절삭 가공과 부품 설계에서 주의해야 할 3가지 포인트

절삭 가공 부품을 모델링할때는 실제 가공이 어떻게 이루어지는지 이미지 하면서 설계 해야 합니다. 여기에서는 엔드밀의 형상과 움직임을 예로, 설계시에 주의해 두고 싶은 포인트를 해설해 갑니다. 또한 마지막으로 절삭물을 설계할 때 알아두고 싶은 원 포인트도 알려드립니다.

칼이 들어가는 6방향을 의식할 것

그림은 직육면체의 가공 자세를 대각선 위에서 본 그림입니다. 3축 머시닝 센터를 사용할 경우 직육면체의 재료면에 수직과 평행, 총 6방향에서의 날붙이를 진입시켜 가공합니다.

포켓의 경우, 기본적으로 4 구석에 내부 R을 설정할 필요가 있습니다. 이 경우 엔드 밀의 측면을 사용하지 않으면 가공할 수 없기 때문에 칼날의 진입 방향에 주의가 필요합니다. 또한 엔드밀의 진입 방향이 여러 개가 되는 경우, 워크의 방향을 바꿀 필요가 있기 때문에 가공 시간이나 비용이 증가하는 경향이 있습니다. 아래 그림에 엔드밀의 침입 방향이 1개인 경우와 복수인 경우를 나타냅니다.

이어서 대표적인 3가지 포켓 형상에 대해 개별적으로 살펴보도록 하겠습니다.

클로즈 포켓

둘레 4면이 둘러싸여 닫혀 있는 포켓의 경우, 엔드 밀의 움직임은 아래 그림과 같습니다. 따라서 엔드 밀 직경보다 작은 모서리는 가공할 수 없습니다. 따라서 네 모서리에 내부 R을 설치할 필요가 있습니다.

오픈 포켓

그러나 주위의 4면이 둘러싸여 있지 않은 오픈 포켓으로, 관통 형상의 경우, 칼날의 진입 방향을 궁리하여 내부 R이 없는 포켓 형상을 가공할 수 있습니다.

단이 있는 포켓

단이 있는 포켓의 경우, 모서리 R의 한계치는, 밑면을 깎는 엔드 밀의 사이즈에 의해서 결정합니다. 깊이와 엔드밀의 R의 관계에 주의가 필요합니다. 아래 그림과 같은 단이 달린 포켓에서는, 얕은 쪽의 포켓은 모서리 R2로 지정되어 있기 때문에 R2용의 엔드 밀로 가공합니다. 한편, 깊은 쪽의 포켓은 모서리 R5로 지정되어 있기 때문에 R5용의 엔드 밀로 가공합니다. 깊이가 깊어지면 그만큼 굵은 엔드 밀이 필요하기 때문에 주의가 필요합니다.

엔드밀 종점이나 반환점 지점에서 R을 지정할것

엔드밀의 종점이나 반환점에서는 엔드밀의 지름에 따른 R이 반드시 필요합니다. 아래 그림은 종점이나 반환점에서의 엔드밀의 거동을 나타냅니다. 포켓 깊이에 따라 최적의 엔드 밀 직경으로 가공하기 위해 필요한 R이 달라집니다.

엔드밀 노즈 R은 지정하지 않을 것

한편 엔드밀의 노즈에 해당하는 부분의 R은 지정할 필요가 없습니다. 노즈 R이란 엔드밀의 모서리 부분에 있는 작은 모서리 R을 말합니다.
여기에 해당하는 부분은 핀각은 아니지만, R을 지정해 버리면, 그 수치가 되도록 가공을 실시하지 않으면 안 되게 됩니다. 그 때문에 2차원 도면에 있어서는 「R1 이하」등의 지정을 실시하고, 모델링에서는 R을 지정하지 않도록 합시다.

【원 포인트】 표면 처리를 실시하기 위해서 홀을 뚫는 경우도 있다

절삭 부품에 표면 처리를 하는 경우, 표면 처리 시에 부품을 매달거나 하기 위한 구멍을 뚫는 경우도 있습니다.
이런 경우 표면처리를 위한 구멍 안쪽에는 표면처리가 미흡한 스폿이 발생할 수도 있습니다. 아래에 표면 처리 시에 부품을 매다는 모습을 나타냅니다.

정리

3D 모델은 매우 자유롭게 모양을 만들 수 있지만 실제 가공에서는 칼의 형태나 방향 등에 따라 많은 제약이 발생합니다. 그 때문에 설계를 실시할 때에는 엔드밀을 사용할 경우에는 포켓 형상과 모서리 R의 필요성이나 엔드밀 종점에서의 R의 필요성, 노즈 R을 지정하지 않는 것 등에 주의할 필요가 있습니다. 이러한 칼에 관한 제약은 엔드밀만으로 발생하는 것이 아닙니다. 각각의 공구의 특징과 움직임에 주의를 기울여 설계를 실시합시다.