밀링

밀링

밀링은 밀링 머신으로 밀링 커터를 사용하여 공작물을 절삭하는 가공법이다.

밀링 가공은 제품 제조에서 필수적인 공정 중 하나이다. 밀링 가공이란 회전하는 절삭 도구인 밀링 커터를 사용하여, 원하는 형태와 크기로 금속을 절삭하는 과정을 말한다. 밀링 가공의 가장 큰 장점은 복잡한 형상과 정밀한 치수를 가진 부품을 빠르고 효율적으로 생산할 수 있다는 점이다. 이 공정은 자동차, 항공기, 가전제품 등 다양한 산업 분야에서 필수적인 부품을 제작하는 데 사용된다.

개요

밀링은 커터를 공작물로 전진시켜 재료를 제거하기 위해 회전 커터를 사용하여 가공하는 프로세스이다. 밀링은 작은 개별 부품에서 대규모 그룹 밀링 작업에 이르기까지 다양한 작업과 기계를 포괄한다. 정밀한 공차로 맞춤형 부품을 가공하는 가장 널리 사용되는 공정 중 하나이다. 밀링은 헤드 속도와 압력을 절단하는 하나 이상의 축에서 다른 방향으로 수행할 수 있다. 이것은 다양한 공작 기계를 사용하여 수행할 수 있다. 밀링 공정에는 밀링 머신, 공작물, 지그 및 밀링 커터가 필요하다. 공작물은 고정 장치에 부착된 미리 성형된 재료 조각으로 밀링 머신 내의 플랫폼에 장착된다.

밀링 커터는 밀링 머신에 장착되어 고속으로 회전하는 날카로운 톱니가 있는 절삭 공구이다. 공작물을 회전하는 밀링 커터에 공급하면 원하는 모양을 만들기 위해 이 공작물에서 작은 칩 형태로 재료가 절단된다.

밀링은 일반적으로 축 대칭이 아닌 부품을 만드는 데 사용되며 구멍, 슬롯, 포켓 및 3차원 표면 윤곽과 같은 많은 기능을 가지고 있다. 밀링으로 완전히 만들어진 부품에는 종종 사용자 정의 패스너 또는 브래킷과 같이 프로토타이핑을 위해 제한된 수량으로 사용되는 구성 요소가 포함된다.

밀링의 또 다른 적용은 다른 공정을 위한 도구 생산이다. 예를 들어, 3차원 모양은 일반적으로 밀링된다. 밀링은 다른 프로세스로 만든 부품에 기능을 추가하거나 수정하기 위한 2차 프로세스로도 자주 사용된다. 밀링이 제공할 수 있는 높은 공차와 표면 마감 때문에 기본 모양이 이미 형성된 부품에 정밀 기능을 추가하는 데 이상적이다.

밀링의 역사와 발전

밀링 기술의 역사는 19세기 초로 거슬러 올라간다. 초기 밀링 머신은 간단한 구조로 시작되어 점차 복잡한 형상의 부품 제작이 가능하게 발전했다. 20세기에 들어서며 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기술이 도입되면서 밀링 가공의 정밀도와 생산성은 크게 향상되었다. 오늘날 밀링 기술은 첨단 소프트웨어와 결합하여 더욱 복잡하고 정교한 제품을 만들어내고 있으며, 이는 많은 산업 분야에서 혁신을 가져오고 있다.

밀링 공정

밀링은 밀링 커터를 사용하여 공작물의 표면에서 재료를 제거하는 절단 공정이다. 밀링 커터는 종종 여러 개의 절삭날이 있는 회전 절삭 공구이다. 공구가 회전 축을 따라 전진하는 드릴링과 달리 밀링 중에 밀링 커터는 일반적으로 축에 수직으로 이동하여 밀링 커터의 원주에서 절단이 발생한다.

밀링 커터가 공작물로 이동할 때 공구의 절삭날이 재료 안팎으로 계속해서 절단된다. 즉, 각 패스에서 공작물에서 칩이 긁혀 나온다. 절단 작업은 전단 변형이다. 재료는 칩에 다소 연결된 작은 덩어리로 공작물에서 밀려난다. 이로 인해 금속을 절단하는 것은 날로 더 부드러운 재료를 절단하는 것과 약간 다르다.

밀링 공정은 여러 개의 개별적인 작은 컷을 만들어 재료를 제거한다. 이것은 다중 톱니 커터를 사용하거나 커터를 고속으로 회전시키거나 커터를 통해 재료를 천천히 전진시켜 수행한다. 대부분의 경우 이 세 가지 접근 방식의 조합이다.

사용되는 속도와 이송은 변수 조합을 수용할 수 있도록 다양하다. 공작물이 절단 장치를 통해 전진하는 속도를 이송 속도 또는 간단히 이송이라고 한다. 회전당 또는 커터 날당 거리가 때때로 사용되기는 하지만 대부분 시간당 거리로 측정된다.

밀링 프로세스에는 두 가지 주요 클래스가 있다.

▷ 평면 밀링의 경우 절삭 작업은 주로 밀링 커터의 끝 모서리에서 발생한다. 평면 밀링은 평평한 표면을 공작물로 절단하거나 바닥이 평평한 공동을 절단하는 데 사용된다.

▷ 주변 밀링에서 절삭 작업은 주로 밀링 커터의 주변을 따라 발생하므로 밀링된 표면의 단면이 궁극적으로 밀링 커터의 모양을 띠게 된다. 이 경우 밀링 커터의 블레이드는 공작물에서 재료가 고갈된 것으로 볼 수 있다. 주변 밀링은 깊은 홈, 나사산 및 기어 톱니를 절단하는 데 적합하다.

밀링 커터

밀링 커터는 밀링 작업을 수행하기 위해 밀링 머신이나 머시닝 센터에서 일반적으로 사용되는 절삭 공구이다. 그들은 기계 내에서 또는 절단 다이에서 직접 재료를 이동하여 재료를 제거한다.

모든 밀링 머신에는 밀링 커터가 있다. 일반적인 밀링 공정에서 밀링 커터는 축에 수직으로 이동하여 밀링 커터의 둘레에 있는 공작물에서 재료를 제거할 수 있다. 밀링 커터의 목적은 공작물에서 재료를 제거하는 것이다. 커터는 단일 블레이드로 구성되지 않는다. 선반을 사용한 선삭 작업은 일반적으로 단일 날 절삭 공구로 수행되지만 밀링 커터는 여러 절삭 날로 구성된다. 밀링 커터가 고정된 공작물에 대해 회전할 때 재료를 긁어낸다.

밀링 커터는 종종 파손되거나 손상되지 않고 상당한 응력을 견딜 수 있는 단단하고 강한 재료로 만들어진다.

밀링 작업

원하는 부품 모양을 얻기 위해 공정 주기 동안 공작물에 다양한 작업을 수행할 수 있다. 다음 작업은 각각 사용되는 밀링 커터의 유형과 이 커터가 공작물에서 재료를 제거하는 데 사용하는 경로에 따라 정의된다.

엔드 밀링

엔드밀은 프로파일, 홈, 포켓 또는 복잡한 표면 윤곽과 같은 특정 형상을 가공하기 위해 가공물에 대해 절입 거리에 따라 결정되는 주변 또는 홈 절삭을 수행한다. 형상의 깊이는 단일 패스로 가공하거나 더 작은 축 방향 절삭 깊이로 가공하고 여러 패스를 만들어 얻을 수 있다.

챔퍼 밀링

모따기 커터는 모따기라고 하는 각진 표면을 생성하기 위해 공작물 또는 피쳐의 모서리를 따라 주변 절단을 만든다. 일반적으로 45도 각도의 이 모따기는 부품의 외부 또는 내부에서 가공할 수 있으며 직선 또는 곡선 경로를 따를 수 있다.

페이스 밀링

엔드밀은 공작물의 평평한 표면을 가공하여 매끄러운 표면을 제공한다. 일반적으로 단면의 매우 작은 깊이는 단일 패스로 가공하거나 더 작은 축 방향 절삭 깊이로 가공하고 여러 패스를 만들어 달성할 수 있다.

드릴링

드릴은 공작물을 축 방향으로 관통하여 공구와 동일한 직경의 구멍을 절단한다. 드릴링 작업은 공작물 내부의 특정 깊이까지 확장되는 막힌 구멍을 생성하거나 공작물을 완전히 관통하는 관통 구멍을 생성할 수 있다.

보링

보링 공구는 공작물을 축 방향으로 관통하고 내부 표면을 따라 절단하여 다양한 형상을 형성한다. 보링 공구는 조정 가능한 드릴 헤드로 원하는 직경으로 조정할 수 있는 단일 지점 절삭 공구이다. 보링은 일반적으로 직경을 확대하거나 보다 정확한 치수를 얻기 위해 구멍을 뚫은 후 수행된다.

카운터보링

카운터보어 공구는 축 방향으로 공작물에 들어가 기존 보어의 상부를 공구 직경으로 확대한다. 카운터 보링은 종종 볼트와 같은 패스너 헤드를 위한 공간을 만들기 위해 드릴링 후에 수행된다. 부품 표면 아래에 고정하는 나사이다. 카운터 보링 공구의 끝에는 가이드가 있어 기존 구멍으로 직접 안내한다.

카운터싱킹

카운터싱크 도구는 축 방향으로 공작물에 들어가 기존 보어의 상단을 테이퍼진 개구부로 확장한다. 카운터싱킹은 종종 나사와 같은 패스너 헤드가 공작물 표면과 같은 높이가 될 공간을 만들기 위해 드릴링 후에 수행된다. 카운터싱크의 일반적인 끼인각은 60도, 82도, 90도, 100도, 118도 및 120도이다.

리밍

리머는 축 방향으로 공작물을 관통하고 기존 구멍을 공구 직경으로 확장한다. 리밍은 최소한의 재료를 제거하며 보다 정확한 직경과 보다 부드러운 내부 마감을 모두 얻기 위해 종종 드릴링 후에 수행된다.

태핑

탭은 축 방향으로 공작물을 관통하고 기존 구멍으로 내부 나사산을 자른다. 기존 구멍은 일반적으로 원하는 탭을 수용할 수 있는 필수 탭 크기로 드릴된다. 나사산은 구멍 내의 특정 깊이(하단 탭) 또는 관통 구멍의 전체 깊이까지 절단될 수 있다.

밀링 가공의 실용적 접근

절삭 조건의 설정

절삭 조건의 올바른 설정은 밀링 가공의 성공에 있어 매우 중요하다. 이에는 절삭 속도, 이송률, 커터의 종류 및 크기, 그리고 절삭 깊이와 너비가 포함된다. 이 조건들은 재료의 종류, 가공하려는 부품의 크기와 형상, 그리고 원하는 마무리 품질에 따라 다르다. 예를 들어, 알루미늄 합금과 같은 부드러운 재료는 높은 속도와 낮은 이송률로 가공할 수 있지만, 강철과 같은 단단한 재료는 더 낮은 속도와 높은 이송률을 요구한다.

간단한 가공 노하우

밀링 가공의 효율성과 품질을 향상시키는 데 도움이 되는 몇 가지 간단한 노하우가 있다. 첫째, 항상 적절한 커터와 절삭 도구를 선택해야 한다. 또한, 작업피스의 정확한 고정과 정렬이 중요하며, 절삭 액체의 사용은 도구의 수명을 연장하고 마무리 품질을 향상시킨다. 마지막으로, 정기적인 기계 유지보수는 밀링 머신의 성능과 정밀도를 유지하는 데 중요하다.

밀링 가공에서의 문제 해결 방법

밀링 가공 중에 발생할 수 있는 일반적인 문제에는 과도한 진동, 부정확한 치수, 그리고 불량한 표면 마무리가 있다. 이러한 문제들은 대부분 적절한 커터 선택, 정확한 이송률 및 절삭 깊이의 조정, 그리고 재료와 도구의 상태 점검을 통해 해결할 수 있다. 또한, 작업 환경과 기계의 정확한 설정을 유지하는 것도 중요하다. 문제가 지속될 경우, 전문가의 진단과 조언을 구하는 것이 좋다.

CNC 밀링과 선반 가공의 비교

CNC 밀링의 장점과 단점

CNC 밀링은 현대 제조업에서 중요한 역할을 한다. 밀링의 장점은 높은 정밀도와 복잡한 형상의 부품 제작 능력이다. CNC 밀링 머신은 프로그래밍된 명령에 따라 정확하게 움직여, 매우 정밀한 치수를 가진 부품을 일관되게 생산할 수 있다. 또한, 다양한 재료와 복잡한 디자인을 처리할 수 있는 유연성을 제공한다. 그러나 이 기술은 고비용의 초기 투자와 운영에 전문적인 기술과 훈련이 필요한 단점이 있다. 또한, 단순하고 대량 생산하는 부품에 대해서는 경제적이지 않을 수 있다.

선반 가공과의 차이점

CNC 밀링과 선반 가공은 두 가지 다른 제조 공정이다. 선반 가공은 주로 원통형 부품을 가공하는 데 사용되며, 가공 대상 재료가 회전하는 동안 고정된 절삭 도구가 재료를 절삭한다. 이에 반해, 밀링 가공에서는 재료가 고정되어 있고 회전하는 도구가 재료를 절삭한다. 선반 가공은 주로 축상 작업에 적합하며, 드릴링, 실린더 형상, 그리고 원통형 표면 가공에 사용된다. 밀링은 평면, 홈, 기어, 복잡한 3D 형상 등 더 다양한 형상의 부품 제작에 적합하다. 두 공정은 서로 보완적인 특징을 가지며, 현대 제조에서 중요한 역할을 한다.

밀링 가공은 제조업의 핵심 과정으로서, 복잡한 형상과 정밀한 치수의 부품을 제작하는 데 필수적인 역할을 한다.

기타

• 밀링은 합성수지, 고무와 같은 고분자 재료에 가소제, 안정제, 충전제, 착색제 등을 열과 기계적 작용에 의해 균일하게 섞어 갠 것을 말한다. 고무의 경우에는 반죽이라고 하고 폴리염화비닐 가공, 노볼락형 페놀 수지 제조시에 주로 이 말이 쓰인다. 폴리염화비닐에 위의 첨가제를 넣고 균일하게 혼합한 것을 밀링 공정으로 옮긴다. 이 공정에서 소규모로는 개방형 가열식 혼합 롤(밀링용 롤이라 한다), 대규모로는 범버리(Bumbury) 혼합기가 이용되며, 후자는 공기의 영향을 막는 특징이 있다.

이 조작에 의해 폴리염화비닐의 분자 간극에 가소제가 침입하여 가소성, 유연성이 향상되고 소위 가소화 폴리염화비닐(英 placticized polyvinyl chloride)이 생긴다. 밀링 후 입자 상태화하면 폴리염화비닐 콤파운드가 되고, 압출, 사출 성형용으로 이용할 수 있으며 밀링 후 즉시 캘린더 가공하면 필름, 시트 등을 만들 수 있다. 노볼락형 페놀 수지 제조시에는 그 분말에 나무 가루와 같은 충전제, 착색제, 경화제 등을 넣고 보통 가열 롤 위에서 밀링한다. 그후 잘게 부수어 성형용 분말로 한다.

• 밀링은 짐승털 직물의 편물, 직물에 시행하는 마무리 법을 이른다. 알칼리 등의 약제를 사용하여 기계적으로 두들겨서 펠트화하여 경화, 촉감을 개변한다. 풀링이라고도 한다.

참고자료

• 〈밀링〉, 《기계공학용어사전》
• 〈밀링〉, 《화학대사전》
• 〈밀링〉, 《화학용어사전》
• 메카럽, 〈밀링이란? - 정의, 프로세스 및 작업〉, 《티스토리》, 2022-07-31
• 뽀니의 시제품제작소, 〈밀링가공이란 ??〉, 《티스토리》, 2020-11-30
• 메카럽, 〈밀링가공과 밀링머신〉, 《티스토리》, 2020-06-16
• 〈밀링〉, 《기계공학용어사전》

같이 보기

• 밀링머신
• 선반 (기계)
• 보링
• 절삭
• 드릴링

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