밀링 가공이란? 종류, 특징 및 가공 방법

밀링 가공은 수지나 금속 등으로 이루어진 다양한 기계 부품을 만들기 위한 절삭 가공의 일종입니다. 가공에 사용하는 다양한 공구를 적절하게 사용하면 복잡한 형상도 제작 가능합니다. 또한 마감도 고정밀도인 가공 방법입니다. 이번에서는 밀링 가공에 이용되는 기계의 종류 및 공구의 종류, 가공 가능한 형상 등에 대하여 소개합니다.

목차

• 밀링 가공이란?
• 밀링 가공에 이용되는 주요 기계
• 밀링 공구의 종류
• 밀링 가공의 종류
• 정리

밀링 가공이란?

밀링 가공은 절삭 공구를 고속으로 회전시키면서 작업대에 고정한 공작물을 깎는 가공 방법입니다. 원통형 절삭 공구는 총칭하여 밀링이라고 합니다. 주로 기어나 금형, 기계 부품 등의 가공에 이용됩니다. 다양한 종류의 절삭 공구를 구분 사용하여 평면이나 곡면, 타공, 홈 절삭 등 다양한 가공을 실현할 수 있습니다. 절삭 공구는 일반적으로 위아래로 이동 가능하고 공작물을 고정하고 있는 작업대는 전후좌우로 이동 가능합니다. 공구와 작업대를 3차원적으로 움직여 복잡한 형상도 가공할 수 있지만 기계에 의해 가공할 수 있는 형상과 할 수 없는 형상이 있으므로 주의해야 합니다. 공구를 장착하는 주축이 작업대에 대해 직각인 밀링 머신을 「수직형」이라고 하고 주류인 밀링 머신입니다. 주축이 작업대 면에 대해 평행인 것을 「수평형」이라고 합니다.

밀링 가공에 이용되는 주요 기계

밀링 가공에서는 다양한 기계를 사용합니다. 주요 가공기의 특징을 해설합니다.

범용 밀링기

범용 밀링기는 작업자가 절삭 공구를 장착하여 수동으로 조작하는 밀링 머신입니다. 작업자의 경험과 기량에 따라 완성도가 바뀝니다. 숙련된 작업자가 가공하면 미묘한 조정을 능숙하게 해서 정밀하고 고품질의 마감이 됩니다. 따라서 형상이 복잡한 시제작품의 가공이거나 고정밀도 1제품의 주문 등에 적합한 가공기라고 할 수 있습니다. 범용 밀링기는 1920년 중반부터 고도 경제 성장기 초에 주로 사용된 가공의 기초라고도 할 수 있는 가공기입니다.

NC 밀링기

NC 밀링기는 컴퓨터로 조건을 수치 제어하여 가공하는 밀링 머신입니다. NC는 「Numerical Control」의 약자입니다. 범용 밀링기에서는 작업자에 따라 완성도가 달라진다는 약점이 있었습니다. 그래서 NC 밀링기는 완성도의 편차를 줄이기 위해 개발된 가공기입니다. 범용 밀링기에서는 수동으로 각 공정을 조정했지만 NC 밀링기에서는 수치로 컨트롤할 수 있게 되어 가공 정밀도과 품질이 향상되었습니다.

머시닝 센터

머시닝 센터는 NC처럼 수치 제어로 가공 조건을 조정할 수 있을 뿐만 아니라 공구도 자동으로 교환할 수 있는 밀링 머신입니다. 지금까지는 공구를 1종류밖에 장착하지 못했지만 동시에 여러 공구를 세트할 수 있게 되었습니다. 자동으로 공구를 교체할 수 있에 되어 수동으로 공구를 교환하는 공정이 사라져 효율적으로 작업을 진행할 수 있습니다. 수치 제어는 현재도 점점 진화하고 있고 복잡하고 고정밀도 가공이 가능합니다.

NC 기어 가공기

NC 기어 가공기는 밀링 가공기 중 하나로 기어 가공에 사용됩니다. 「호브」라고 하는 전용 절삭 공구를 회전시켜 가공합니다. 기어는 복잡한 형상을 하고 있는 대단히 정밀한 부품입니다. 또한 평기어나 헬리컬 기어, 웜 기어 등 다양한 종류가 있습니다. NC 기어 가공기는 톱니 수 조정 등이 간단하고 자동으로 호브 가공도 가능한 가공기입니다.

밀링 공구의 종류

밀링 가공은 가공하려는 형상에 따라 공구를 구분하여 사용해야 합니다. 4가지 대표적인 형상에 대해 특징를 소개합니다.

정면 밀링

정면 밀링은 「페이스 밀」이라고 하고 원 바깥 둘레에 여러 날을 갖고 회전시키면서 평행 이동하여 표면을 평평하게 가공합니다. 한번에 넓은 범위를 깎기 때문에 절삭 효율이 좋습니다. 또한 고정밀도 평면 가공이 가능합니다. 주로 수직형 밀링에 이용되고 있고 가장 많이 사용되는 공구입니다.

엔드밀

엔드밀은 드릴처럼 가늘고 긴 형상을 하고 있습니다. 평면 가공, 단 가공, 홈 가공 등 다양한 가공이 가능한 만능 공구입니다. 스퀘어 엔드밀이라는 선단이 평평한 커터 외에 볼 엔드밀처럼 선단이 구형으로 되어 있어 곡면 가공에 적합한 커터도 있습니다. 정면 밀링에서는 큰 면적의 평면을 가공하고 엔드밀에서는 보다 면적이 작은 세밀한 형상을 가공합니다. 또한 평면만이 아닌 다양한 형상으로 가공할 수 있으므로, 공구 교환하는 공정을 절감할 수 있습니다. 날 수는 주로 2~4장으로 용도나 가공물의 크기 등에 따라 날을 구분하여 사용합니다

홈 밀링

홈 밀링은 고속 커터와 같이 원형 날이 회전하면서 평행 이동하여 홈을 깎습니다. 날 폭이나 외경에 따라 홈 폭과 깊이가 어느 정도 정해집니다. 엔드밀을 사용하여 홈 가공하는 것보다 절삭 속도가 빠르고 마감도 고정밀도입니다. 특히 길고 깊은 홈을 많이 가공하는 경우에 이용되는 공구입니다.

플레인 밀링

플레인 밀링은 원통 형상의 공구 바깥 둘레면에 날이 있습니다. 수평형 밀링에 장착하여 사용하고 평면 가공합니다. 플레인 밀링은 정면 밀링에 비해 절삭 효율이 좋지만 정밀도가 떨어집니다. 따라서 거친 잘식 가공에 주로 사용됩니다.

밀링 가공의 종류

밀링 가공은 공구를 구분 사용하여 다양한 형상으로 가공할 수 있습니다. 대표적인 가공 종류에 대해 해설합니다.

평면 가공

평면 가공은 공작물을 평평한 면으로 깎습니다. 공작물을 고정하는 테이블을 전후좌우로 이동시켜 깎아갑니다. 평면 가공은 주로 정면 밀링이나 플레인 밀링을 사용합니다. 정면 밀링에서는 수직형, 플레인 밀링에서는 수평형과 같이 공구에 따라 가공기가 다릅니다. 엔드밀을 사용해도 평면 가공할 수 있지만 큰 면적을 깎는 경우는 적합하지 않습니다. 엔드밀은 작은 면적의 평면을 가공하는 경우에 많이 사용됩니다.

측면 가공

측면 가공은 공구를 위아래 움직여 공작물의 측면을 깎습니다. 평면 가공과 마찬가지로 정면 밀링이나 엔드밀을 사용합니다. 또한 수평형 밀링 머신에 사이드 커터를 장착하여 측면을 깎을 수도 있습니다. 주로 거친 절삭 가공에서 사용됩니다.

단차 가공

단차 가공은 평면과 측면을 동시에 깎아 단차를 만듭니다. 정면 밀링이나 플레인 밀링으로 가공한 평면에 대해 한단 더 파고들도록 공구로 깎아갑니다. 넒은 면이나 단차 높이가 낮은 경우에는 정면 밀링을 사용합니다. 한편 좁은 면이나 높은 단차에는 엔드밀을 사용합니다.

홈 가공

홈 가공은 공작물에 대해 홈을 파는 가공입니다. 엔드밀을 사용하여 가공하는 방법이 일반적이지만 홈 밀링을 사용하는 경우도 있습니다. 엔드밀로 지정된 깊이까지 깎은 후 테이블을 움직여 홈을 깎아갑니다. T홈 밀링이라는 공구를 사용하여 바닥면이 넓어진 홈도 가공할 수 있습니다. 볼트를 끼워넣는 부품 등은 T홈 형상을 하고 있습니다.

홀 가공

드릴 프레스처럼 홀 가공도 할 수 있습니다. 센터 홀 드릴로 예비 홀을 가공해 두고 드릴 날로 지정 깊이까지 깊이 팝니다. 또한 엔드밀을 사용해도 홀을 가공할 수 있습니다. 면에서의 위치 정밀도가 필요한 홀을 가공할 때는 엔드밀을 사용하는 경우가 많습니다. 공구를 교체할 필요 없이 면과 홀을 가공할 수 있어 위치 정밀도를 확보하기 쉽기 때문입니다.

3차원 가공

공구를 위아래로 움직여 공작물을 전후좌우로 이동시켜 가공하는 것이 기본적인 개념이지만 공구와 작업대를 NC로 동시에 제어해서 움직이면 3차원 형상 가공도 가능해집니다. 이와 같은 가공을 동시 3축 가공이라고 합니다.

정리

밀링 가공은 절삭 가공의 일종으로 밀링 머신이라는 가공기을 사용하여 가공합니다. 밀링 가공기에는 수동으로 조작하는 범용 밀링 외에 자동 제어가 이루어지는 NC 밀링이나 머시닝 센터 등이 있습니다. 밀링 가공에서는 목적에 맞춰 공구를 선택해야 하고 정면 밀링(페이스 밀)이나 엔드밀, 홈 밀링, 플레인 밀링 등의 공구가 사용됩니다. 이러한 공구를 조합하여 평면이나 측면뿐만 아니라 단차, 홈이나 홀 등을 가공합니다.