솔리드 초경 엔드밀 전통적인 EDM 공정을 대체하는 데 점점 더 중요한 역할을 해왔습니다. 특히 좁고 깊은 작업물 부품을 가공할 때 소구경 볼 엔드 밀과 둥근 모서리 엔드 밀이 주류 선택이 되었습니다. 이러한 도구는 최적화된 설계와 코팅 기술을 통해 절삭 저항을 효과적으로 줄일 뿐만 아니라 가공 효율성과 도구 수명을 크게 개선하며, 특히 고경도 재료의 심절삭에서 그렇습니다.
솔리드 초경 엔드밀
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최근 몇 년 동안, 기존의 EDM을 절삭으로 대체하는 추세가 점점 더 분명해졌고, 이러한 요구는 점차 좁고 깊은 부분을 작업물에서 절삭하는 방향으로 바뀌었습니다. 엔드밀을 사용하여 좁고 깊은 부분을 딥 컷할 때 적합한 주류 도구는 소구경 볼 엔드밀입니다. 그러나 효율적인 딥 컷을 위해 소구경 볼 엔드밀을 사용할 경우 다음과 같은 문제가 발생합니다(즉, EDM을 절삭으로 대체하는 데 문제가 있음).
- 절단 저항은 증가하기 쉽습니다.
- 중앙에서는 절삭속도를 높이기 어렵습니다(윗부분 중앙 가장자리가 쉽게 손상됩니다.
- 이론적인 절삭 잔류물이 있습니다(공구의 반경 방향 절삭량이 너무 클 수 없습니다).
소구경을 사용하는 경우 엔드밀 심절삭의 경우 공구 절삭날 전단의 절삭 저항이 너무 크면 진동이 발생하고 효율적인 절삭 조건에서 가공할 수 없어 가공 효율에 영향을 미칩니다. 절삭 저항의 관점에서 볼 때 볼 엔드밀과 R각 엔드밀을 비교하면 후자가 절삭날 접촉 면적이 작고 절삭 저항이 비교적 작습니다.
또한, 윤곽 절삭을 수행할 때 볼 엔드밀은 이론적인 절삭 잔류물이 있으며, 특히 절삭 속도가 낮은 엔드 끌 모서리는 쉽게 손상됩니다. 그러나 둥근 엔드밀은 일반적으로 가공 중에 일정한 절삭 표면을 형성할 수 있으므로 안정적이고 신뢰할 수 있는 가공의 이점이 있습니다.
가공 효율을 더욱 향상시키기 위해 역 테이퍼 설계를 채택했습니다. 이 설계는 절삭 공정 중에 공구가 구부러져 주변 모서리가 절삭 재료와 접촉하는 것을 방지하여 안정적인 가공을 달성할 수 있습니다. 또한 공구 코팅은 고경도 및 고내열성, 고내마모성을 갖춘 TH(TiSiN) 경질 코팅을 채택하여 고경도 재료의 직접 심절삭에 매우 적합합니다.
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홈을 효율적으로 가공하기 위해서는 XY 방향의 피치를 어느 정도 증가시킬 필요가 있습니다. 그러나 볼 엔드밀을 사용하여 가공하는 경우 절삭 속도를 높일 수 없는 중앙 모서리는 큰 하중을 받게 되며 절삭 조건을 낮춰야 합니다.
볼 엔드밀로 홈을 가공한 결과, 설정된 XY 피치가 증가하면 센터 에지의 손상 정도도 증가하는 것을 알 수 있습니다. 설정된 XY 피치가 감소하고 절삭 조건이 감소하면 센터 에지는 손상되지 않지만 전면 센터 끌 에지의 마모가 증가합니다. 심절삭 라운드 엔드밀로 홈을 가공한 결과, 절삭이 안정될 뿐만 아니라 마모가 감소하고 고경도(약 50HRC) 열간 단조 강철 공작물에 대한 홈 가공 효과가 좋습니다.
본 가공 사례에서는 볼 엔드밀과 비교하였을 때, 새로운 원형 엔드밀에 필요한 가공시간은 약 1/4정도 단축되었으며, 가공비용은 절반 이상 절감되었습니다.
깊은 씨의 사용 시간고경도 중대면
롱넥 엔드밀로 SKD11 냉간 가공 다이스강(60HRC)을 가공한 결과, 볼엔드 엔드밀의 주변 절삭날이 크게 손상된 반면, SAMHO 툴 딥 머시닝 라운드 엔드밀은 손상되지 않고 균일하게 마모되었습니다. 볼엔드 엔드밀의 절삭날 접촉 길이가 크기 때문에 절삭 저항도 크고 절삭 속도가 빠른 주변 절삭날이 쉽게 손상된다는 것을 추론할 수 있습니다. 이는 위의 경우와 동일하며 라운드 엔드밀은 분명한 장점이 있습니다.
동일한 가공 조건에서 SAMHO 도구의 원형 엔드밀과 다른 회사의 원형 엔드밀을 비교해보면 다른 회사에서 생산한 원형 엔드밀은 역원뿔형 디자인을 채택하지 않아 60HRC를 초과하는 고경도 재료의 가공 효과가 이상적이지 않습니다. SAMHO 도구의 신세대 심절삭 원형 엔드밀은 전방 사선형의 독특한 디자인을 채택하고 주변 절삭날은 점 접촉 절삭입니다. 직선 절삭 방식으로 고경도 재료를 가공할 때에도 절삭 저항이 매우 작고 가공 상태가 안정적입니다.
SAMHO 심절삭 라운드 코너 엔드밀의 가공 사례에서 이 공구는 특히 고경도 재료를 심절삭할 때 우수한 성능을 발휘한다는 것을 알 수 있습니다. 간단히 말해, 라운드 코너 엔드밀의 역할을 충분히 발휘함으로써 열처리 및 담금질된 재료에 홈을 직접 가공할 수 있습니다. 가공 공정이 단축되므로 가공 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 실험 결과 라운드 코너 엔드밀을 사용하면 가공 효율이 5배 이상 증가하고 가공 비용은 35%만큼 절감할 수 있음이 밝혀졌습니다.
고이송 러핑을 위한 인덱서블 코너 반경 엔드밀
멀티 에지 고이송 라운드 코너 엔드 밀
금형 산업은 일반적으로 효율적인 가공을 달성하기 위해 작은 절삭 깊이와 높은 이송 절삭 방법을 채택하지만, 시장 수요는 가공 효율의 추가 개선을 요구합니다. 이러한 요구에 부응하여 SAMHO Tools는 높은 이송 조건에서 높은 절삭 속도를 견딜 수 있는 다중 절삭 날 도구와 코팅을 개발했습니다.
멀티에지 고이송 라운드 코너 공구의 설계 개념은 이전의 블레이드 수 설계 방법을 기반으로 제한된 공구 외경 내에서 절삭날 크기를 줄이는 것이지만, 날의 강도는 낮추지 않는 것입니다. 고이송 라운드 코너 엔드밀의 주요 절삭날 반경은 R8로 설정됩니다. R8의 동일한 반경을 가진 원형 블레이드와 비교할 때 동일한 날의 강도를 가지고 있지만, 블레이드 면적을 최소화하여 멀티에지를 실현합니다. 과거에는 외경 φ32의 블레이드는 모두 2개의 블레이드를 가지고 있었지만, 멀티에지 고이송 라운드 코너 엔드밀은 최대 5개의 블레이드를 가지고 있어 이전 제품보다 2.5배 더 높습니다.
고이송 절삭 공구의 특성
과거에는 거친 가공에 사용되는 인덱서블 절삭 공구에 일반적으로 원형 블레이드가 장착되었습니다. 표면적으로는 큰 절삭 깊이를 달성하고 한 번에 많은 양의 재료를 제거할 수 있는 것처럼 보였습니다. 그러나 절삭 날과 가공되는 재료 사이의 접촉 길이가 직선 날 블레이드보다 길기 때문에 절삭 저항이 증가하여 고이송 절삭을 달성하기 어렵습니다. 또한 원형 블레이드는 공구 오버행이 긴 가공 상황에서 반경 방향 힘을 받아 공구가 구부러지고 진동하기 쉽습니다.
멀티 블레이드 고이송 라운드 코너 엔드밀의 절삭날은 공구 회전축 하단에 설계되어 절삭 저항이 주로 축 방향으로 작용합니다. 즉, 멀티 블레이드 고이송 라운드 코너 엔드밀이 긴 오버행을 가지고 있어도 진동하기 쉽지 않고 안정적인 가공을 달성할 수 있습니다. 동시에 블레이드를 소형화함으로써 절삭날 길이가 기존 고이송 절삭 공구보다 상당히 짧아 절삭 저항을 줄이고 멀티 블레이드를 통해 절삭력을 효과적으로 제어합니다.
작은 절삭 깊이와 큰 공급 가공의 장점
작은 절삭 깊이와 큰 이송 가공은 대형 이송 도구의 적용 조건입니다. 그 장점은 큰 재료 제거율과 높은 가공 효율성입니다. 큰 절삭 깊이를 가진 고효율 가공과 비교할 때, 절삭 깊이가 감소하면 공작 기계 테이블의 최대 이송 한계 내에서 고효율 및 빠른 이송 가공을 수행할 수 있습니다.
원형 블레이드를 사용하여 절삭 깊이를 늘려 가공 효율을 개선할 경우 가공 후 공작물에 상당한 절삭 잔여물이 남아 후속 정삭 공구의 가공 부하가 증가합니다. 거친 효율은 매우 높지만 후속 공정의 가공 효율을 떨어뜨립니다. 반면 작은 절삭 깊이와 큰 이송 가공을 사용할 경우 거친 잔여물이 감소하고 최종 정삭 모양에 더 가까워져 후속 공정에서 정삭 공구의 부하가 줄어들어 거친 정삭과 정삭의 효율성을 동시에 개선하고 안정적이고 신뢰할 수 있게 효율적인 가공을 달성할 수 있습니다.
슈퍼 윤활성 HG 코팅
위에서 언급했듯이 절삭날 형상을 개선하고 절삭날 수를 늘려 가공 효율을 개선하는 동시에, 공구 회전 속도를 높이고 절삭 속도와 이송 속도를 높이면 가공 효율을 더욱 개선할 수 있습니다. 그러나 절삭 속도가 현재 절삭 속도보다 높을 경우 현재 공구 코팅은 절삭으로 인해 발생하는 고온과 고압을 견딜 수 없습니다.
따라서 우리는 절삭날에 대한 작은 절삭 깊이와 고이송 절삭의 영향을 다시 인식하고 고속 절삭에 필요한 성능, 즉 고온에서도 고이송 절삭으로 인해 발생하는 칩과 공구 사이의 마찰을 억제할 수 있는 윤활 성능을 결정했습니다. 이러한 이유로 Samho Tools는 매우 강력한 윤활성을 가진 일련의 티타늄 복합 코팅을 성공적으로 개발했습니다. 효율적인 가공에 사용할 수 있는 이 새로운 성능 HG 코팅은 크레이터 마모와 플랭크 마모를 효과적으로 줄이고 모서리 접착을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
낮은 마찰 계수, 높은 경도 및 높은 인성을 갖춘 HG 코팅
HG 코팅은 티타늄과 알루미늄 화합물에 자체 윤활 재료를 추가하고, 절삭 열을 사용하여 코팅 표면에 얇은 산화막을 형성할 수 있습니다. 이 산화막은 윤활 성능을 개선하고, 절삭 온도 상승을 제어하며, 동시에 절삭 날과 가공 중인 작업물 간의 친화력을 감소시켜 절삭 날의 접착을 억제할 수 있습니다. HG 코팅의 경도는 가장 높은 경도를 가진 TiSiN 코팅과 비슷합니다. 높은 경도는 고속 및 고효율 가공 환경에서 절삭 날 마모를 방지하여 공구의 수명을 크게 연장할 수 있습니다.
세라믹 하드 코팅은 밀링에 고유한 간헐적 절삭으로 인한 열 균열을 효과적으로 방지하기 어렵지만 HG 코팅은 인성이 크게 향상되어 칩핑 저항성이 높습니다. JHG 코팅은 윤활성, 내마모성, 칩핑 저항성을 갖춘 차세대 코팅임을 알 수 있습니다. 동일한 블레이드 수와 서비스 수명의 전제 하에 이전 코팅과 비교하여 절삭 속도를 40%만큼 높였습니다.
다중 블레이드, 고이송 원형 엔드밀의 고속 절삭 예
최신 CNC 가공 센터 공작 기계(절삭 이송 속도는 최대 50m/min에 도달할 수 있음)에서 멀티 블레이드 고이송 라운드 엔드 밀과 HG 코팅 인서트를 사용합니다. 가공에 사용되는 고속 CNC 가공 센터는 아직 국내외에서 널리 사용되지 않습니다. 현재 일반적으로 사용되는 절삭 이송 속도가 10~20m/min인 고속 CNC 가공 센터와 비교하면 가공 효율을 2.5~5배 높일 수 있습니다. 차세대 멀티 에지 고이송 반경 엔드 밀은 기존 고속 CNC 공작 기계의 기능을 극대화할 수 있습니다.
솔리드 카바이드 엔드밀과 인덱서블 라디우스 엔드밀은 정밀 설계와 첨단 코팅 기술을 통해 절삭 성능과 가공 효율성을 크게 개선했습니다. 고경도 재료의 심절삭이든 작은 절삭 깊이와 높은 이송을 사용한 러핑 응용 분야이든 이러한 도구는 고유한 장점을 입증했으며 금형 산업에 보다 효율적이고 안정적인 가공 솔루션을 제공했습니다.
