩니다.
공구 크기 또는 직경은 공구 이송 모드에 직접적인 영향을 미칩니다. 직경이 다른 공구를 선택하면 잔여 영역의 크기가 변경되고 가공 경로가 변경되며 공구 워킹 방식이 달라집니다.
밀링 가공에서 복잡한 평면 캐비티에 여러 개의 내부 윤곽을 형성하는 여러 개의 보스가 있는 경우, 라인 절삭 중에 추가적인 공구 리프팅 동작이 종종 발생하고 원형 절삭 시 가공 경로가 길어집니다. 이러한 동작은 절삭 효율을 크게 떨어뜨립니다.
이러한 발생 횟수를 최소화하기 위해 절삭 영역은 가공 요구 사항에 따라 여러 하위 영역으로 나뉩니다. 공구 리프팅 동작은 이러한 하위 영역 사이에서 발생합니다. 공구 워킹 모드에 따라 하위 영역을 결합하거나 분할하거나 무시할 수도 있습니다. 이렇게 하면 공구 리프팅 동작 횟수를 줄이고 가공 경로가 너무 길어지는 것을 방지할 수 있습니다.
또한 각 하위 영역에 가장 적합한 공구 워킹 모드를 선택하면 가공 효율을 향상시킬 수 있습니다.
공구 이송 모드를 선택할 때는 가공 시간과 가공 여유량의 균일성이라는 두 가지 요소를 고려해야 합니다.
일반적으로 원형 절단 방법은 공작물의 모양에 따라 결정되는 균일한 가공 공차 때문에 선호됩니다. 반면 선 절삭 방식은 가공 공차가 균일하지 않습니다. 이 경우 균일성을 확보하려면 원형 절삭 공구 경로를 경계선 주변으로 늘려야 합니다.
그러나 균일성 요구 사항을 무시하면 선 절삭 방식은 공구 경로 길이가 상대적으로 짧습니다. 반면에 불균일성 문제를 해결하기 위해 원형 절삭 공구 경로를 늘리면 특히 다중 섬 상황과 같이 경계가 긴 경우 총 가공 시간이 길어질 수 있습니다.
선 절단은 계산하기 쉽고 메모리가 덜 필요하지만, 공구를 더 많이 들어야 합니다. 반면 원형 커팅은 링 경계를 여러 번 오프셋하고 자체 교차하는 링을 제거해야 합니다.
공작물의 모양에 따라 가공 시 공구 경로가 결정됩니다.
가공 대상의 특성에 따라 공작물은 크게 평면형 캐비티와 자유형 표면의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
평면 캐비티는 일반적으로 라인 절삭을 사용하여 가공합니다. 이러한 유형의 공작물은 대부분 박스, 베이스 및 기타 부품과 같이 가공 공차가 큰 절삭 및 밀링 공정을 통해 만들어지기 때문입니다. 라인 커팅을 사용하면 공작 기계의 이송 속도를 최대한 활용할 수 있으므로 가공 효율이 향상됩니다. 또한 라인 커팅을 통해 생산되는 표면 품질은 링 커팅을 통해 생산되는 표면 품질보다 우수합니다.
반면에 자유형 표면은 일반적으로 링 절삭을 사용하여 가공합니다. 이는 이러한 표면이 대부분 일반 공정을 통해 주조되거나 성형되기 때문에 잔류물 분포가 고르지 않고 높은 정확도가 요구되기 때문입니다. 또한 링 커팅은 라인 커팅에 비해 표면 가공 특성이 더 우수하고 표면의 실제 모양에 더 근접할 수 있습니다.
부품 가공은 일반적으로 황삭 가공, 반정삭 가공, 정삭 가공의 세 단계로 나뉩니다. 이 구분은 가공 정확도를 보장하는 데 중요합니다.
전통적인 가공 방법에서는 각 단계 간의 경계가 명확합니다. 그러나 NC 밀링에서는 공작 기계가 여러 기능을 수행할 수 있기 때문에 이러한 경계가 명확하지 않을 수 있습니다. 또한 황삭 가공 중에 정삭 가공이 수행되거나 정삭 가공 후 황삭 가공 흔적이 남는 등 단계 간에 겹치는 부분이 있을 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 품질을 보장하기 위해 NC 가공에서 가공 단계를 나누는 것은 여전히 필요합니다. 그러나 클램핑 시간을 줄이고 공구 이동을 단순화하는 것이 목표이므로 각 단계의 가공 내용 결정은 기존 방법과 다를 수 있습니다.
황삭 가공의 주요 목적은 재료 제거율을 극대화하고 반정삭 가공을 위해 공작물의 기하학적 윤곽을 준비하는 것입니다. 따라서 레이어 절단에는 일반적으로 라인 절단 또는 복합 방법이 사용됩니다.
반정삭은 평평한 윤곽과 균일한 표면 마감 허용치를 만드는 것을 목표로 합니다. 이 단계에는 일반적으로 원형 절단 방법이 사용됩니다.
정삭 가공의 목표는 치수, 형상 정확도 및 표면 품질 요구 사항을 충족하는 공작물을 생산하는 것입니다. 공작물의 기하학적 특성에 따라 내부에는 라인 절삭을, 가장자리와 접합부에는 링 절삭을 사용합니다.
프로그래밍 중 공구 이송 모드를 결정할 때 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다:
평면형 캐비티의 경우 라인 절삭을 사용하여 가공 영역을 나누고 공구 리프팅 횟수를 최소화합니다. 반면 자유형 표면은 탄젠트 링의 형태로 근사화됩니다.
블랭크 형상 선택은 프로그래밍 선택에도 영향을 미칩니다. 블랭크 형상을 수정하면 클램핑하기 어려운 형상 가공을 클램핑하기 쉬운 라인 절삭 캐비티 가공으로 전환할 수 있습니다. 또는 자유형 표면 가공을 라인 절삭으로 변경하여 더 큰 여유량을 제거하여 가공 효율성을 개선할 수 있습니다.