November 18, 2025
벽이 얇은 부품을 가공하는 것은 제조 과정에서 독특한 과제를 안겨줍니다. 높은 길이 대 두께 또는 직경 대 두께 비율이 특징인 이러한 부품은 본질적으로 절단 공정 중 진동, 편향 및 열 변형에 취약합니다. 성공적으로 생산하려면 재료, 툴링, 가공 전략 및 고정 기술을 신중하게 선택하는 매우 체계적이고 정확한 접근 방식이 필요합니다. 이 A-to-Z 가이드는 벽이 얇은 부품의 가공을 마스터하기 위한 필수 고려 사항에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다.
A. 재료 특성 평가:소재 선택은 기본입니다. 특정 알루미늄 합금과 같은 부드러운 소재는 구성인선과 표면이 찢어지기 쉬운 반면, 티타늄이나 고니켈 합금과 같은 단단한 소재는 더 많은 열을 발생시켜 열팽창과 뒤틀림을 초래합니다. 재료의 탄성 계수, 열전도도 및 경도를 이해하는 것이 공정 계획의 출발점입니다.
B. 저울 고정 및 클램핑:고정은 틀림없이 가장 중요한 단계입니다. 오버 클램핑으로 인해 초기 부품 왜곡이 발생하여 최종 형상으로 가공될 수 있습니다. 언더 클램핑으로 인해 떨림과 공작물 이동이 발생합니다. 종종 규정을 준수하거나 손상되지 않는 조 재료를 포함하는 최소한의 전략적으로 배치된 클램핑 힘을 사용하십시오. 진공 척 또는 특수 저압 유압 고정 장치는 클램핑 힘을 더 넓은 영역에 균등하게 분배할 수 있는 능력 때문에 선호되는 경우가 많습니다.
C. 절삭력 제어:처짐을 최소화하려면 낮고 제어된 절삭력이 가장 중요합니다. 이는 높은 스핀들 속도, 낮은 절삭 깊이(HSM) 기술을 사용하여 달성됩니다.$a_p$) 및 낮은 이송 속도($f_z$). 반경 방향 절입량 비율 유지($a_e$) 벽 두께를 가능한 한 작게 만듭니다.
D. 전용 툴링 전략:날카롭고 경사각이 높은 절단 도구를 사용하십시오. 높은 포지티브 경사각은 칩 두께를 줄여 절삭력을 감소시킵니다. 하중을 분산하려면 플루트 수가 더 많은 공구를 선택하되 충분한 칩 배출 공간을 확보하십시오. 헬리컬 엔드밀은 점진적인 맞물림과 충격 부하 감소에 탁월합니다.
E. 진동(Chatter) 제거:채터링은 벽이 얇은 가공의 천적이며 표면 조도가 좋지 않고 치수 부정확성을 초래합니다. 공구와 공작물의 고유 진동수를 피하기 위해 스핀들 속도를 최적화하십시오. 짧고 견고한 도구 홀더와 균형 잡힌 도구 어셈블리는 협상 대상이 아닙니다.
F. 도구 경로 최적화에 중점을 둡니다.공구 경로는 연속적이고 매끄러워야 하며 스파이크 하중을 유발하는 방향이나 맞물림의 급격한 변화를 피해야 합니다. 공구가 항상 재료와 가볍게 맞물려 일관된 힘을 유지하고 국부적인 가열을 최소화하는 트로코이드 또는 일정한 방사형 맞물림(CRE) 밀링 전략을 사용합니다.
G. 점진적인 재료 제거:넉넉한 스톡 여유량을 갖춘 황삭 가공에 이어 매우 가벼운 절삭으로 준정삭 및 정삭 패스를 수행하는 전략을 채택하십시오. 벽 두께가 최종 치수에 가까워짐에 따라 반경 방향 절삭 깊이를 점차적으로 줄입니다. 처짐이 우려되는 경우 단일 패스로 벽의 전체 길이를 절단하지 마십시오. 단계별 플런징이나 포켓팅을 사용합니다.
H. 열 관리 및 냉각수:절단은 열을 발생시키고, 열은 얇은 벽에 열팽창과 그에 따른 뒤틀림을 유발합니다. 풍부한 절삭유 또는 고압 절삭유 시스템(HPC)을 사용하여 절삭 영역에서 열과 칩을 효율적으로 배출합니다. MQL(Minimum Quantity Lubrication) 역시 열충격을 줄이고 우수한 윤활성을 제공함으로써 효과적일 수 있습니다.
I. 혁신적인 지원 메커니즘:강성을 제공하기 위해 부품 주변에 주조하기 위한 내부 또는 외부 지지 맨드릴, 저융점 합금(예: Cerrobend) 또는 최종 가벼운 마무리 단계에서만 제거되는 맞춤형 설계 보강 리브를 사용하는 것을 고려하십시오.
J. 안정성을 위한 지그 설계:지그 또는 고정 장치 베이스가 공작물 자체보다 훨씬 더 견고한지 확인하십시오. 부품에 과도한 스트레스를 주지 않고 반복 가능한 위치 지정을 보장하려면 가능한 경우 운동학적 장착 원리를 사용하십시오.
K. 도구를 계속 활용하십시오.원형 부품의 경우, 진동을 유발할 수 있는 간헐적 절단으로 인한 해머링 효과를 방지하기 위해 공구가 지속적인 접촉을 유지하는지 확인하십시오. 클라임 밀링은 출구에서 칩이 얇아지고 더 부드러운 힘이 적용되기 때문에 거의 항상 기존 밀링보다 선호됩니다.
L. 낮은 방사형 교전(CRE):낮고 일정한 반경 방향 절입 깊이 유지($a_e$), 일반적으로 커터 직경의 10% 미만이며 더 높은 축 방향 절입 깊이($a_p$). 이 접근 방식을 사용하면 힘이 일관되게 낮고 반경 방향보다 축 방향으로 더 많이 전달됩니다.
M. 공정 중 측정 및 모니터링:공정 중 측정을 위해 터치 프로브 또는 레이저 스캐너를 사용하십시오. 편향이 의심되는 경우 보상 주기를 통합하거나 재료 제거의 특정 단계 후에 부품 치수를 확인하고 필요에 따라 나머지 도구 경로를 조정합니다.
N. 중첩 가공 전략:벽이 얇은 복잡한 포켓의 경우 중앙에서 바깥쪽으로(네스팅) 가공하고 가능한 마지막 순간까지 더 두꺼운 벽이나 베이스를 유지하여 프로세스 전반에 걸쳐 최대의 구조적 지지를 제공합니다.
O. 플루트 수 및 형상 최적화:필요에 따라 알루미늄 또는 내열 합금용으로 설계된 특수 형상의 공구를 선택하십시오. 재료를 깨끗하게 자르는 대신 재료를 밀어내는 표준 형상 도구는 사용하지 마십시오. 플루트 수가 많을수록 안정성을 제공할 수 있지만 탁월한 칩 배출이 요구됩니다.
P. 스핀들에서의 프로그램 공구 경로:도구 중심점 제어(TCPC) 및 CNC 제어의 높은 수준의 보간과 같은 기능을 활용하여 기계가 힘 변화를 최소화하는 데 필요한 부드럽고 연속적인 경로를 실행하도록 합니다.
Q. 표면 마감 품질 요구 사항:보다 매끄러운 표면 마무리(낮은 거칠기 평균$R_a$)이 필요한 경우가 많습니다. 이를 달성하려면 완벽하게 균형 잡힌 도구, 날카로운 모서리 및 최종 절단이 매우 가벼워야 합니다("속삭이는" 절단). 이는 준정삭으로 인해 남겨진 미세한 처짐을 제거하기 위한 것입니다.
R. 오버행 감소:가능한 가장 짧은 공구 오버행을 사용하십시오($L/D$비율) 도구 강성을 최대화하고 시스템의 진동 경향을 줄입니다. 최대 강성을 위해 고성능 측면 잠금 장치 또는 유압 홀더를 사용하십시오.
S. 스트레인 게이지 분석:매우 까다로운 부품의 경우 프로토타입에 스트레인 게이지를 사용하여 절단 부하 시 최대 편향 영역을 매핑합니다. 이 데이터는 설비 재설계 또는 도구 경로 수정에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
T. 얇은 벽 왜곡 보상:예측 가능한 왜곡이 발생하는 경우 CAD/CAM 소프트웨어에서 공구 경로를 의도적으로 변경(보정)하여 스프링백되는 영역에서 부품을 약간 "과도하게 절단"하여 올바른 최종 치수를 얻을 수 있습니다. 이를 위해서는 경험적 테스트가 필요합니다.
U. 다중 축 사용(5축):5축 기계는 매우 유용합니다. 표면을 기준으로 공구를 기울이면 효과적인 절단 형상이 변경되고, 공구 수명이 늘어나며, 결정적으로 얇은 벽에 수직이 아닌 고정 장치의 단단한 부분으로 절단력이 더 많이 전달됩니다.
V. 확인 및 검증:프로세스를 개발한 후 상세한 검증 실행을 실행하여 치수 공차가 여러 부품에 걸쳐 유지되는지 확인하십시오. CMM(좌표 측정기)을 사용하여 편향에 대한 부품의 전체 형상을 매핑합니다.
W. 워크홀딩 설계 반복:워크홀딩 설계를 반복할 것으로 예상됩니다. 첫 번째 디자인은 강성과 최소 부품 응력의 완벽한 균형을 거의 제공하지 않습니다. 관찰된 부품 왜곡을 기반으로 클램핑 지점과 지지점을 개선할 준비를 하십시오.
X. eXamine 칩 로드:항상 칩 두께가 최소 필수 칩 두께($h_{분}$) 그렇지 않으면 도구가 절단되는 대신 마찰되어 열과 편향이 크게 증가합니다. 이것이 매우 낮은 이송 속도에서도 반경 방향 맞물림을 주의 깊게 관리해야 하는 이유입니다.
Y. 항복강도 고려사항:특히 절단으로 인해 온도가 상승할 때 재료의 항복 강도에 유의하십시오. 가공력은 항복 강도를 초과해서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 재료가 최종 절단 전에 영구적으로 변형되어 영구적인 치수 오류가 발생합니다.
Z. 올바른 CAM 전략에 대한 제로인:CAM 소프트웨어 기능은 매우 중요합니다. HEM(고효율 밀링) 및 동적 밀링과 같은 고급 기능을 사용하여 성공적인 얇은 벽 부품 가공의 기초가 되는 부드럽고 힘이 적게 드는 도구 경로를 생성합니다.
이러한 각 사항을 세심하게 해결함으로써 제조업체는 단순히 벽이 얇은 부품을 가공하려는 시도에서 요구되는 정밀도와 표면 품질을 일관되게 달성하고 복잡한 과제를 반복 가능한 제조 성공으로 전환할 수 있습니다.
