밀링, 밀링머신의 종류, 밀링 특징, 상향절삭, 하향절삭, 밀링 채터링, 밀링 분할법

<기출> 

• 17-2-1 밀링 고정구의 설계시 고려사항 7가지를 설명하시오
• 16-3-5 밀링가공에서 엔드밀 선정시 비틀림각, 날수, 홈깊이에 따른 각각의 선정방법에 대해 설명하시오 
• 13-2-1 밀링(milling)작업에서 상향밀링과 하향밀링의 차이점을 그림으로 그려서 설명하고, 각각의 장단점을 비교하시오

밀링머신이란?

1. 개요

 

1) 밀링머신의 정의

 밀링 머신은 주축에 고정된 밀링커터를 회전시키고, 테이블에 고정한 가공물에 절삭 깊이와 이송을 주어 가공물을 필요한 형상으로 절삭하는 공작기계 

밀링머신

 

2. 밀링 머신의 구성 

 

1) 기본 구성 

 일반적으로 사용하는 니 컬럼형 밀링머신 기준으로, 
기둥(column), 새들(saddle), 테이블(table), 니(knee) 등으로 구성되며, 테이블이나 바이스(vise)로 가공물을 고정하고 좌우, 전후, 상하로 이송하며 가공한다 

 

치공구 - 치수관리, 공작물치수관리(Dimensional Control)

치공구 기본 이론, 위치결정면, 위치결정구(locator), 클램프(clamp)

수평밀링머신

• 칼럼 : 기둥 역할, 변속기, 전동기 장착
• 주축(spindle) : 회전축, 절삭공구 결합하여 공작물 가공
• 니(knee) : column을 따라 위, 아래로 이송 (상하 운동 구현) 
• 테이블 : saddle의 면을 따라 양옆으로 이송 (좌우 운동 구현) 
• 새들(saddle) : 니 윗부분에 조립되어 앞뒤로 이송 (전후 운동 구현) 

수직밀링머신

 

2) 밀링머신  부속품 및 부속장치 

① 밀링 바이스 (milling vise)

밀링 테이블면에 T볼트로 고정하고, 소형가공물 고정시 사용. 회전바이스는 360도 회전이 가능하여 사용이 편리함 

만능바이스는 상하로 경사도 가능하며, 유압 바이스도 존재

수평 바이스와 회전 바이스

 

② 분할대 (indexing head) 

테이블에 분할대와 심압대로 가공물을 지지하거나, 분할대의 척에 가공물을 고정하여 사용 

 

③ 회전 테이블 

테이블 위에 설치해, 수동 또는 자동으로 회전시킴 

 

④ 슬로팅장치 (slotting attachment)

주축의 회전운동을 직선 왕복운동으로 변화시켜 키홈, 스플라인, 세레이션 등을 가공 

 

⑤수직 밀링 장치 (vertical milling attachment)

수직 밀링 장치는 수평 밀링머신이나 만능 밀링 머신의 컬럼면에 설치, 수직 밀링 가공이 가능하도록 하는 장치 

 

⑥ 래크 절삭 장치 (rack cutting attachment) 

밀링 머신의 컬럼에 부착, 래크 기어를 절삭할 때 사용

 

 

3. 밀링머신 분류 

 

1) 밀링 가공의 종류 

• 평면가공
• 단가공
• 홈가공
• 드릴링
• T홈 가공
• 더브테일가공
• 곡면절삭
• 보링

밀링가공의 종류, HRD

2) 밀링 머신의 종류 

• 수평밀링머신(horizontal miling machine) : 주축을 기둥 상부에 수평(지면, 혹은 베드와)으로 설치하고, 주축에 아버를 고정하고 회전시켜 가공물을 절삭 
• 수직밀링머신(vertical milling machine) : 주축헤드가 테이블면에 수직으로 구성, 주로 엔드밀을 사용 
• 만능밀링머신(universal milling machine) : 새들(saddle) 위에 선회대가 있어 일정한 각도로 테이블을 회전시킬 수 있음 (나선 홈 등을 가공할 수 있음) 
• 생산형 밀링머신(production milling machine) : 대량생산을 위해 보통 밀링 머신의 기능을 단순화 
• 플레이너형 밀링머신 (planer type milling machine) : 대형의 중량물 가공을 위한 밀링머신 
• CNC밀링머신 : NC코드로 공작기계를 자동 운전, 다품종 소량생산에 적절
• 머시닝센터 (MCT) : CNC밀링머신에 자동공구교환장치(ATC; Auto Tool Changer)가 부착된 기계
• 특수 밀링머신
  • 공구밀링머신 (tool milling machine)
  • 나사밀링머신 (thread milling machine)
  • 모방밀링머신 (copy milling machine) 

수평 밀링 머신, HRD

만능 밀링 머신, 네이버

플레이너 밀링머신

 

 

3) 밀링 커터의 종류

밀링 커터는 엔드밀, 정면밀링커터, T홈 밀링 커터, 더브테일 밀링커터, 수평밀링커터 (각종 커터) 등이 있음 

[절삭가공] 밀링 커터의 분류

밀링 커터의 종류

 

 

4. 밀링에 대한 고찰 

 

1) 밀링가공 떨림(chattering) 원인과 대책

떨림은 가공면을 거칠게하고, 커터의 수명을 단축시켜 생산 능률을 저하시킴 (셋팅 시간 및 빈도 증대)
떨림의 원인은 복합적이나, 일반적으로 밀링 강성, 커터 정밀도, 고정상태, 절삭조건, 백래시 등을 조절하면 떨림 감소가 가능 

(1) 밀링 채터링의 원인

• 기계 강성 부족
• 커터 정밀도 부족
• 일감 고정 부적절 
• 절삭 조건 부적절 

(2) 밀링 채터링의 대책 

• 일감 고정방법 개선
• 절삭속도, 이송 변화 
• 커터 날 수 , 비틀림각 재선정
• 커터의 고정구 및 고정방법을 개선
• 기계의 틈새를 최소화
• 일감과 커터를 컬럼에 가깝게 설치 

백래시 제거 장치 (고정 암나사 구조), HRD

 

 

2) 밀링 절삭 방법 : 상향절삭과 하향절삭

커터의 회전방향과, 가공물의 이송방향에 따라 상향절삭과 하향절삭으로 나눌 수 있음 

좌측이 상향절삭, 우측이 하향절삭, HRD

(1) 상향 절삭 (up cutting)

커터의 회전 방향과 가공물의 이송이 반대인 가공방법 

가공물을 들어 올리는 힘이 작용한다 

 

(2) 하향 절삭 (down cutting)

커터의 회전방향과 가공물의 이송이 같은 방향의 가공방법

가공물을 내려 누르는 힘이 작용한다 

구분	상향절삭	하향절삭
백래시	절삭에 별 지장이 없음	백래시 제거가 필요
기계 강성	강성이 낮아도 무방	가공시 충격이 있어(백래시의 영향이 있음) 높은 강성이 필요
가공물 고정	절삭력이 상향으로 작용 (들어올리는 힘)하여 고정이 불리	고정이 유리
공구 수명	공구 수명이 짧음 (마찰열로 마모가 빠름)	공수 수명이 김
마찰 저항	마찰 저항이 큼 (위로 들어올리는 힘 작용)	마찰력은 적으나 충격력이 작용 (chipping에 주의
표면거칠기	광택은 있으나, 전체적으로 하향절삭보다 나쁨	광택은 적으나, 회전 저항이 적어 표면 거칠기가 좋음

 

좌측이 상향절삭, 우측이 하향절삭

상향절삭의 경우 테이블의 이송 방향과 절삭력의 방향이 반대기 때문에, 테이블 너트와 이송 나사의 플랭크는 서로 밀어붙이는 형태가 됨(붙어있음). 따ㅏ라서 백래쉬가 절삭에 영향을 주지 않음 

반면에 하향절삭의 경우 테이블 이송방향과 절삭력 방향이 같으므로, 공작물에 절삭력을 가하면 백래쉬 양만큼 이송량이 급격하게 크게 되어 절삭 상태가 불안정하게 됨 

 

3) 분할가공

원주면을 필요한 수로 등분하거나, 원하는 각도로 분할, CNC를 사용하면서 사용 빈도가 거의 없다 

 

① 직접 분할법 (direct dividing method)

분할대 주축 앞면에 있는 직접 분할판을 이용, 24개의 홀이 있어 2, 3, 4, 6, 8, 12등분이 가능함

 

② 단식 분할법 (simple indexing)

분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할

분할 크랭크를 40회전 시키면 주축이 1회전 하는 원리를 이용 

단식 분할 기구

 

 

③ 차동 분할법 (differential indexing)

소수나, 특수한 수의 분할을 할때 사용

분할판은 인덱스 핸들의 회전에 따라 움직이고, 차동 변환 기어를 작동하여 나머지 회전을 조절

단식 차동 분할법과 복식 차동분할법이 있음

 

 

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고속 절삭

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