5축 가공을 사용하면 여러 영역에서 이점을 얻을 수 있습니다. 장비, 공정 및 고정 장치, 특히 다음을 분석하여 이점을 얻을 수 있습니다. 절단 도구 그리고 절단 동작.
완전한 5축 가공으로만 완성할 수 있는 특정 기능 외에도 5축을 활용하는 선택적이고 단순화된 가공 프로세스도 있습니다. 여기에는 3축과 2축을 사용하거나, 때로는 3축만 사용하는 것이 포함되며, 특히 다양한 러핑, 준정삭 및 밀링 작업의 경우 그렇습니다.
일부 부품 피처는 쌍곡선 윤곽을 가지고 있으며 동시에 5개 축을 따라 이동합니다. 그러나 올바른 도구를 사용하고 적절한 일정한 절삭량을 유지하면 거의 모든 곡률을 효과적으로 가공할 수 있습니다.
5축 가공을 사용하는 주요 이점
분명한 것은 높은 정밀도와 뛰어난 표면 품질로 복잡한 3차원(양면) 부품 특징을 효율적으로 생산할 수 있는 능력입니다. 일반적으로 한 번의 설정과 최소한의 절삭 작업으로 절삭 시간이 크게 단축되고 공구 오버행은 가능한 한 짧게 유지됩니다. 금속 제거율이 종종 증가하고 공구 충돌 위험은 관리 가능합니다. 5축 가공, 동시 가공 및 3축+2축 가공의 경우 절삭 공구 및 공정 선택은 성공적인 결과를 얻는 데 중요한 요소입니다. 공정 선택은 3축+2축 가공보다 동시 가공에 더 중요한데, 전자가 덜 어렵고 3축 작업으로 처리할 수 있기 때문입니다.
5축 CNC 가공은 공작 기계가 5축으로 이동하여 3D 부품 모양을 생성할 수 있는 기능을 기반으로 합니다. 더욱이 진정한 5축 동시 가공은 회전 축을 따라 공구를 배치할 수 있을 뿐만 아니라 절삭 중에 공구를 이러한 축을 따라 공급할 수도 있음을 의미합니다. 피할 수 없는 결과는 공작 기계가 단일 설정에서 복잡한 부품 모양을 생산할 수 있다는 것입니다. 세 가지 기본 축(x, y 및 z) 외에도 두 개의 추가 축(b 및 c 또는 때로는 기계 구성에 따라 a 및 c)이 포함되어 z축을 중심으로 절삭하고 y축(또는 x 및 y)을 중심으로 회전합니다. 공작 기계 스핀들 또는 테이블이 각도로 고정되고 가공이 3축 모드로 수행되는 경우 3+2축 가공입니다. 공작 기계 관점에서 5축 가공을 얻는 방법에는 5축 가공 센터, 틸팅 테이블 배열 또는 스핀들 헤드 부착물을 통한 방법이 있습니다.
CoroMill Plura 솔리드 카바이드 엔드밀을 사용한 임펠러의 5축 가공
부품 표면에서 회전하는 공구에 의해 생성되는 텍스처가 주요 고려 사항입니다. 이러한 이유로 리드 각도와 공구 기울기 각도는 CAD-CAM 프로그램에 구현되며 클램핑 방법을 설계할 때 고려해야 합니다. 절삭 날의 주요 레이크 각도뿐만 아니라 공구 결합량과 여유 각도 크기도 백커팅을 방지하는 데 영향을 미칩니다.
리드 각도는 공구 중심선과 공구가 공급 방향으로 공작물에 접촉하는 지점에서 공작물 표면에 수직인 선 사이의 각도로 측정됩니다. 많은 경우 이 값은 일정하게 유지되고 사용된 공구에 권장되는 값과 일치하지만 CAM에서 허용하는 경우 프로그래밍을 통해 변경할 수 있습니다. 고정 리드 각도의 경우 공구는 전체 공급 방향으로 부품 표면에 대해 미리 정해진 각도로 기울어집니다. 리드 각도는 표면의 가장 작은 내부 반경과 공구의 유효 직경을 기준으로 합니다.
공구의 기울기 각도는 이송 방향에 수직인 평면을 기준으로 하므로 리드 각도와 달리 공구 중심선과 절단 시 표면에 수직인 선을 기준으로 측정됩니다. 각 지점에서 일정한 리드 각도는 곡선 및 오목한 부품 표면을 생성하는 데 필수적입니다. 스팟 밀링은 절삭 시간을 더 많이 소모하고 공구 수명을 단축할 수 있지만 오목하고 이중 곡선 표면을 얻는 안전한 방법입니다. 공구는 항상 필렛 반경에서 작업물과 접촉을 유지하며(접촉점의 위치는 특정 표면에 따라 공구 필렛 반경을 따라 다름) 연속 패스를 통해 3D 표면을 생성할 수 있습니다. 엔드밀을 사용한 스팟 밀링은 황삭, 준정삭 및 정삭 작업에 적합합니다.
사이드 밀링 공정
스팟 밀링보다 더 효율적이고 절삭 시간이 짧지만 어떤 면에서는 더 제한적입니다. 준정삭 및 정삭 작업에 가장 적합하지만 단일 곡선 및 볼록 표면에만 제한됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 사이드 밀링은 주로 도구의 측면으로 절삭하는 것을 포함하며 도구 반경(있는 경우)은 부품 모서리 반경만 생성합니다. 도구/부품 접촉 영역이 더 크기 때문에 더 많은 전력, 토크, 안정성, 칩 배출 및 기계 가동성이 필요합니다.
5축 가공을 위한 공구 선택은 부분적으로 적용되는 특정 밀링 방법(스팟 또는 사이드 밀링)에 따라 달라집니다. 사이드 밀링에는 솔리드 카바이드 엔드밀 또는 교환형 헤드 밀링 커터와 같이 충분히 긴 방사형 절삭 날이 있는 공구가 필요합니다. 이러한 밀링 커터는 직선형 또는 테이퍼형일 수 있으며 다양한 코너 반경을 가질 수 있습니다. 사이드 밀링에는 트로코이드, 슬라이스 또는 프로파일 밀링과 같은 여러 가지 기술이 있습니다. 테이퍼형 볼 엔드밀은 더 작은 피팅 반경이 필요한 볼 엔드밀보다 안정성이 더 높습니다.
트로코이드 밀링(3축 황삭 기술)에서 공구는 연속적인 나선형 공구 경로에서 절삭하고, 제한된 공간에서 방사형으로 공급하며, 높은 재료 제거율을 보입니다. 공구는 각 절삭과 함께 지속적으로 바깥쪽으로 이동하여 홈이나 윤곽을 형성합니다. 방사형 절삭 깊이가 작기 때문에 더 큰 절삭 깊이를 사용할 수 있으며 비교적 작은 절삭력이 생성됩니다. 슬라이싱(3축 반황삭/정삭 기술)은 부품 라운딩과 유사하며 일반적으로 고속의 동적으로 견고한 기계 공구가 필요합니다. 또한 절삭은 작은 방사형 절삭 깊이에서 여러 패스로 수행되므로 큰 반경에 더 큰 축 방향 절삭 깊이를 적용할 수 있습니다. 복사 밀링은 측면 표면만 사용하는 2D 절삭 프로세스이거나 공구 반경의 바닥 표면을 형성하는 3D 절삭 프로세스가 될 수 있습니다. 복사 밀링에는 또한 고속의 동적으로 견고한 기계 공구와 매우 높은 안정성이 필요합니다.
스팟 밀링용
부품 특징과 표면 품질 요구 사항에 따라 다양한 툴링 선택이 있습니다. 일반적으로 더 큰 개방형 표면의 경우 원형 인서트 밀링 커터 또는 볼 노즈 밀링 커터가 선호됩니다. 포켓의 경우 큰 툴 오버행이 있는 테이퍼 볼 노즈 밀링 커터가 종종 가장 좋은 선택이며, 모듈식 툴링 시스템이 제공하는 감소된 직경 어댑터는 툴 접근성이 필요할 때 최대의 안정성을 보장합니다.
거친 가공을 위한 공구 적용은 기계 공구 성능 및 부품 표면 요구 사항과 관련이 있으며, 더 큰 유효 공구 직경은 3축 가공에 적용될 수 있습니다. 준정삭의 경우 공구 경로 전략은 정삭 전략을 모방해야 하며, 일반적으로 5축 가공(때로는 3축 사용)에서 가장 효율적이어서 최상의 가공 결과를 얻습니다. 목표는 정삭 작업에 대한 균일한 가공 여유를 두는 것입니다.
마무리의 경우, 도구 선택은 필요한 표면 품질과 정확도 수준에 따라 달라지며, 이때 동시 5축 가공은 부품 특징과 마무리에 맞는 다양한 유형의 도구를 사용하여 최적화할 수 있습니다. 원형 인서트 엔드밀이 더 일반적으로 사용되고, 볼 노즈 엔드밀은 닫힌 포켓과 같이 더 까다로운 형태와 접근성이 필요한 절단에 적합합니다.
다양한 밀링 도구 범위
거친 가공과 마무리의 관여 정도에 따라 동시 및 3축 가공 작업에 적합합니다. 예를 들어, 대구경 원형 인서트 밀링 커터는 비교적 큰 반경 절삭을 사용하는 얕고 큰 표면에 적합합니다. 큰 코너 반경 또는 원형 노즈가 있는 원형 인서트 도구 또는 엔드 밀로 밀링할 때는 최대 성능과 가공 결과를 보장하기 위해 적절한 리드인 및 레이크 각도를 적용하는 것이 가장 좋습니다. 높은 이송 성능으로 이어질 수 있는 칩 얇아짐 효과는 고려해야 할 생산성 요인입니다.
볼 노즈 툴은 5축 포인트 밀링에 적합하지만 접근성과 축 자유도는 제한적입니다(3축과 2축). 예를 들어 부품 특징이나 고정구에 의해 제한됩니다. 이러한 툴은 일반적으로 솔리드 카바이드 엔드 밀 또는 교환형 헤드 밀링 커터로, 가공 시간이 짧고 높은 절삭 속도에서 효율성이 매우 높습니다. 물론 3축과 2축 가공 작업에도 적합합니다.
5축 가공 중 표면 품질
부분적으로는 공구 직경과 관련된 스테퍼오버의 문제입니다. 가공 시간과 표면 품질에 영향을 미치기 때문에 특정 응용 분야에서 중요한 요소입니다. 기존 프로파일 밀링용 볼 엔드 커터와 비교할 때 원형 인서트 밀링 커터를 사용하면 절삭 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 원형 인서트 밀링 커터의 경우 스테퍼오버와 직경의 관계는 최대 1:2이며, 더 큰 스테퍼오버는 가공 시간을 줄이면서도 더 높은 표면 마감을 남길 수 있습니다. 이와 관련하여 볼 엔드 커터는 동일한 생산성을 제공하지 않으며 가공 조건도 더 나쁩니다. 공구는 이빨당 이송과 절삭 폭에 따라 특정 높은 지점이 있는 표면을 형성하는 반면 절삭 깊이는 절삭력에 영향을 미치고 높은 공구 안정성이 필요합니다. 매끄럽고 균일한 표면 품질을 얻으려면 공구 경사, 이송 값, 절삭 방향 및 공구 클램핑을 최적화하여 최상의 균형을 달성해야 합니다.
요약하자면, 각 가공 방법과 도구 유형에는 고유한 장점이 있습니다. 올바른 도구 선택과 응용 프로그램 최적화는 더 많은 가공 가능성과 5축 가공 비용을 줄일 수 있는 기회를 제공할 수 있습니다. 또한, 우수한 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하면 오류 가능성을 크게 줄이고 공작 기계에서 새로운 프로그램을 테스트하는 데 귀중한 생산 시간을 낭비하지 않아도 됩니다.
