밀링의 개요와 종류
1. 개 요
밀링머신(Milling Machine)은 주축에 고정된 밀링 커터(Milling Cutter)를 회전시키고, 테이블에 고정한 일감에 세로, 가로, 상하운동을 주어 절삭하는 공작기계로써 평면절삭은 물론, 불규칙하고 복잡한 형상을 갖는 면의 절삭가공에 적당하다. 최근에는 초경합금의 발달로 각종 작업에 적합한 초경 밀링커터로 고속 또는 강력절삭을 할 뿐 아니라, 가공정밀도도 대단히 높다.
2. 니 컬럼형 밀링 머신
(1) 수평 밀링 머신(Horizontal Milling Machine)
1) 구조 : 주축 및 이에 고정한 아이버(Arber)가 수평으로 장치되어 회전된다.
니(Knee)는 기둥앞면을 상하로 미끄러져 이동하고, 니 위의 새들은 전후방향으로 이동할 수 있는 구조이다. 아버는 밀링커터를 고정하여 회전시켜 일감을 가공하며 오버암(Over Arm)은 아버가 굽히는 것을 방지한다.
2) 변속 : 주축의 속도변환은 기둥 내부에 있은 속도변환기어로 하며, 테이블 이송을 위한 속도 변환은 니 내부에 장치한 변환기어로 한다.
최근에는 테이블의 절삭이송, 급송이송 및 귀환 등을 자동 사이클로 완성하게 하는 장치도 있다.

(2) 만능 밀링 머신(Universal Milling Machine)
수평 밀링 머신과 거의 같으나, 다른점은 새들 위에 회전대(Swivel Base)가 있어서 수평면 안에서 필요한 각도로 테이블을 회전시킬 수 있다. 따라서 분할대나 헬리컬 절삭장치를 사용하면 헬리컬기어(Helical Gear)의 치형과 트위스트 드릴(Twist Drill)의 비틀림 홈을 가공할 수 있다.
(3) 수직 밀링 머신(Vertical Milling Machine)
주축헤드가 테이블에 대해 수직으로 설치된 것으로 주로 앤드 밀(End Mill)과 정면커터를 사용한다.
주축은 상하로 이동되는 것, 고정된 것, 필요한 각도로 경사시킬 수 있는 것 등이 있다.
3. 생산 밀링 머신(Production Milling machine)
(1) 특 징
대량생산에 적합하도록 기능을 단순화하고 자동화시킨 밀링머신으로써, 스핀들 헤드가 1개인 단두형, 2개인 쌍두형, 2개 이상인 다두형이 있다.
(2) 종 류
1) 고정 베드형 밀링 머신 : 베드는 고정되고 테이블은 베드위에서 길이 방향으로 왕복 이동하며, 베드에 고정된 칼럼 위에서 주축대가 상하로이동하고, 스핀들은 관형(Quill Type)으로 되어 있어 전후로 움직여 3차원 운동을 한다.
2) 회전 밀러(Rotary Miller) : 일감을 고정한 원형 테이블을 연속 회전시키며, 직립 스핀들이 2개 있어 두종류의 일감을 동시에 가공할 수 있고, 거친 절삭과 다듬질 절삭을 동시에 할 수 있는 고성능 밀링머신이다.
4. 플레노 밀러(Plano Miller)
(1) 특 징
플레이너의 공구대 대신 밀링헤드가 장치된 형식으로 단주형과 쌍주형이 있다.수평 및 수직으로 헤드를 장치하여 길이가 긴 대형일감과 중량물의 절삭, 강력절삭에 적합하다.
(2) 이 송
공작물을 고정한 테이블이 길이방향으로 이동되며, 가로 및 수직 방향의 이송은 스핀들로 한다.

5. 특수 밀링 머신
(1) 모방 밀링 머신(Profile Milling Machine)
모방장치를 사용해 다이, 금형의 조각 및 윤곽을 가공하는 것으로, 유압식, 유압공기식, 전기식 등의 자동추적장치에 의해 절삭용 주축의 운동을 제어하여 절삭하며, 복잡한 형상을 정밀도가 높고 능률적으로 가공한다.
(2) 나사 밀링 머신(Thread Milling Machine)
나사를 깎는 전용 밀링 머신으로써, 작동이 간단하고 가공능률이 좋으며, 암, 수나사의 내외면을 정밀하게 가공할 수 있다.

밀링머신의 구성과 기능
1. 개 요
밀링머신은 회전하는 절삭공구에 가공물을 이송하여 원하는 형상으로 가공하는 공작기계로써 절삭공구는 주축 및 아아버에 장착하고, 일감은 테이블에 장착되어 세로, 가로, 상하 방향으로 이동한다.
컬럼 및 베이스는 기계의 골격을 이루는 틀이 된다. 니이는 테이블을 지지하며 칼럼의 안내면을 따라 상하이동 한다.
2. 밀링머신의 크기
(1) 테이블의 이동량(좌우 × 전후 × 상하)
(2) 테이블의 크기
(3) 주축 중심으로부터 테이블면 까지의 최대 거리(수평, 만능 밀링머신)
(4) 주축 끝으로부터 테이블면까지의 초대거리 및 주축헤드의 이동거리(수직식 밀링머신)
3. 밀링머신의 구성 및 기능
(1) 칼럼 및 베이스(Column, Base)
1) 칼럼의 구성 : 칼럼은 기계의 몸통을 이루는 중요한 부분으로 베이스에 견고히 장치되어 있다. 앞면에는 니가 조립되어 상하운동을 할 수 있게 수직 미끄럼면이 있다. 상부에는 오버 암(Over Arm), 내부에응 주축, 주축변속 장차, 주축구동용 모터 등이 장치되어 있다.
2) 칼럼의 구조 : 칼럼의 절삭력에 의해 휨과 비틀림 작용을 받으며, 따라서 강력절삭에 대해서도 변형이나 진동이 일어나지 않도록 주축과 수직방향의 폭을 넓힌 페쇄 상자형으로 만들고 내부에 리브(Rib)가 보강되어 있다.
(2) 니 이(Knee)
칼럼에서 수평으로 뻗어나온 부분이며 칼럼의 미끄럼면을 따라 상하로 이동하며, 새들과 테이블을 지지한다. 니이의 내부에는 이송변속기어가 장치되어 있다.
(3) 새 들(Saddle)
테이블을 지지하며 니이의 상부 미끄럼면에 조립되어 전후 미끄럼 운동을 한다. 새들의 내부에는 테이블의 좌우 이송볼트와 너트, 방향전환 장치, 백래시(Back Lash) 제거장치 등이 있다.
(4) 테이블(Table)
테이블은 새들 위에서 길이방향으로 이송을 주며, 윗면에는 일감, 고정구 및 부속장치 등을지지 또는 설치하며, 작업면에는 몇개의 T홈이 파여져 있어 T볼트로 일감 또는 고정구를 고정한다. 만능식의 경우 테이블의 선회가 가능하다.
(5) 스핀들(Spindle)
칼럼의 상부에 위치하며 고속, 강력절삭에 적합하도록 설계되어 있다.
주축구멍은 테이퍼로 되어 있고, 여기서 여러 가지 절삭공구나 다른 절삭공구를 고정하기 위한 아아버를 끼워서 사용한다.
(6) 오버 암(Over Arm)
칼럼 상부에 설치되고 스핀들과 평행방향으로 이동조절 할 수 있으며, 아버 및 여러 가지 부속장치를 지지한다.

4. 여러 가지 밀링 가공
밀링의 구조와 가공방법
1. 밀링의 구조

2. 밀링의 가공방법

밀링 머신에 사용되는 절삭 공구. <특징> 원통·원뿔의 외주나 단면에 다수의 절삭날을 갖는 절삭 공구이다. 커터 1회전으로 하나의 날이 마모되는 양은 적고 단속절삭이기 때문에 바이트에 비해 공구의 수명이 길고 정도가 좋은 절삭을 할 수 있다.

밀링 머신으로 회전하는 커터(cutter)를 이용해 공작물을 절삭하는 작업. <종류> ①평면 커터의 절삭(상향 깎기, 하향 깎기) ②정면 커터 절삭. <상향절삭 특징> 하향 절삭과 반대이다. <하향 절삭의 특징> ①공작물을 절삭력으로 눌러 붙이기 때문에 공작물의 설치가 간단하다. ②커터의 마모가 적다. ③동력의 소비는 상향 절삭보다 적다. ④칩이 절삭날을 방해하기 때문에 공작물이 커터에 먹혀 들어가기 쉽다. ⑤이송기구에 백래시가 있으면 덜컥거리기 쉽다(백래시 제거 장치가 필요) ⑥공작 기계의 강성이 필요하다.

밀링 (Milling)
밀링 가공은 고정되어 있는 공작물을 회전하는 공구가 이송하며 불필요한 부분을 깍아내는 가공이다.
밀링 가공시 이송률은 일반적으로 분당 공구 이동거리(mm/min)로 지정한다.
밀링 장비 크기는 보통 아래표와 갈이 최대 행정으로 구분한다.
단위 : inch
|
호칭 번호 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
최대 행정(stroke) |
22 |
28 |
34 |
42 |
50 |
60 |
|
◎ 밀링 커터의 고정구 |
|
|
|
② 어댑터와 콜릿(adapter and collet) |
|
|
|
③ 스프링-콜릿 척(spring-collet chuck) |
|
|
|
◎ 밀링 바이스 |
|
|
|
◎ 분할대(indexing head) |
|
|
|
◎ 회전 테이블장치 |
|
|
|
◎ 슬로팅 장치(slotting attachment) |
|
|
|
◎ 수직축 장치(vertical milling attachment) |
|
|
|
◎ 래크 절삭 장치(rack cutting attachment) |
|
|
|
◎ 로터리 밀링 헤드 장치(rotary milling head attachment) |
|
|
. 밀링 머신의 종류
밀링 머신(milling machine)은 여러 개의 절삭 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)라고 하는 절삭 공구를 주축에 고정하여 회전시키고, 테이블 위에 고정한 일감에 절삭깊이와 이송을 주어 절삭하는 공작 기계로서 평면 절삭, 곡면 절삭, 각종 홈 절삭을 하는 것 외에 나사, 기어, 캠 등의 절삭 가공도 능률적으로 할 수 있는 사용 범위가 대단히 넓은 공작 기계이다.
밀링 머신의 종류로는 니 칼럼형 밀링 머신, 생산형 밀링 머신, 플래노밀러, 특수형 밀링 머신 등이 있으며, 니형 밀링 머신에는 수평 밀링 머신, 수직 밀링 머신, 만능 밀링 머신이 있다.
(1) 니 칼럼형 밀링 머신
일반적으로 가장 많이 쓰이는 밀링 머신이며, 그 종류로는 수평 밀링 머신, 수직 밀링 머신, 만능 밀링 머신 등이 있다.
① 수평 밀링 머신
수평 밀링 머신은 그림Ⅱ-16과 같이 주축을 기둥 상부에 수평 방향으로 장치하고 회전시킨다. 니는 기둥 앞면을 상하로 미끄러져 이동하며, 니 위의 새들은 전후 방향으로 이동한다. 또, 테이블은 새들 위에서 좌우로 이동하므로, 테이블은 기둥 앞면을 전후, 좌우, 상하 세 방향으로 이동할 수 있는 구조로 되어 있다. 아버(arbor)는 주축에 고정하여 아버에 고정된 밀링 커터를 회전시켜 일감을 가공한다. 오버암은 아버가 굽히는 것을 방지하기 위해 한쪽 끝은 기둥 위에 고정되어 있고, 반대편의 끝은 아버지지부가 고정되어 아버의 한쪽 끝을 지지하게 된다. 주축의 속도 변환은 기둥 내부에 있는 속도 변환 기어로 하며, 테이블 이송을 위한 속도 변환은 니 내부에 장치한 변환 기어로 한다.
② 수직 밀링 머신
수직 밀링 머신은 그림Ⅱ-17과 같이 주축 헤드가 수직으로 되어 있으며, 주로 정면 밀링 커터와 엔드 밀 등을 사용한다.
수직 밀링 머신의 주축 헤드는 고정형 이외에 상하 이동형, 수직면 안에서 필요한 각도로 경사시킬 수 있는 것 등이 있으며, 높은 정밀도로서 능률적으로 가공할 수 있게 되어 더욱 이용도가 높아지고 있다.
③ 만능 밀링 머신
만능 밀링 머신은 수평 밀링 머신과 거의 같으나, 다른 점은 새들 위에 회전대가 있어 수평면 안에서 필요한 각도로 테이블을 회전시킬 수 있다. 따라서, 테이블을 필요한 각도만큼 회전시켜 이송할 수 있으므로 분할대나 헬리컬 절삭 장치를 사용하면 헬리컬 기어, 트위스트 드릴의 비틀림 홈 등을 가공할 수 있다.

(2)생산형 밀링 머신
생산 밀링 머신(production milling machine)은 대량 생산에 적합하도록 기능을 어느 정도 단순화하였고, 자동화시킨 밀링 머신이다. 여기에는 스핀들 헤드가 1개있는 단두형, 2개 있는 쌍두형, 2개 이상 있는 다두형이 있으며, 그림Ⅱ-18은 다두형 생산 밀링 머신을 나타낸 것이다.
(3) 플래노밀러
플래노밀러(planomiller)는 그림Ⅱ-19와 같이 플래노의 공구대 대신 밀링 헤드가 장치 된 형식으로 단주형과 쌍주형이 있다. 플래노밀러는 대형 일감과 중량물의 절삭이나 강력 절삭에 적합하다.
(4) 특수형 밀링 머신
① 모방 밀링 머신
모방 밀링 머신(profile milling machine)은 그림Ⅱ-20과 같이 모방 장치를 사용해 프레스, 단조, 주조용 금형 등의 복잡한 모양의 것을 정밀도가 높고 능률적으로 가공할 수 있는 구조로 되어 있다.
② 나사 밀링 머신
나사 밀링 머신(thread milling machine)은 나사를 깎는 전용밀링 머신으로서, 작동이 간단하고 가공 능률이 좋으며, 깨끗한 다듬질면의 나사를 가공할 수 있다.
③ 수치 제어 밀링 머신
수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)은 윤곽 제어에 의한 평면 캠, 원통 캠, 판 게이지 등을 가공하는데 효과적이다.
(1) 밀링 커터의 종류
밀링 커터에는 가공하는 일감의 모양에 따라 여러 가지 모양, 치수, 재질의 것이 있으며, 이것을 적당히 선택하여 필요한 가공을 한다. 그림Ⅱ-21은 수평 밀링 머신에, 그림Ⅱ-22는 수직 밀링 머신에 쓰이는 커터의 종류를 나타낸 것이다.


밀링 커터에는 동일한 재료로 커터 전체를 만든 단체 밀링 커터, 팁을 경납 땜 또는 용접한 날붙이 밀링 커터 등이 있고, 팁을 기계적으로 죔 고정하여 사용한 후에 재연삭하지 않고 버리는 폐기식(throw away type)이 많이 사용된다.
(2) 밀링 커터의 각부 명칭
그림Ⅱ-23은 대표적인 밀링 커터의 각부 명칭을 나타낸 것이며, 보통 평면 커터, 홈깎기 밀링 커터, 옆면 밀링 커터 등은 바깥지름(mm)과 폭(mm)으로 크기를 표시하고, 엔드 밀과 정면 밀링 커터는 바깥지름(mm)으로 크기를 표시한다.

(3) 밀링 커터의 공구각
그림Ⅱ-24는 밀링 커터의 주요 공구각을 나타낸 것이다. 플레인 커터의 폭이 20mm 이상의 것은 모두 비틀림 날로 만들며, 경절삭용 비틀림각은 15°, 중절삭용의 거친 커터는 날의 수가 비교적 적고 비틀림각은 25° 이상으로 되어 있다. 곧은날 밀링 커터는 커터가 회전함에 따라 날이 하나씩 순차적으로 단속 절삭을 하여 떨림이 나타나기 쉬우므로 날의 수를 많게 하거나 또는 날에 비틀림각을 주어 동시에 여러 개의 날로 절삭하면 절삭이 순조롭고 좋은 가공면을 얻을 수 있다.
① 경사각
그림Ⅱ-25⒜와 같이 밀링 커터의 중심과 경사면으로 이루어진 각(α)을 경사각이라 하며, 이 각이 커질수록 절삭 저항이 감소되지만 날끝은 약하게 된다. 그림Ⅱ-25⒝와 같이 일감에 날끝이 먼저 닿게 되는 경우를 정(+)경사각이라 하며 이 경우에는 날끝이 부러지기 쉬우므로 고속도강의 밀링 커터에 주로 사용되고, 일감에 날끝보다 약간 윗 부분이 먼저 닿게 되는 경우를 부(-)경사각이라 하며 이 경우에는 강력 절삭에서 날끝의 파손을 감소시킬 수 있으므로 잘 부러지는 성질이 있는 초경합금의 밀링 커터에 주로 사용된다.
② 여유각
그림Ⅱ-26과 같이 밀링 커터의 날끝이 그리는 원호에 대한 접선과 여유면이 이루는 각(β)을 여유각이라 한다. 이 각을 크게 하면 절삭날 각이 작게 되어 날끝이 약하게 된다. 연질의 일감에는 다소 크게 하여 절삭성을 좋게 한다. 밀링 커터에서 여유각은 보통 2단으로 하며 랜드부의 여유각은 1차 여유각이라 하여 작게 하고, 나머지 부분을 2차 여유각이라 하여 크게 준다.

③ 코너각
정면 밀링 커터의 절삭 작업에서는 대부분 바깥둘레의 절삭날이 절삭을 한다. 이 부분에 코너각이라는 모서리각을 만들어 날끝의 강도를 증가시키고, 또 절삭칩의 두께를 얇게 함으로써 이송을 크게 할 수 있어서 절삭 능률을 좋게 할 수 있다.
그림Ⅱ-27에서 칩의 두께를 t, 이송량을 f, 코너각을 C 라 하면 t=f cos C 가 성립된다. 즉, 똑같은 이송량에서는 코너각 C가 클수록 칩 두께 t는 작게 되어 소비 동력이 적어지고, 또 이 조건에서 절삭칩 두께를 같게 하면 이송량 f는 크게 할 수가 있다.
표1은 일감의 재질에 따른 밀링 커터의 공구각을 나타낸 것이다.
|
일 감 의 재 질 |
고속도강 밀링 커터 |
초경 합금 정면 밀링 커터 | |||||
|
레이디얼 경사각 |
레이디얼 여유각 |
레이디얼 경사각 |
레이디얼 여유각 |
액시얼 경사각 |
액시얼 여유각 | ||
|
알 루 미 늄 |
20∼40 |
10∼22 |
10 |
9 |
-7 |
5 | |
|
플 라 스 틱 |
5∼10 |
5∼7 |
― |
― |
― |
― | |
|
황동 청동 |
무 른 것 보 통 굳 은 것 |
0∼10 0∼10 ― |
10∼22 4∼10 ― |
6 3 0 |
9 6 4 |
-7 -7 -7 |
5 5 5 |
|
주철 |
무 른 것 굳 은 것 냉 강 |
8∼10 ― |
4∼7 ― |
6 3 0 |
4 4 4 |
-7 -7 -7 |
3 3 3 |
|
가 단 주 철 |
10 |
5∼7 |
6 |
4 |
-7 |
3 | |
|
구 리 |
10∼15 |
8∼12 |
― |
― |
― |
― | |
|
강 |
무 른 것 보 통 굳 은 것 스테인리스 |
10∼20 10∼15 10∼15 10 |
5∼7 5∼6 4∼5 5∼8 |
-6 -8 -10 ― |
4 4 4 ― |
-7 -7 -7 ― |
3 3 3 ― |
원주날에 의한 밀링 가공에 있어서 그림Ⅱ-28⒜와 같이 밀링 커터의 회전 방향과 반대 방향으로 일감을 이송하는 것을 상향 절삭(up cutting)이라 하고, 또 그림Ⅱ-28 ⒝와 같이 밀링 커터의 회전 방향과 같은 방향으로 일감을 이송하는 것을 하향 절삭(down cutting)이라 한다.

표2는 상향 절삭과 하향절삭의 장점과 단점을 비교하여 나타낸 것이다.
|
|
상향 절삭(올려깎기) |
하향 절삭(내려깎기) |
|
장
점 |
① 밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로, 기계에 무리를 주지 않는다. ② 절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서 점차적으로 증가하므로, 날이 부러질 염려가 없다. ③ 칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에 쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화가 작다 ④ 커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반대이고, 따라서 서로 밀고 있으므로 이송 기구의 백래시가 자연히 제거된다. |
① 밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로, 날의 마멸이 작고 수명이 길다. ② 커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고, 따라서 일감을 밑으로 눌러서 절삭하므로, 일감의 고정이 간편하다 ③ 커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로, 날 하나마다의 날자리 간격이 짧고, 따라서 가공면이 깨끗하다. ④ 절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로, 가공할 면을 잘 볼 수 있다. |
|
단
점 |
① 커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로, 일감 고정이 불안정하고, 떨림이 일어나기 쉽다. ② 커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여 절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로, 날의 마멸이 심하다. ③ 커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자취의 피치가 길고, 마찰 작용과 아울러 가공면이 거칠다. ④ 칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지 않다. |
① 커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로, 기계에 무리를 준다. ② 커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로, 날이 부러지기 쉽다 ③ 가공된 면 위에 칩이 쌓이므로, 절삭열로 인한 치수 정밀도가 불량해질 염려가 있다. ④ 커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로, 백래시 제거 장치가 없으면 가공이 곤란하다. |
밀링 척의 고정과 풀기는 정면 커터의 경우와 같으며, 엔드 밀의 고정과 풀기는 다음과 같은 순서로 한다.
① 밀링 척의 내경부와 콜릿을 깨끗하게 닦는다.
② 사용할 엔드 밀의 자루 지름에 맞는 콜릿을 선정한다.
③ 엔드 밀의 자루를 콜릿에 끼우고, 콜릿을 밀링 척에 끼운다.
④ 그림Ⅱ-29와 같이 왼손으로 엔드 밀을 잡고 오른손으로 훅 스패너를 돌려서 밀링 척을 단단하게 죈다.

⑤ 그림Ⅱ-30⒜와 같은 급속 교환 방식의 밀링 척은 여러 가지 공구를 사용하는 경우에 공구의 교환을 쉽고 편리하게 할 수 있다.
⑥ 급속 교환 어댑터의 고정은 밀링 척의 경우와 같이 당김 볼트로 고정한다.
⑦ 급속 교환용 밀링 척이나 정면 밀링 커터는 테이퍼부의 앞쪽에 있는 키홈을 맞추어 어댑터의 테이퍼부 구멍에 끼운다.
⑧ 훅 스패너를 사용하여 어댑터의 죔링을 돌려 고정한다. 그림Ⅱ-30⒝는 급속 교환 어댑터의 용도를 나타낸 것이다.









