Mapal, 획기적으로 공구 수명이 향상되는 페이스 밀링

불안정한 부품의 페이스 밀링에 있어 생산성 향상의 문제는 전문가들에게도 큰 과제였다. 여기 최적화된 공구 시스템으로 사용자에게 큰 혜택을 주는 밀링 커터가 있다.

페터 쾨니히스로이테(Peter Königsreuther) / 감수: ㈜마팔하이테코 기획팀 강세림 과장

핵심 내용

  • 불안정한 부품의 고품질 평면 밀링 또는 고성능 절삭 가공을 위해서는 숙련된 전문가와 이에 적합한 공구가 필요하다.
  • Mapal은 PCD Face milling 시리즈를 통해 다양한 공구 시스템을 제공하고 있다.
  • PCD Face milling cutter를 이용하면 고품질 표면 가공과 공구 수명 향상의 효과를 얻을 수 있다.

절삭 전문가들은 대량 가공, 특히 불안정한 부품과 HPC(High Performance Cutting, 고성능 절삭) 영역에서 평면 밀링 작업에 Mapal의 PCD Face milling cutter를 사용한다. “PCD Face milling cutter는 특히 고성능 절삭에서, 우수한 표면 품질이 요구되고 절삭 가공량이 많기 때문에, 견고하게 브레이징(brazing)된 많은 수의 절삭날을 가지고 있습니다.”(안드레아스 비테나우어, Mapal PCD 공구 분야 어플리케이션 기술 책임자) 이 절삭 날들은 최대 10mm의 절삭 깊이에 맞게 설계되었으며, 견고한 밀링 커터 바디는 가공 시 진동을 흡수하고, 공작물 가공 표면이 손상되지 않도록 디자인되어 있다. PCD Face milling cutter를 장비에 새로 장착할 때에도 별도의 조정 없이 바로 사용이 가능하기 때문에, 이점 또한 시간을 절약할 수 있다고 Mapal은 강조한다. 높은 절삭 조건 및 많은 절삭 가공량은 때로는 가공품의 표면 품질을 저해하는 요인이 된다. “우리는 이러한 문제점을 해결하고 높은 공구 수명 및 가공 품질을 달성하기 위해 각 절삭 날에 인접하여 쿨런트(coolant)가 토출될 수 있도록 최적화하였습니다. 이로 인해 칩 배출이 용이하고, 최소 윤활 가공(MQL) 또는 공기 냉각만으로 밀링하는 경우에도 커터 바디를 보호할 수 있습니다.”(안드레아스 비테나우어)

실 예로, 작업자가 쿨런트를 사용하여 AlSi1 소재의 부품을 가공해 보았다. 밀링 커터는 직경 63mm, 절삭 속도는 약 3,000m/min, 회전 수는 15,000rpm으로 기존과 동일하게 유지하였고, 고광택 가공 표면을 위해 날 당 이송은 0.04mm이고 절삭 깊이는 0.8 ~ 1.2mm로 가공했다. 안드레아스 비테나우어에 따르면 가공 결과, Mapal PCD Face milling cutter 사용으로 더욱 우수한 표면 품질을 달성하였고 칩 배출은 원활했으며 공구 수명도 15% 향상되는 결과를 얻을 수 있었다.

다양한 가공 장비를 사용하는 절삭 업체는 공구 사용과 관련하여 일정 수준의 유연성을 원한다. PCD Face milling cutter는 이러한 요건을 충족하기 위해 밀링 헤드를 포함하여 모듈러 버전으로 제공이 가능하다. “특히 소량 생산 및 인터페이스가 다양한 기계 설비 혹은 한 기계에서 만든 후 다른 기계로 옮기는 대량 생산에서 이 컨셉트가 좋은 평가를 받았습니다.”(안드레아스 비테나우어)

Mapal의PCD Face milling cutter는 견고하게 브레이징된 많은 절삭날이 장착되어 있다.이 절삭날들은 최대 10mm의 절삭 깊이에 맞게 설계되었으며, 안정적인 밀링 바디와 함께 뛰어난 표면 가공 품질을 유지한다.

획기적인 수명 증대

Mapal은 이 모듈러 버전을 적용한 프로젝트에서 경쟁 공구에 비해 표면 품질과 사이클 타임 측면에서 개선된 결과를 보였다. 모듈러 PCD 밀링 커터는 회전속도 12,000rpm , 날 당 이송 0.1mm로 기존보다 약 3초 정도 빠르게 밀링한다. Mapal에 따르면 4 spindle 장비를 사용하는 경우 사이클 타임도 12초 정도 짧아진다고 한다. PCD Face milling cutter는 표준 버전이 있지만 스페셜 제작도 가능하다. 예를 들어 AlSi12(T4) 소재의 휠 캐리어 가공 시에는 스페셜 제작한 밀링 커터를 사용했다. 초기에는 프로젝트를 진행함에 있어 문제점도 발생하였다. 사이클 타임 단축을 위해 높은 절삭 조건으로 가공함으로 인해 공작물의 치명적인 버(Burr)를 초래하였다. 다시 설명하면 이는 공작물 배출부에서 칩이 90°로 휘면서 칩이 공작물 가장자리에 절단되지 않고 붙어 있는 현상이다. “열처리된 공작물을 가공 시 심한 진동이 발생하였고, 단단한 칩이 공작물 표면을 깎아먹는 경우도 있었습니다. 또한 다수의 밀링 작업이 공작물의 다양한 위치에서 이루어졌고, 가공 깊이는 축 방향으로 최대 7mm, 반경 방향으로 최대 3mm였습니다.”

따라서 Mapal은 상황을 면밀히 분석하고 모든 요건을 충족하기 위해 복합적인 스페셜 절삭 인선 구조를 적용하기로 결정하였다. 이로 인해 동일한 절삭 조건인 15,400mm/min의 이송 속도와 7,000rpm의 회전 속도로 가공했을 때 공구 수명이 크게 증가한 결과를 얻을 수 있었다. 이는 기존 공구로 휠 캐리어 3,000개를 가공했다면, 새로운 디자인의 공구로는 40,000개를 밀링할 수 있게 된 것이다.