엔드 밀링 비트: 유형, 재료, 코팅 및 올바른 비트 선택 방법

잘못된 엔드밀은 성능이 저하될 뿐만 아니라 실패합니다. 알루미늄용 4날 사각 엔드밀을 선택하면 첫 번째 패스가 완료되기 전에 플루트가 막히고 열이 발생하며 표면 마감이 손상됩니다. 결정은 형상, 모재 재질, 플루트 수 및 코팅으로 귀결되며 이러한 각 요소는 절단 대상에 따라 달라집니다. 이 가이드에서는 처음부터 작업에 적합한 도구를 찾을 수 있도록 자세히 설명합니다.

엔드 밀링 비트란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

엔드 밀링 비트는 주변 및 단면 절단을 통해 재료를 제거하기 위해 CNC 기계 및 수동 밀에 사용되는 다중 플루트 로터리 커터입니다. 축 방향으로만 절단하는 드릴 비트와 달리 엔드밀은 측면과 바닥을 동시에 절단하므로 슬로팅, 프로파일링, 포켓팅 및 윤곽 가공에 매우 다용도로 사용할 수 있습니다.

스핀들이 회전함에 따라 각 플루트가 가공물과 맞물려 칩을 절단합니다. 이러한 칩은 플루트 홈을 따라 위로 이동하여 절단 영역에서 멀어집니다. 플루트 수, 나선 각도 및 절삭날 형상에 따라 공구가 재료를 얼마나 적극적으로 제거하고 어떤 종류의 마무리를 남기는지가 결정됩니다.

대부분의 최신 엔드밀은 센터컷팅 , 이는 끝면과 주변부에 절단 형상이 있음을 의미합니다. 이를 통해 재료에 직접 들어갈 수 있습니다. 이는 공작물 중간에서 절단을 시작해야 하는 포켓 작업에 중요한 기능입니다.

엔드 밀링 비트의 유형

올바른 엔드밀 형상을 선택하는 것이 첫 번째 결정이며 이는 전적으로 절단해야 하는 형상의 모양에 따라 결정됩니다.

스퀘어 엔드밀 대부분의 밀링 작업에 대한 기본 선택입니다. 바닥이 평평한 슬롯, 어깨가 사각형인 포켓, 깔끔한 스텝다운을 생산합니다. 어떤 프로필이 필요한지 확실하지 않은 경우 여기에서 시작하세요. 날카로운 모서리는 스톡 제거에 효율적이지만 동일한 선명도가 단단하거나 단속적인 절단에서는 칩이 생길 수 있습니다.

3D 윤곽 및 조각된 표면의 경우, 볼 노즈 엔드밀 필수 불가결합니다. 반구형 팁은 평평한 지점 없이 곡선과 복잡한 윤곽을 추적합니다. 이는 몰드 및 다이 작업뿐만 아니라 필렛이나 조각된 프로파일이 있는 모든 부품에도 적합합니다. 단점은 끝 부분의 커팅 속도가 0에 가까워진다는 것입니다. 즉, 볼의 중심이 천천히 커팅되고 얕은 패스에서 목격자 표시가 남을 수 있다는 의미입니다.

코너 반경 엔드밀 차이를 나누세요. 사각 엔드밀처럼 바닥이 편평하지만 각 모서리에 작은 반경(일반적으로 0.1mm~3mm)이 연마되어 있습니다. 이 반경은 날카로운 모서리의 응력 집중 지점을 제거하고 공구 수명을 눈에 띄게 연장하며 설계가 허용할 때마다 지정할 가치가 있습니다. 수명 향상이 중요하기 때문에 표준 포켓 가공에도 코너 반경 밀을 기본으로 사용하는 작업장이 많습니다.

대량의 재료를 빠르게 제거해야 할 때, 공격적인 연삭을 위한 4날 황삭 엔드밀 작업을 위해 특별히 제작되었습니다. 톱니 모양 또는 파형 절삭날은 칩을 더 짧은 세그먼트로 분할하여 절삭력을 줄이고 동일한 스핀들 조건에서 표준 엔드밀보다 더 깊은 반경 방향 맞물림을 허용합니다. 이를 사용하여 블록을 빠르게 황삭한 다음 최종 패스를 위해 마무리 엔드밀로 전환하십시오.

테이퍼 엔드밀 형상에 구배(금형 캐비티, 다이 벽, 테이퍼 구멍)가 필요할 때 사용됩니다. 테이퍼 각도는 도구에 연마되어 모든 패스가 일관된 구배면을 생성합니다. 모따기 밀 고정된 각도로 경사진 모서리를 자르고, 드릴 밀 단일 공구에 플런지 드릴링과 주변 밀링을 결합하여 드릴된 입구에서 포켓을 시작해야 할 때 공구 교환을 절약할 수 있습니다.

초경과 HSS: 올바른 재료 선택

기판 재료에 따라 도구의 경도, 강성 및 내열성이 결정됩니다. 오늘날 대부분의 CNC 작업에서 그 선택은 다음과 같습니다. 솔리드 카바이드 — 그리고 정당한 이유가 있습니다.

솔리드 초경 엔드밀은 고속도강보다 훨씬 더 단단하므로 절삭 부하 시 팁의 편향이 적습니다. 이러한 강성은 치수 정확도와 표면 마감으로 직접적으로 해석됩니다. 또한 초경은 HSS보다 훨씬 높은 온도에서도 경도를 유지하므로 절삭날이 부드러워지지 않고 더 높은 표면 속도에서 작동할 수 있습니다. 강철이나 스테인리스를 절단하는 생산 환경에서 초경 공구는 일반적으로 HSS보다 5~10배 더 오래 지속됩니다.

HSS는 주로 스핀들 속도가 제한된 수동 밀에서, 초경 비용이 정당화되지 않는 목재나 플라스틱과 같은 부드러운 소재에, 진동이나 단속적인 절단으로 인해 초경 날이 부서지는 상황에서 여전히 자리를 잡고 있습니다. 코발트 HSS(M42)는 온도 범위를 다소 확장하여 구형 장비의 스테인리스강에 유용합니다.

까다로운 CNC 애플리케이션의 경우 당사의 전체 제품군을 찾아보십시오. 솔리드 카바이드 end mills for a full range of milling applications — 범용 범용 커터부터 알루미늄, 스테인리스, 티타늄, 경화강에 최적화된 소재별 설계까지.

플루트 수와 컷에 미치는 영향

플루트 수는 칩 제거, 표면 조도 및 실행할 수 있는 이송 속도의 세 가지에 영향을 미칩니다. 잘못하면 칩이 다시 절삭에 들어가거나 필요한 것보다 느리게 작동하게 됩니다.

실제 규칙: 부드러운 소재의 경우 플루트 수가 적음 칩이 크고 탈출할 공간이 필요한 곳, 단단한 재료를 위한 더 많은 플루트 칩이 작고 회전당 맞물리는 절삭날이 더 많아야 하는 경우. 높은 이송률로 알루미늄 4플루트 엔드밀을 작동하는 것은 칩 재절삭 및 공구 고장의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다. 즉, 칩이 제거되기 전에 플루트가 단단해집니다.

플루트가 많을수록 각 회전마다 더 많은 모서리가 맞물리므로 날당 동일한 칩 부하에 대해 IPM에서 더 높은 이송 속도를 실행할 수 있습니다. 이것이 바로 5플루트 및 6플루트 엔드밀이 스핀들 속도를 변경하지 않고도 강철 마감 처리량을 늘릴 수 있는 이유입니다. 간단히 날당 맞물림을 곱하면 됩니다.

공구 수명을 연장하는 코팅

코팅은 도구의 형상을 변경하지 않으며 열과 마찰에 따른 표면의 반응 방식을 변경합니다. 올바른 코팅은 특정 소재의 공구 수명을 두 배 또는 세 배로 늘릴 수 있습니다. 잘못된 것은 실패를 가속화할 수 있습니다.

AlTiN(알루미늄 티타늄 질화물) 철금속을 위한 주력 코팅입니다. 고온에서 표면에 단단한 알루미나 층을 형성하며 실제로 가열될수록 단단해집니다. 따라서 높은 스핀들 속도로 경화강, 스테인리스, 주철을 건식 가공하는 데 이상적입니다. 알루미늄에서는 성능이 좋지 않습니다. 코팅의 알루미늄 함량은 가공물 재료에 결합되어 구성인선을 유발할 수 있습니다.

TiN(질화티타늄) 친숙한 금색의 범용 코팅입니다. 표면 경도를 높이고 다양한 재료의 마찰을 줄입니다. 고온 응용 분야에서 AlTiN만큼 공격적이지는 않지만 대부분의 일반 강철 및 주철에 대한 비코팅 초경에 비해 견고한 업그레이드입니다.

TiSiN(티타늄 실리콘 질화물) 매우 단단한 재료를 위해 설계되었습니다. 온도가 극한인 곳에서 50HRC 이상을 가공합니다. 매우 높은 경도와 뛰어난 내산화성을 결합하여 금형강 및 항공우주 합금에 적합한 선택입니다.

에 대한 알루미늄 및 비철 재료 , AlTiN을 피하세요. 대신 ZrN(질화지르코늄) 코팅이나 DLC(다이아몬드 유사 탄소)를 찾으십시오. 둘 다 알루미늄과 반응하지 않으며 구성인선을 방지하는 데 필요한 저마찰 표면을 제공합니다. 코팅되지 않은 광택 초경은 코팅 옵션을 사용할 수 없는 경우 알루미늄에서도 잘 작동합니다.

일반적으로 경철 금속의 건식 절단 → AlTiN; 일반강 → TiN; 매우 단단한 금형강 → TiSiN; 알루미늄 및 구리 → ZrN 또는 코팅되지 않음.

피삭재 재질별 엔드밀 비트 선택

모든 가공물 재료는 경도, 열 전도성, 칩 거동, 공구 재료와의 반응성 등 다양한 과제를 제시하며 모두 최적의 엔드밀 설계를 변화시킵니다. 도구와 재료를 일치시키는 방법은 다음과 같습니다.

알루미늄 합금 부드럽지만 구성인선으로 악명 높습니다. 알루미늄이 공구에 달라붙어 점차적으로 절삭날 형상을 파괴합니다. 연마된 포지티브 경사각과 대형 칩 걸릿이 있는 2플루트 또는 3플루트 엔드밀을 사용하십시오. 높은 나선 각도(45° )로 칩 배출이 향상됩니다. 생산 작업을 위해서는 당사를 탐색하십시오. 알루미늄 합금 절단을 위해 특별히 제작된 초경 엔드밀 — 높은 표면 속도에서 접착을 방지하는 최적화된 형상과 코팅이 특징입니다.

스테인레스 스틸 즉, 깨끗하게 절단하기보다는 자리에 있거나 문지르는 도구가 바로 앞에 있는 재료의 경도를 즉시 증가시킵니다. 포지티브 경사형 형상의 날카롭고 견고한 엔드밀을 사용하고 어떠한 경우에도 마찰을 피하십시오. 적절한 절삭유를 사용하여 작동하고 절삭 도중에 이송 속도가 0으로 떨어지지 않도록 하십시오. 우리의 스테인리스강 가공에 최적화된 엔드밀 마찰보다는 절단되는 형상으로 설계되어 304, 316 및 이중 등급의 수명을 연장합니다.

티타늄 합금 낮은 열 전도성과 높은 반응성을 결합하여 열이 절단 영역에 머무르고 티타늄이 높은 온도에서 공구에 용접됩니다. TiAlN 또는 AlTiN 코팅, 절삭 영역으로 전달되는 고압 절삭유, 보수적인 반경 방향 맞물림을 갖춘 날카롭고 견고한 공구를 사용하십시오. 특수 목적으로 제작됨 티타늄 합금용으로 설계된 엔드 밀링 커터 열 축적을 최소화하고 재료가 측면에 달라붙는 경향을 방지하기 위해 특별히 개발된 기하학적 구조를 사용합니다.

경화강(45HRC 이상) 매우 높은 모재 경도, 엄격한 공차, TiSiN과 같은 고급 코팅을 갖춘 엔드밀이 필요합니다. 우리의 고경도강용 고속, 고경도 초경 엔드밀 기존 도구가 빨리 실패하는 금형 수리, 금형 경화 및 열처리 후 마무리 등 정확히 이 범위에 맞게 설계되었습니다.

구리 전극 — EDM 작업에서 흔히 발생하는 — 부드러운 소재를 버링하지 않고 칩을 깨끗하게 배출하는 매우 날카로운 모서리와 광택이 나는 홈이 있는 도구가 필요합니다. 전극의 버는 스파크가 발생하는 모든 부품에 직접 전달되는 기하학적 오류입니다. 전문 분야 범용 작업용으로 설계된 범용 초경 밀링 커터 사용할 수 있지만 전극 마감의 경우 올바른 가장자리 준비를 갖춘 전용 구리 등급 도구를 지정하는 것이 좋습니다.

주요 매개변수: 속도, 이송 및 절삭 깊이

형상과 재료를 통해 올바른 도구를 찾을 수 있습니다. 실행 매개변수는 해당 도구가 10분 안에 작동하는지 또는 마모되는지 여부를 결정합니다.

스핀들 속도(RPM) 권장 표면 영상(SFM)과 공구 직경(RPM = (SFM × 3.82) / 직경)에서 파생됩니다. 1,000SFM의 6061 알루미늄 소재 1/2" 카바이드 엔드밀은 대략 7,640RPM으로 작동합니다. 200SFM의 316 스테인리스에서는 동일한 공구가 약 1,528RPM으로 작동합니다. 소재는 SFM을 구동하고 직경은 이를 RPM으로 변환합니다.

이송속도(IPM) 날당 칩 부하에 따라 다음과 같이 계산됩니다. IPM = RPM × 칩 부하 × 플루트 수. 많은 기계공이 스핀들 속도에 먼저 초점을 맞추는데, 이는 흔히 발생하는 실수입니다. 먼저 칩로드를 설정한 다음 스핀들 속도를 계산하십시오. 공격적인 피드로 너무 느리게 실행하면 절단이 아닌 마찰이 발생하고 열이 발생하여 공구 수명이 급격히 단축됩니다.

절입량 축 깊이(플루트 아래로 얼마나 멀리 떨어져 있는지)와 방사형 깊이(재료 옆으로 얼마나 멀리 떨어져 있는지)라는 두 가지 구성 요소가 있습니다. 전폭 슬로팅의 경우 축 깊이를 직경의 약 1배로, 반경 방향을 직경의 100%로 제한합니다. 주변 프로파일링의 경우 반경 방향 맞물림을 10~20%로 줄이면 축 깊이를 직경의 2~3배로 늘릴 수 있습니다. 트로코이드 또는 동적 밀링이라고도 하는 이러한 고축, 저경사형 접근 방식은 절삭력을 예측 가능하게 하고 열 관리를 용이하게 유지하여 공구 수명을 획기적으로 연장하고 이송 속도를 더욱 빠르게 합니다.

에 대한 detailed starting values broken down by material family and coating type, the 초경 엔드밀 속도 및 피드 참조 차트 일반적인 재료에 대한 표로 작성된 SFM 및 칩로드 권장 사항을 제공합니다. 이는 특정 기계 및 설정에 전화를 걸기 전에 유용한 시작점입니다.

피해야 할 일반적인 실수

대부분의 조기 엔드밀 고장은 동일한 작은 근본 원인을 공유합니다. 이를 미리 알면 값비싼 툴링 비용을 많이 절약할 수 있습니다.

과도한 오버행 진동, 떨림, 공구 파손의 가장 큰 원인입니다. 도달 거리가 1밀리미터 증가할 때마다 팁의 편향이 증가합니다. 귀하의 기능에 맞는 가장 짧은 도구를 사용하십시오. 38mm 플루트 길이가 적합하다면 선반 위에 있기 때문에 60mm를 사용하지 마십시오.

재료에 대한 잘못된 플루트 개수 — 알루미늄 소재의 4개 플루트 도구 또는 경화강 소재의 2개 플루트 도구를 작동합니다. 두 방향 모두 문제가 발생합니다. 위의 플루트 카운트 섹션을 참조하세요.

절삭유가 필요한 재료의 건조 절단 . 티타늄, 스테인리스강, 강철의 고속 가공은 공기가 열을 소멸시키는 것보다 더 빠르게 열을 발생시킵니다. 이러한 경우 냉각수는 선택 사항이 아니며 프로세스의 일부입니다.

툴홀더의 런아웃 무시 . 런아웃이 0.02mm인 공구는 플루트 절단이 절반이고 마찰이 절반입니다. 이로 인해 고르지 않은 마모와 불량한 마감이 발생합니다. 유압식 또는 열박음 홀더는 정밀 작업을 위한 표준 ER 콜릿보다 성능이 훨씬 뛰어납니다. 특히 런아웃이 공구 직경에서 더 큰 비율을 차지하는 소직경 엔드밀의 경우 더욱 그렇습니다.

수명이 다한 마모된 도구의 재사용 . 마모된 엔드밀은 절단하는 데 더 많은 힘이 필요하므로 열, 편향 및 갑작스러운 파손 가능성이 증가합니다. 무딘 도구는 적시에 교체하는 것보다 더 위험하고 비용도 더 많이 듭니다. 마지막 경고 신호가 아닌 조기 경고 신호로 표면 마감 품질 저하 및 스핀들 부하 증가를 관찰하십시오.

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