밀링가공이란 ??

앞서 선반가공이 무엇인지 그 뜻과 종류에 대해 알아보았는데요, 오늘은 밀링가공이란 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

가공은 3D프린터와 마찬가지로 모형제작이나 시제품 제작에 많이 활용되는 기술로 적층가공방식이 발달하기 전에는 대부분의 시작품은 대부분 절삭 가공 방식을 활용해왔습니다.

1. 정의

밀링가공이란 선삭 가공과는 다르게 다수의 날을 공구로 사용하고,  공구가 회전하면서 가공하는 것으로 주로 평면 가공을 하는 평삭을 말합니다.

즉 가공하려 하는 가공물을 밀링커터, 엔드밀 등의 툴을 이용해 절삭하는 기계가 바로 밀링입니다.

절삭 날 하나 하나가 각각칩을 배출하기 때문에 가공 능률이 높은 가공이라고 할 수 있으며 워크면 위를 곧게 깎아내는 정면 깎기가 가장 일반적입니다.

 

밀링 머신(Milling Machine)은 원판 또는 원통체의 외주면이나 단면에 다수의 절삭날로 평면, 곡면 등을 절삭하는 기계를 말하며 선반과는 달리 커터날(엔드밀) 등이 회전합니다.  여러 가지 형태가 있으며 knee(니)형 밀링 머신을 주로 사용하며 X, Y, Z축이므로 3차원 가공이 가능합니다.

최근에는 초경합금의 발달로 각종 작업에 적합한 초경 밀링커터로 고속 또는 강력절삭을 할 뿐 아니라, 가공 정밀도 또한 매우 우수하고, 선반과 밀링이 합쳐진 기능을 가진 복합공작기계도 나오고 있는 추세입니다.

 

2. 밀링 머신 구조

① 니(knee) - 칼럼에 따라 상하이동 하며 이송 장치가 내장되어 있다.

② 칼럼 – 직구, 전동기, 변속 장치 내장되어 있다.

③ 추축 – 칼럼 상부에 장치된 축이다.

④ 테이블 – 니에 조립된 새들 위에 설치하며 새들의 미끄럼면에 따라 좌우로 이동한다.

⑤ 새들 – 니 상부에 조립돼 전후 미끄럼 운동을 한다.

⑥ 상부암 – 스핀들 상부 칼럼의 상부에 결합되며, 아버 지지 전후, 상하 이동이 가능하다.

3. 종류

밀링 머신은 가공 스핀들의 방향에 따라 체결하여 사용하는 공구과 가공형태가 달라집니다.

1) 수평 밀링 머신 : 주축 및 아버(Arver)가 수평으로 되어 있고, 이 주축에 아버와 밀링 커터를 설치해 절삭하는 방식입니다.

① 수평가공 – 플레인 커터를 이용한 가공

② 측면가공 – 측면 커터를 이용한 가공

③ 홈가공 – 슬로팅 커터를 이용한 가공

④ 절단 – 슬로팅 소를 이용한 가공

⑤ 총형가공 – 측면 커터를 이용한 가공

⑥ 나선홈 가공 – 블록커터를 이용한 가공

 

2) 수직밀링머신 : 주축이 테이블에 수직으로 되어 있으며 정면 밀링커터, 엔드밀 등을 주축의 스핀 들에 고정시켜 절삭하는 공작기계입니다.

① 측면가공 - 엔드밀을 이용한 가공

② 정면가공 – 정면 밀링 커터를 이용한 가공

③ 윤관가공 - 엔드밀을 이용한 가공

④ 더브테일가공 – 각 밀링커터를 이용한 가공

⑤ 키 홈 가공 – 엔트밀을 이용한 가공

⑥ 곡면가공 – 볼엔트밀을 이용한 가공

3) 만능밀링머신 : 수평밀링머신과 수직밀링머신을 겸용으로 사용할 수 있으며 여러 가지 부족장치를 사용해 평 기어, 베벨기어, 드릴, 구배, 분할 등의 특수 작업이 가능합니다.

구조는 수평 밀링머신과 같으나 새들과 테이블 사이에 회전판이 있어서 테이블을 회전시킬 수 있으며 수평 밀링머신 보다 광범위한 작업이 가능하다는 것이 특징입니다.

 

4) 생산형 밀링머신 : 대량생산에 적합하도록 기능을 단순화하고 자동화시킨 밀링으로 생산능률을 증가시키기 위해 주축 헤드 수에 따라서 단두형, 양두형 및 회전 테이블식으로 구분됩니다.

 

5) 플레너형 밀링머신 : 플라노 밀러라고도 하며 외견상으로 플레이너와 비슷하나 여러 개의 밀링커터를 사용하여 절삭하고, 길이가 긴 대형일감과 중량물의 절삭, 강력절삭에 적합합니다.

 

6) CNC머시닝센타 : 공작물을 기계 바이스 및 클램핑 공구를 자동 공구 교환장치인 메거진에 저장해 프로그램에 의해서 공구를 자동으로 교환하며 여러 종류의 작업을 연속적으로 수행하는 컴퓨터가 내장되어 수치제어하는 공작기계이다.

4. 특징

조작성이 좋으며 각종 부속장치를 설치해 광범위한 가공을 할 수 있어서 가장 많이 사용되고 있으며 일반적으로 큰 부품보다는 작은 부품의 가공을 대상으로 합니다.

제작 개수는 중량 생산 이하이며 절삭면이 많거나 복잡한 경우 알맞은 방법이라고 할 수 있습니다.

그리고 절삭에는 상향이냐 하향이냐에 따라 장단점이 있습니다.

 

1) 상향 절삭

<장점>

① 밀링 커터의 날이 일감을 들어 올리는 방향으로 작용해서 기계에 무리를 주지 않는다.

② 절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서 점점 증가하기 때문에 날이 부러질 확률이 적다.

③ 칩이 날을 방해하지 않고, 절삭된 칩이 가공된 면에 쌓이지 않아서 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화가 적다.

④ 커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반대라서 이송 기구의 백래시가 자연히 제거된다.

 

<단점>

① 커터가 일감을 들어 올리는 방향으로 작용해서 일감 고정이 불안하고, 떨림이 일어나기 쉽다.

② 커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 절삭되지 않고 마찰 작용을 하기 때문에 날의 마멸이 심하다.

③ 커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대라서 절삭 자취의 피치가 길고, 마찰 작용과 아울러 가공면이 거칠다.

④ 칩이 가공할 면 위에 쌓이기 때문에 시야가 좋지 않다.

2) 하향 절삭

<장점>

① 밀링커터의 날이 마찰 작용을 하지 않아 날의 마멸이 적고 수명이 길다.

② 커터 날이 밑으로 향해 있어 일감을 밑으로 눌러 절삭하기 때문에 일감의 고정이 간편하다.

③ 커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같아서 날 하나마다 자리의 간격이 짧고, 가공 면이 깨끗하다.

④ 절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓여 가공할 면을 잘 볼 수 있다.

 

<단점>

① 커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용해서 기계에 무리를 준다.

② 커터 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크기 때문에 날이 부러지기 쉽다.

③ 가공된 면 위에 칩이 쌓여 절삭열로 인한 치수 정밀도가 불량해질 염려가 있다.

④ 커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같아 백래시 제거 장치가 없으면 가공이 어렵다.

 

지금까지 밀링가공이란 무엇인지 종류와 특징에 대해 알아보았습니다.

3D프린터가 대중화되기 전에는 시제품 제작을 대부분 절삭가공방식으로 진행했기 때문에 현재도 많은 사람이 활용하고 있는데요, 시제품 제작의 다양한 방법 중 특징을 안다면 사용 용도와 목적에 따라 활용할 수 있겠죠?