대부분의 기계 부품에서 단순한 평면은 드뭅니다. 키웨이, 가이드 슬롯, T-슬롯, 오일 통로, 냉각 홈은 단순한 홈처럼 보일 수 있습니다. 하지만 이러한 홈들이 종종 기계 장치의 원활한 작동 여부를 결정합니다. 슬롯 밀링은 이러한 홈을 안정적으로 만드는 주요 공정이며, 현대 CNC 가공에서도 매우 일반적인 방법입니다.
Yonglihao Machinery에서는 모든 종류의 슬롯형 부품을 가공해 왔습니다. 자동차, 항공우주, 전자, 일반 기계 등의 산업 분야에 서비스를 제공합니다. 많은 고객의 주된 관심사는 단순히 "이 슬롯을 밀링할 수 있나요?"가 아닙니다. 설계 공차를 충족하는지 확인하고 싶어 합니다. 슬롯의 정확한 조립, 진동 방지, 조기 고장 방지가 필요합니다. 또한 비용 효율성도 중요합니다. 이 글에서는 슬롯 밀링에 대해 설명합니다. 일반적인 공정, 공구 선택 팁, 그리고 자주 발생하는 문제점들을 살펴보고, 가공이 더 쉽고 저렴한 슬롯을 설계하고 주문하는 방법도 알려드립니다.
슬롯 밀링이란?
기계 설계 및 CNC 가공에서 슬롯은 길고 좁은 공동입니다. 슬롯은 열리거나 닫힐 수 있으며, 단면은 직사각형, T자형, 반원형 또는 도브테일 형태일 수 있습니다. 슬롯은 단순한 "홈"처럼 보일 수 있지만, 핵심적인 기능을 합니다. 슬롯은 키 연결, 가이드, 위치 지정 및 유체 통로에 사용됩니다. 또한 무게를 줄이는 데에도 도움이 됩니다. 슬롯이 잘못된 위치에 가공되거나 표면이 좋지 않으면 문제가 발생할 수 있으며, 조립, 진동 및 서비스 수명에 위험을 초래합니다.
슬롯 밀링은 회전하는 밀링 커터를 사용하여 슬롯 형상을 절삭합니다. 커터는 슬롯 밀이나 엔드 밀처럼 가공물 위에서 정해진 경로를 따라 이동합니다. 드릴링과 달리 슬롯 밀링은 커터가 전체 폭을 절삭해야 하는 경우가 많습니다. 때로는 전체 폭보다 더 넓은 폭으로 절삭하기도 하는데, 특히 깊고 좁은 슬롯에서 그렇습니다. 이 공정은 공구와 기계의 높은 강성을 요구하며, 칩 배출도 원활해야 합니다.
현대의 CNC 밀링 공구 경로, 스핀들 속도 및 이송 속도를 정밀하게 제어하여 슬롯 밀링 시 정밀한 공차를 확보할 수 있습니다. 약 ±0.02mm의 슬롯 폭 공차를 안정적으로 유지할 수 있으며, Ra 1.6µm 이상의 슬롯 바닥 표면 조도를 구현할 수 있습니다. 이는 조립, 이송 또는 밀봉을 위한 견고한 기하학적 기반을 제공합니다.
몇 가지 개념의 차이점을 아는 것이 중요합니다. 사람들은 종종 "슬롯 밀링"과 "그루브 밀링"을 같은 공정에 사용합니다. 두 가지 모두 부품의 슬롯이나 홈을 밀링하는 것을 의미합니다. 사이드 밀링은 공구의 측면 모서리를 사용하여 부품 표면이나 단차를 가공합니다. 슬롯 벽을 넓히거나 마무리하는 데 사용되기도 합니다. 페이스 밀링은 크고 평평한 표면에 대형 페이스 밀링 커터를 사용합니다. 넓은 평면에 얕은 홈을 빠르게 가공하는 데 사용되기도 합니다. 이러한 차이점을 이해하면 설계자와 엔지니어가 슬롯에 슬롯 밀링만 필요한지, 아니면 여러 공정을 혼합해야 하는지 결정하는 데 도움이 됩니다.
슬롯 밀링의 역할 및 일반적인 응용 분야
응용 측면에서 슬롯 밀링은 세 가지 주요 역할을 합니다. 힘을 전달하고 부품의 위치를 조정합니다. 운동과 유체를 안내합니다. 또한 무게와 공간을 최적화합니다. 이러한 이유로 정밀 CNC 가공의 거의 모든 분야에서 사용됩니다. 하지만 각 산업마다 우선순위가 약간씩 다릅니다.
자동차 및 일반 기계 분야에서 슬롯 밀링은 핵심 기술입니다. 샤프트 키웨이, 슬롯 위치 결정, 오일 통로 형성에 사용됩니다. 또한 브레이크 부품에 냉각 슬롯을 형성합니다. 이 가공의 주요 초점은 맞춤 정밀도와 피로 수명입니다. 항공우주 분야에서 슬롯 밀링은 경량 포켓과 연결 슬롯을 가공합니다. 또한 냉각 채널을 생성합니다. 이러한 부품은 강성과 강도를 유지하면서 무게를 줄여야 합니다. 전자 및 정밀 기기 분야에서는 방열판과 하우징의 작은 슬롯에 사용됩니다. 이러한 슬롯은 전선을 연결하고, 조명을 안내하고, 센서를 장착합니다. 이 경우 치수 반복성과 표면 품질이 매우 중요합니다.
가공 회사에 있어 슬롯 밀링의 가치는 단순히 "슬롯을 가공할 수 있는 능력"에만 있는 것이 아닙니다. 재사용 가능한 공정 템플릿을 만드는 것이 중요합니다. 이러한 템플릿은 기존 CNC 장비 및 공구와 호환됩니다. 동일한 공구, 공구 경로, 고정구를 재사용함으로써 사이클 시간을 단축할 수 있습니다. 또한, 다양한 부품에 따른 품질 변화를 최소화할 수 있습니다. 이는 추가 장비를 구매하지 않고도 가능합니다. Yonglihao는 고객의 공정 간소화 및 표준화를 지원하는 데 주력하고 있습니다. 이를 통해 동일한 유형의 슬롯이 다양한 부품 및 배치에서 예측 가능한 성능을 발휘하도록 보장합니다.
일반적인 슬롯 밀링 공정 유형 및 시나리오
엔드 밀링
를 사용하여 엔드밀 슬롯 밀링은 가장 일반적인 방법입니다. 엔드밀은 끝단 절삭날로 소재에 파고들 수 있습니다. 또한 측면 날로 슬롯 방향으로 이송할 수도 있습니다. 따라서 직선 슬롯, 폐쇄 슬롯, 포켓 가공에 적합합니다. 폭과 깊이가 적당한 직사각형 슬롯의 경우, 한 번의 패스로 슬롯을 가공할 수 있습니다. 적합한 커터 직경만 선택하면 됩니다. 더 넓은 슬롯의 경우, 여러 개의 평행 경로 또는 트로코이드 툴패스를 사용하여 폭을 확장할 수 있습니다.
슬롯 깊이가 커터 직경의 세 배에 가까워지면 문제가 발생할 수 있습니다. 공구 오버행이 증가하고 강성이 떨어집니다. 이러한 경우 "전체 폭 단일 패스" 방식을 사용하면 공구 변형 및 진동이 발생할 수 있습니다. 더 나은 방법은 스텝 다운 절삭입니다. 또한, 작업을 트로코이드 황삭과 소절입 정삭으로 나눌 수 있습니다. 이렇게 하면 공구를 보호하고 정확도를 높일 수 있습니다.
사이드 밀링 / 사이드 앤 페이스 밀링
슬롯이 매우 길고 깊으며 모양이 간단한 경우, 사이드 밀링 더 효율적입니다. 이 방법은 측면-페이스 커터를 사용합니다. 이러한 공구는 일반적으로 수평 스핀들 또는 아버에 장착됩니다. 두꺼운 코어와 높은 강성을 가지고 있으며, 절삭날이 원주 방향으로 분산되어 있어 절삭 부하를 분산하고 칩 제거를 향상하는 데 도움이 됩니다. 가이드 레일이나 머신 베드의 긴 직선 슬롯의 경우, 측면-페이스 커터는 싱글 엔드밀보다 직진도와 폭 일관성이 더 뛰어납니다.
물론 이 공정은 기계와 아버의 높은 강성을 요구합니다. 공구 장착, 커터 간격 조정, 인서트 교체에는 모두 숙련된 기술자가 필요합니다. 수평 밀링 머신을 사용하는 공장의 경우, 이는 중대형 슬롯 가공에 중요한 방법입니다.
T-슬롯 밀링
T-슬롯은 공작기계 테이블과 고정구에서 흔히 볼 수 있습니다. T-슬롯을 가공하려면 먼저 표준 엔드밀을 사용하여 상단 직선 슬롯을 절삭합니다. 그런 다음 특수 T-슬롯 커터를 해당 슬롯에 삽입합니다. 그러면 T자 모양의 하단, 더 넓은 부분이 확장됩니다. 상단 직선 슬롯은 가이드 역할을 하며 칩 제거에 도움이 됩니다. 하단 "T-암"에는 클램핑 볼트 또는 T-너트가 고정됩니다.
생산 과정에서 T-슬롯은 두 가지 일반적인 문제를 야기할 수 있습니다. 첫째, 직선 슬롯의 폭이 충분하지 않을 수 있습니다. 이로 인해 T-슬롯 커터가 진입할 때 칩 배출이 원활하지 않아 공구가 칩에 갇히게 됩니다. 둘째, 절삭 깊이와 이송 속도를 속도에 비해 너무 높게 설정하면 문제가 발생할 수 있습니다. 공구 섕크가 휘거나 날 부분이 닳을 수 있습니다. 이 문제를 해결하려면 상단 슬롯을 넓히고, 여러 번 절삭하고, 냉각수나 에어를 사용하여 칩을 제거해야 합니다.
우드러프 키웨이
우드러프 키웨이는 반원형 단면을 가지고 있습니다. 이는 반달 키와 같으며 샤프트의 토크 전달에 사용됩니다. 이러한 슬롯을 가공하려면 특수 우드러프 키 슬롯 커터가 필요합니다. 이 커터는 얇은 디스크처럼 생겼으며 다양한 슬롯 폭과 반경에 맞게 크기가 다양합니다. 공구는 일반적으로 수평 스핀들에 장착되어 샤프트에 적절한 깊이까지 방사형으로 이송됩니다. 절삭력이 집중되므로 공구의 품질, 브레이징, 그리고 열처리가 우수해야 합니다. 적절한 냉각 또한 필수적입니다.
이 유형의 키웨이는 크기에 매우 민감합니다. 슬롯이 너무 넓으면 키가 흔들리고, 너무 좁으면 키가 맞지 않습니다. 슬롯이 잘못 배치되면 기어나 풀리의 각도 위치에 영향을 미칩니다. 일반적으로 고객의 맞춤 요구에 따라 슬롯 너비를 ±0.01~0.02mm 이내로 조절합니다. 또한 대량 생산 전에 초도품 검사를 수행합니다.
갱 밀링
갱 밀링은 하나의 아버에 여러 개의 슬롯 밀링 커터를 장착합니다. 이를 통해 한 번의 패스로 여러 개의 평행 슬롯이나 스텝을 가공할 수 있습니다. 일반적으로 머신 테이블에 여러 개의 T-슬롯을 가공하거나 방열판에 냉각 슬롯을 가공하는 데 사용됩니다. 각 슬롯을 하나씩 가공하는 것보다 갱 밀링은 사이클 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 또한 슬롯 간 간격의 일관성도 향상됩니다.
그러나 갱 밀링은 장비와 공정에 대한 요구 사항이 더 높습니다. 아버, 인서트, 그리고 기계는 결합된 절삭력을 견딜 수 있을 만큼 견고해야 합니다. 인서트 간격 조정 또한 높은 정밀도를 요구합니다. 이러한 조건이 충족되면 갱 밀링은 일괄 생산에 매우 경쟁력 있는 옵션입니다.
일반 슬롯 밀링 도구 및 선택 키
위의 슬롯 밀링 방법은 다음을 사용합니다. 다양한 도구 유형. 여기에는 엔드밀, 사이드밀, T슬롯 커터, 우드러프 커터가 포함됩니다. 작업 현장에서 중요한 것은 공구 유형을 찾는 것이 아니라 특정 슬롯에 가장 적합한 공구를 선택하는 것입니다.
공구를 선택할 때, 저희는 공구 이름만 고려하는 것이 아니라 슬롯 형상, 소재, 그리고 기계의 강성까지 고려합니다. 특히 다음과 같은 요소에 중점을 둡니다.
- 슬롯 크기: 너비, 깊이, 닫힘 여부에 따라 도구 유형과 직경이 결정됩니다.
- 재료: 재료(알루미늄, 강철 등)에 따라 도구 기질과 코팅이 결정됩니다.
- 시스템 강성: 기계와 고정구의 강성은 사용 가능한 도구 직경과 돌출부를 제한합니다.
- 요구 사항: 허용 오차와 표면 거칠기에 따라 별도의 마무리 작업이 필요한지 여부가 결정됩니다.
실용적인 규칙은 슬롯 폭을 표준 공구 직경에 가깝게 유지하는 것입니다. 또한 슬롯 깊이는 공구 직경의 세 배 이내로 유지하십시오. 이렇게 하면 가공 안정성이 향상됩니다. 이 범위를 초과하는 경우, 더 나은 툴패스 전략이 필요합니다. 여기에는 트로코이드 밀링이나 여러 단계의 깊이 조절을 통해 처짐과 칩을 제어하는 것이 포함됩니다. 공차가 작은 키홈과 가이드 슬롯의 경우, "황삭 공구 + 정삭 공구" 방식을 사용하는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 공구 마모가 정확도에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.
일반적인 툴패스 전략
툴패스는 슬롯 밀링의 "특성"을 정의합니다. 동일한 커터라도 툴패스에 따라 성능이 크게 달라질 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 세 가지 전략은 다음과 같습니다.
- 기존 슬로팅: 이 방식은 슬롯의 중심선을 따라 앞뒤로 이송하는 방식입니다. 프로그래밍이 간편하고 얕은 슬롯이나 일반 소재에 적합합니다. 단점은 깊은 슬롯이나 질긴 소재에서는 높은 반경 방향 절삭력과 열이 발생한다는 것입니다.
- 트로코이드 툴패스: 공구는 "원호 + 전진" 경로로 이동합니다. 이는 각 루프의 반경 방향 맞물림을 제어합니다. 절삭력을 줄이고 칩 제거율을 향상시킵니다. 깊은 슬롯, 좁은 슬롯, 스테인리스강과 같은 소재에 적합합니다.
- 플런지 밀링: 이 방법은 다점 드릴링과 같은 축 방향 이송을 주로 사용합니다. 그런 다음 공구가 작은 측면 이송을 통해 구멍을 슬롯에 연결합니다. 매우 깊은 슬롯이나 긴 오버행 공구가 필요한 경우 안전을 최우선으로 고려하여 적합합니다.
저희 프로젝트에서는 기존 슬롯 가공 시 직선 공구 경로를 선호합니다. 슬롯 깊이가 커터 직경의 세 배를 초과하면 공구 경로를 변경합니다. 트로코이드 황삭 후 직선 정삭 패스를 한두 번 사용합니다. 공간이 제한되어 긴 공구를 사용해야 하는 경우에는 플런지 방식(Plung-type)을 사용합니다. 이렇게 하면 공구 파손 위험을 줄일 수 있습니다.
프로세스 최적화 및 문제 해결
슬롯 밀링은 간단해 보이지만, 숨겨진 문제들이 수율에 영향을 미칠 수 있습니다. 문제는 소재를 절단하는 것이 아니라, 치수와 표면 품질을 제어하는 것입니다. 다음은 몇 가지 일반적인 문제입니다.
- 잘못된 진입 방법: 수직으로 직접 플런징하면 모서리가 깨지고 버가 발생할 수 있습니다. 또한 슬롯 바닥에 공구 자국이 남습니다. 더 나은 방법은 램핑이나 나선형 진입 방식을 사용하는 것입니다. 이렇게 하면 공구가 점진적으로 맞물리게 됩니다. 닫힌 슬롯의 경우, 먼저 파일럿 구멍을 뚫습니다. 그런 다음 커터를 사용하여 작은 반경 방향 맞물림으로 슬롯을 확장할 수 있습니다.
- 불량 칩 배출: 깊고 좁은 슬롯에 칩이 쌓이면 문제가 발생합니다. 칩은 재절삭, 빠른 마모, 심지어 공구 걸림으로 이어질 수 있습니다. 해결책으로는 스텝 다운 가공과 패스당 절삭 깊이 감소가 있습니다. 냉각수나 고압 공기를 사용하여 칩을 제거하는 것도 도움이 됩니다.
- 낮은 시스템 강성: 공구 돌출부가 너무 크거나 가공물 지지력이 부족하면 문제가 발생합니다. 공차 범위를 벗어나는 폭, 울퉁불퉁한 벽면, 그리고 큰 소음이 발생합니다. 이 문제를 해결하려면 공구 돌출부를 줄이고 가공물 지지력을 더 높이십시오. 또한 이송을 줄이거나, 반경 방향 맞물림을 줄이거나, 더 두꺼운 툴 홀더로 전환할 수도 있습니다.
치수 및 표면 품질은 황삭과 정삭으로 구분됩니다. 황삭은 소재를 효율적으로 제거하는 데 중점을 둡니다. 정삭은 맞물림 폭이 작고 절삭 깊이가 작으며, 매개변수가 더 안정적입니다. 탄성 변형으로 인한 오류를 수정하기 위해 스프링 패스를 추가할 수 있습니다. 이를 통해 슬롯 치수와 표면 품질이 필요한 범위 내에서 유지됩니다.
슬롯 밀링의 장점과 한계
공정 관점에서 슬롯 밀링의 장점은 유연성입니다. 하지만 모든 문제를 해결하는 것은 아닙니다.
주요 장점:
- 일반적인 커터 세트로 대부분의 슬롯 유형을 처리할 수 있습니다.
- 다양한 디자인에 잘 적응하며, 소량 생산과 잦은 변경에 적합합니다.
- EDM 및 연삭과 잘 어울립니다. 밀링은 대량의 소재를 제거하고, 다른 공정은 중요한 표면을 마무리합니다.
주요 제한 사항:
- 매우 깊고 좁은 슬롯은 공구 강성과 칩 제거에 의해 제한됩니다.
- 초경질 소재의 경우 가공 범위가 매우 좁습니다. 따라서 고성능 공구와 엄격한 관리가 필요합니다.
- 잔류 응력에 민감한 부품의 경우, 안전장치로 연삭이나 EDM이 필요한 경우가 많습니다.
따라서 저희는 슬롯 밀링에만 의존하지 않습니다. 대부분의 소재 제거는 슬롯 밀링에 맡깁니다. 그 후, 높은 정확도와 표면 품질이 필요한 부분에는 다른 공정을 적용합니다. 이를 통해 비용과 신뢰성의 균형을 맞출 수 있습니다.
비용 및 리드 타임: 주요 요소
프로젝트 관리 관점에서 슬롯 밀링 비용은 선형적이지 않습니다. 몇 가지 주요 요인에 따라 달라집니다. 이러한 요소를 조기에 파악하면 추가 제조 비용을 방지하는 데 도움이 됩니다.
비용과 리드타임에 영향을 미치는 주요 변수는 다음과 같습니다.
- 슬롯 기하학: 슬롯의 너비, 깊이, 길이, 모양이 중요합니다.
- 허용 오차: 치수가 좁아지고 표면 요구 사항이 높아지면 마무리 및 검사 비용이 증가합니다.
- 재료 유형: 알루미늄과 탄소강은 절단하기 쉽습니다. 스테인리스강과 고온 합금은 공구와 기계에 더 큰 손상을 줍니다.
- 배치 크기: 프로토타입에는 모든 설정 및 프로그래밍 비용이 포함되어야 합니다. 대량 생산은 이러한 비용을 여러 부품에 분산시킵니다.
Yonglihao에서는 도면과 3D 모델을 통해 가공 난이도를 평가합니다. 그런 다음 고객의 배치 규모와 리드타임을 고려하여 공정 경로를 선택합니다. 표준 공구에 맞지 않는 설계가 발견되면 변경 사항을 제안해 드립니다. 이를 통해 기능, 비용, 납기 간의 적절한 균형을 찾을 수 있습니다.
결론
로서 CNC 가공 서비스 제공업체, Yonglihao Machinery 슬롯 밀링 그 이상의 기능을 제공합니다. 슬롯형 구조물에 대한 완벽한 가공 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다. 여기에는 고급 기능도 포함됩니다. CNC 밀링 서비스 고객의 니즈에 맞춰 맞춤 제작해 드립니다. 3축, 4축, 5축 CNC 밀링 센터를 보유하고 있으며, 터닝, 연삭, 와이어 방전 가공 장비도 보유하고 있습니다. 이를 통해 단일 프로토타입 제작부터 대량 생산까지 모두 가능합니다.
크기의 경우, 슬롯 폭, 깊이, 재질에 따라 커터와 가공 방식을 선택합니다. 강철과 알루미늄의 경우 수십 밀리미터 단위의 폭과 깊이를 구현할 수 있습니다. 재질의 경우, 탄소강, 스테인리스강, 알루미늄 합금 등을 가공합니다. 각 재질에 대한 풍부한 라이브러리를 개발했습니다. 품질 관리에서는 키 슬롯 치수와 위치를 측정합니다. 높은 맞춤 요구 사항이 있는 키웨이의 경우, 검증을 위해 게이지 또는 CMM을 사용합니다.
슬롯 구조 부품이 있으시면 도면을 보내주시면 현실적인 슬롯 밀링 설계도와 견적을 제공해 드립니다. 재료, 배치 크기, 그리고 공차 요구 사항을 바탕으로 설계를 진행합니다. 필요한 경우, 부품 제작을 더욱 용이하게 하기 위한 설계 조정을 제안해 드릴 수 있습니다.
자주 묻는 질문
기계 가공을 쉽게 하려면 설계에서 슬롯 너비를 어떻게 정의해야 합니까?
가능하면 슬롯 너비를 표준 공구 직경(예: 4, 6, 8, 10 또는 12mm)에 맞추는 것이 좋습니다. 7.3mm와 같은 특수 치수는 여러 번의 가공이나 맞춤형 공구가 필요합니다. 이는 비용과 위험을 증가시킵니다. 키웨이와 같은 형상의 경우, 키 너비 또는 결합 부품을 표준 슬롯 너비에 맞게 조정할 수 있습니다.
설계 및 프로세스 계획에서 깊은 슬롯에 대해 무엇을 주의해야 합니까?
슬롯 깊이가 공구 직경의 세 배를 초과하는 경우, 매우 좁은 폭은 피하십시오. 칩 제거를 위해 슬롯 폭을 넓히십시오. 또한, 도면에 분할 가공이 허용됨을 명시하십시오. 공정 측면에서는 스텝 다운 절삭과 고급 황삭 전략을 사용합니다. 그런 다음 정삭 패스를 사용하여 슬롯 벽을 미세하게 다듬습니다.
도면에서 슬롯 관련 허용 오차를 어떻게 표시해야 합니까?
슬롯 폭 공차, 깊이, 바닥 형상을 명확하게 명시해 주십시오. 또한, 기준 표면으로부터의 거리와 다른 피처와의 상대적인 위치도 기록해 주십시오. 특정 표면 거칠기가 필요한 경우, 슬롯 바닥과 벽을 별도로 표시해 주십시오. 이는 황삭 및 정삭 전략을 계획하는 데 도움이 됩니다.
슬롯 밀링이 EDM이나 브로칭보다 더 적합한 경우는 언제인가요?
다양한 형상, 소량에서 중소 규모의 배치 규모, 그리고 우수한 가공성을 갖춘 슬롯의 경우, 슬롯 밀링이 최선의 선택입니다. 슬롯 밀링은 유연하고 비용 효율적입니다. 매우 깊고 좁은 슬롯, 날카로운 내부 모서리, 또는 매우 단단한 소재의 경우, EDM이나 브로칭이 유리합니다. 많은 복잡한 부품은 슬롯 밀링과 다른 공정을 혼합하여 사용합니다. 귀사의 특정 부품에 가장 적합한 방식을 추천해 드리겠습니다.
