6F재(6면 밀링)란, 블록재의 상하 및 측면 4면 모두에 밀링 가공을 적용한 소재를 의미합니다. 6면 밀링이 완료된 소재는 기준면이 형성되어 있고, 면 정밀도도 확보된 소재로서, 높은 정밀도가 요구되는 가공 등에 사용됩니다. 여기서는 6F 재료가 요구되는 이유와 6면 밀링에서 중요한 기준면, 가공 방법 등에 대해 소개합니다.
목차
6면 밀링의 정의
6F재(6면 밀링)란, 블록이나 판상 강재, 알루미늄 각판 등 금속 재료의 6면 모두에 밀링 가공을 적용해 치수 정밀도와 평면도, 면 간 직각도를 높인 재료를 말합니다.
구매자가 기계 가공을 목적으로 구입하는 블록이나 두꺼운 판 형태로 유통되는 금속 재료는, 흑피재라 불리는 열간 압연강재와 미가키재라 불리는 냉간 압연강재 등이 일반적입니다. 이러한 재료는 대략적인 치수로 대강 절단해 판매되기 때문에 길이 치수나 측면의 직각, 평면도 등이 크게 높지 않습니다. 예를 들어, 직육면체의 측면이 비스듬히 기울어 있거나, 마주 보는 측면끼리 완전히 평행하지 않을 때가 있습니다. 따라서 재료를 가공하려고 해도 이런 상태에서는 올바른 가공이 불가능하므로, 전처리 단계에서 가공 기준면을 만들어야 합니다. 물론 정밀도가 필요한 부위에도 사용할 수 없습니다.
하지만 사전에 직육면체의 6면 모두에 밀링 가공을 적용하고, 블록으로서의 치수 정밀도와 면 간 직각, 평면도 등의 정밀도를 높인 6F 재료라면, 전처리 과정을 생략할 수 있습니다.
그렇다면 실제로 6F 재료와 6면 밀링에서는 어느 정도의 정밀도가 확보되고 있을까요?
6F 재(6면 밀링)의 정밀도 기준
6F 재료는 고정밀 금속 소재이지만, 그 공차 기준은 마감 방법(밀링 가공이나 연마) 및 요구 정밀도 등급에 따라 달라집니다. 일반적인 6F 재료는 치수 공차가 대략 +0.1~+0.3mm, 평면도는 약 0.05mm 정도로 맞춰집니다.
다만, 이 수치는 일반적인 강재(S50C, SS400 등)의 표준 공차에 불과합니다. 알루미늄 재료(A5052 등)의 경우 열팽창의 영향을 받기 쉬우므로 신중한 공차 설계가 요구됩니다.
또한 6F보다 작은 면 거칠기나 마이크론 단위의 평행도·평면도가 필요할 경우, 연마 마감인 「6G(6면 연마)」를 검토해 보시기 바랍니다. 과도한 품질이 되지 않는 범위에서 최적의 마감을 선택하면 불필요한 비용을 절감할 수 있습니다.
여기서는 6F 재료의 판두께 방향 및 길이·폭 방향(A·B 치수)의 치수 공차와 평면도·평행도 등 정밀도 기준을 표준 사이즈와 대형 사이즈로 나누어 기준값을 제시합니다.
판 두께 공차
| 상하면 마 방법 | P | Q | N | M |
|---|---|---|---|---|
| 밀링 | ＋0.1～＋0.3 | 0～＋0.2 | ±0.1 | −0.2~0 |
| 로타리 연마 | ＋0.1～＋0.3 | 0～＋0.2 | ±0.1 | −0.2~0 |
| 평면 연마 | ＋0.1～＋0.2 | 0～＋0.1 | ±0.05 | −0.1~0 |
A・B치수 공차
| A・B치수 | P | Q | N | M |
|---|---|---|---|---|
| 250mm 이하 | ＋0.1～＋0.3 | 0～＋0.2 | ±0.1 | −0.2~0 |
| 250.5mm 이상 | ＋0.1～＋0.6 | 0～＋0.5 | ±0.25 | −0.5~0 |
정밀도 기준-표준 사이즈-(최대값)
| 품목 | 판 후면 마무리 방법 | |||
|---|---|---|---|---|
| 밀링 | 로타리 연마 | 평면 연마 | ||
| 판 두께 평행도(100mm에 대하여) | 0.05 | 0.012 | 0.012 | |
| 평면도 (100mm 기준) | T4~7.5 | 0.1 | 0.05 | 0.05 |
| T8~15.5 | 0.07 | 0.03 | 0.03 | |
| T16~25.5 | 0.05 | 0.015 | 0.015 | |
| T26~50 | 0.05 | 0.012 | 0.012 | |
| 기준면 직각 | 100mm에 대하여 0.015 | |||
| 전체 둘레 면취 | C0.2~C0.5 | |||
정밀도 기준-큰 사이즈-
| 품목 | 밀링 | 로타리 연마 | 평면 연마 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A・B치수 | ～500 | ～1000 | 1000.5～ | ～500 | ～1000 | 1000.5～ | ～500 | 500.5～ | |
| 평면도 (전체 길이 기준) |
T5~9.5 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.1 | 0.2 |
| T10~19.5 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.1 | 0.2 | |
| T20~29.5 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.05 | 0.1 | |
| T30~50 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | 0.05 | 0.1 | |
| 판 두께 평행도(100mm에 대하여) | 0.05 | 0.012 | 0.012 | ||||||
| 기준면 직각 | 100mm에 대하여 0.015 | ||||||||
| 전체 둘레 면취 | C0.2~C0.5 | ||||||||
6F 재(6면 밀링)의 장점
기준면을 취하기 쉽고, 직각도·평행도를 확보하기 쉽다
6F 재료는 미리 6면 모두가 정밀하게 직각·평행으로 가공되어 있어, 기계 가공 시 기준면을 설정하기가 용이하다는 장점이 있습니다. 작업물의 한 면을 밀링 머신의 바이스(클램프) 고정면에 단단히 맞추기만 하면, 그 면을 기준으로 다른 면과의 직각도와 평행도를 쉽게 확보할 수 있습니다.
재료 자체가 정확한 직육면체 형태이기 때문에, 구멍을 뚫거나 추가 절삭 가공을 할 때도 측정 및 세팅에 드는 수고를 줄이고 가공 정밀도의 편차를 억제할 수 있습니다.
치수 정밀도가 높은 재료로서 그대로 사용하기 쉬운
6F 재료는 높은 치수 정밀도와 평면도가 확보돼 있어 경우에 따라 추가 가공 없이 그대로 부재로 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 지그의 스페이서나 정밀 블록 부품 등 소재 치수가 그대로 필요한 치수에 가까운 경우에는 6F 재료를 구입해 그대로 사용하기만 하면 부재로서 성립할 수 있습니다.
밀링 가공으로 마감된 면은 연마면만큼 매끄럽지는 않지만 충분히 평활하고, 전체 주변에 면가 되어 있어 안전하게 다룰 수 있다는 점도 장점 중 하나입니다.
고정밀 소재로서 설계 치수대로 블록 형태를 즉시 얻을 수 있는 6F 재료는 시제품이나 단품 제작에서도 유용합니다.
앞 공정을 줄일 수 있기 때문에 가공 시간의 단축으로 이어진다
보통, 거친 재료(검은 가죽재나 일반 강재)에서 정밀 가공을 할 경우, 먼저 기준면을 맞추고 거친 가공을 하는 공정이 필요합니다. 6F 재료라면, 소재 준비 단계에서 이미 직각도와 평행도가 확보되어 있기 때문에, 이러한 사전 준비 절삭을 할 필요가 없습니다. 그 결과 가공 시간을 단축할 수 있어 생산 리드 타임 감소와 비용 절감으로 이어집니다. 가공자 입장에서도 설정이 쉬워지고, 공정 전환 횟수 감소와 공구 마모 감소 등 부수적인 효과를 기대할 수 있습니다.
참고로, 소재 단가는 6F 재료가 더 높지만, 앞 공정 절감에 따른 작업량 감소 효과로 전체적으로는 비용 절감 효과를 얻는 경우가 많습니다.
가공 변형을 억제하고 치수 정밀도를 안정시킬 수 있다
6F재의 장점으로는 가공 시 발생하는 변형과 휨을 억제할 수 있다는 점을 들 수 있습니다. 검은 가죽재와 같은 거친 재료는 제조 공정에서 열간 압연 등의 영향으로 내부에 「잔류 응력」을 가지고 있습니다. 이 상태에서 한 면만 바로 깎아내면 응력 균형이 깨져 재료가 휘어질 위험이 있습니다.
미리 전체 주변을 깎아낸 6F 재료는 내부 응력이 어느 정도 해제돼 있어, 거친 재료에 비해 영향을 줄이기 쉬운 경우가 있습니다.
관리 비용을 시각화하고 리드 타임 예측이 쉬워집니다.
6F 재료를 조달하면 가공 비용을 파악하고 관리하기가 쉬워집니다. 사내에서 검은 가죽 재료를 밀링 가공할 경우, 인건비·기계 가동 시간·공구 마모 등 「보이지 않는 비용」을 정확히 산출하기는 어렵습니다.
6F재로 구매하면 이러한 가공비가 재료비로 명확히 수치화되어 보다 정확한 원가 관리가 가능해집니다.
또한, 소재의 기준면을 드러내는 공정을 외부에 위탁함으로써, 자사 설비를 보다 부가가치가 높은 정밀 가공에 집중시킬 수 있습니다.
4F 재(4면 밀링)와의 차이
직육면체의 재료는 「상면·하면·전면·뒷면·좌측면·우측면」 총 6개의 면으로 구성됩니다. 「2F」, 「4F」, 「6F」는 이 중 어느 면에 밀링 가공을 적용했는지를 나타내는 명칭입니다. 각각의 차이를 정리하면 다음과 같습니다.
- 6F : 6면 모두를 밀링 가공으로 마무리한 것
- 4F : 상하 2면을 제외한 측면 4면을 밀링 가공으로 마무리한 것
- 2F：상면・하면의 2면만을 밀링 가공으로 마무리한 것
4F재와 6F재의 차이는 밀링으로 가공된 면의 수에 있습니다. 6F 재료는 직육면체의 모든 면에 가공되지만, 4F 재료는 상면과 하면을 제외한 4면에만 가공됩니다. 4면 밀링은 주로 냉간 압연 강판이나 알루미늄 각형 플레이트에 적용되는 가공입니다. 냉간 압연 시 롤러 가공이 된 면이 아닌 4면에 밀링 가공을 합니다.
냉간 압연 시 롤러가 적용된 면은 그대로의 원재료라 밀링 가공만큼은 아니지만, 꽤 높은 치수 정밀도와 평면도를 가지고 있습니다. 따라서 높은 정밀도를 요구하지 않거나, 정밀도가 필요한 면적 수가 적은 가공을 할 경우에는 4F 재료를 사용합니다. 6면 전체를 가공해야 하는 6F 재료에 비해 저렴한 것이 특징입니다. 또한 간편한 선택지로 플랫바라는 소재도 있습니다. 평강이라고도 불리며, 평평하고 긴 막대 형태의 소재입니다.
4면 밀링과 6면 밀링의 비교표
4면 밀링과 6면 밀링의 차이를 정리하면 다음과 같습니다.
| 품목 | 4면 밀링 (4F재) | 6면 밀링 (6F재) |
| 가공면 수 | 상하면 이외의 4면을 가공. 상하 2면은 소재 압연시 그대로. | 6면 모두를 가공. |
| 대상 소재 | 주로 후판 판재(냉간압연 강판, 알루미늄판 등). | 블록재(두께가 있는 강재, 알루미늄 각 블록 등). |
| 정밀도·평면도 | 미가공의 상하면에도 어느 정도의 평면도는 있지만, 6F 정도는 아니다. | 모든 면 가공이 끝났기 때문에 치수 정밀도·평면도 모두 매우 높다. |
| 표면 거칠기 | 상하면은 압연 피부이기 때문에, 밀링면보다 광택이 있지만, 미세한 상처가 있는 경우가 있다. | 모든 면이 밀링 특유의 칼자국이 되어 균일하고 청정한 면. |
| 내부 응력 | 미가공면에 압연시의 응력이 남아 있기 때문에, 추가 가공시에 휨이 나기 쉽다. | 모든 면 절삭에 의해 응력이 완화되고, 추가 가공시의 정밀도가 안정되기 쉽다. |
| 주요 용도 | 고정밀도를 필요로 하지 않는 부품, 또는 정밀도가 필요한 면이 한정되는 경우에 사용. | 모든 면의 정밀도가 요구되는 부품이나 고정밀도 가공에 사용. |
| 비용 | 6F보다 낮은 비용(가공면이 적고 간편). | 4F보다 높은 비용 (가공면이 많기 때문에). |
6면 밀링을 할 때 중요한 3가지 포인트
6면 밀링을 할 때 다음 3가지 포인트가 보다 정확한 직육면체를 만들기 위해 중요합니다.
기계 바이스의 기준면
머신 바이스는 밀링 가공을 할 때, 밀링 기계의 테이블에 작업물을 고정하기 위한 도구입니다. 슬라이드식 입구로 작업물을 끼워 잡습니다. 입구와 입구 안쪽에 있는 것이 바이스의 기준면입니다. 머신 바이스의 소켓 면이 밀링의 주축과 정확히 평행해야 하며, 바이스의 기준면도 밀링의 주축과 직각이어야 합니다. 만약 입구가 밀링의 주축에 기울어져 있다면, 밀링으로 가공한 면도 기울어지게 됩니다. 워크의 기준면을 정확히 만들기 위해서는 머신 바이스가 정밀도가 보장된 제품을 사용하고, 밀링 머신에 올바르게 고정하는 것이 중요합니다.
워크의 기준면
워크가 머신 바이스의 소켓에 닿는 면도 중요합니다. 6면 밀링에서는 먼저 기준면을 가공합니다. 따라서 그 이후에 가공되는 면에서는, 워크의 기준면이 기계 바이스의 소켓에 정확히 맞다면, 기준면에 대해 올바르게 직각이 됩니다.
워크 고정 방법
6면 밀링에서는 기준면 가공 후의 가공을 기준면을 기준으로 진행합니다. 하지만 이때 작업물의 고정이 올바르게 이루어지지 않으면 정확한 가공이 불가능합니다. 6면 밀링에서 기준면의 맞대면이 가공되지 않은 경우, 홀의 한쪽은 기준면에 접촉시키지만 맞대면이 반드시 기준면과 평행하지 않기 때문에 올바른 잡기가 어려워집니다. 따라서 기준면의 대면은 면당이 아니라 선당으로 고정하는 것이 좋습니다. 이럴 때는 대면과 소켓 사이에 원형 막대나 키를 끼워 넣습니다.
6면 밀링에 사용되는 장비
6면 밀링에서는 이름 그대로 밀링기를 사용합니다. 밀링기는 칼날을 회전시켜 재료에 대고 가공하는 절삭용 기계입니다.
밀링기에 사용되는 칼날은 크게 세 종류가 있습니다. 정면 밀링과 엔드밀, 그리고 홈 밀링입니다.
정면 밀은 넓은 평면을 깎기 위한 절삭 도구로, 큰 원의 원주에 일정 간격으로 칼날이 부착된 구조입니다. 6면 밀링에서는 일반적으로 수평 밀링이 사용됩니다.
엔드밀은 드릴날과 같은 형태를 가지고 있습니다. 하지만 드릴은 끝 부분에 구멍을 뚫는 반면, 엔드밀은 측면에서 재료를 깎아냅니다. 벽 가공에 사용됩니다.
홈 밀링은 이름 그대로 재료에 홈을 파는 도구입니다. 슬롯 커터라고도 불립니다. 6면 밀링에서는 사용하지 않습니다. T홈 가공에 사용되는 T슬롯 커터와, 도브테일 가공에 사용되는 도브테일 커터 등, 홈의 형태에 따라 여러 가지 형태가 있습니다.
6면 밀링 가공 방법
다음으로 실제로 6면 슬라이스를 할 때의 절차를 소개합니다. 중시하는 정확도 등에 따라 몇 가지 절차가 있으므로, 여기서 소개하는 것은 하나의 예시일 뿐입니다.
먼저 각 면의 명칭을 다음 그림에 표시합니다.
1. 재료 설치
먼저 바이스에 재료를 고정하고, 밀링 머신에 장착합니다. 가공 전 상태에서는 각 면의 면정밀도와 직각이 맞지 않으므로, 바이스의 구멍과 틈이 있다면 종이 같은 스페이서를 끼워 단단히 고정합니다.
2. 기준면의 버림 가공
6면 밀링에서 가장 먼저 하는 작업은 기준면이 되는 1면의 버림 가공입니다. 이 가공을 통해 기준면이 입구와 올바르게 접촉하도록 할 수 있습니다.
3. 기준면에 직각인 면을 가공
이어서 기준면에 직각인 제2면을 가공합니다. 버림 가공으로 만든 기준면을 머신 바이스의 노즐에 단단히 맞추고, 맞은편인 제3면과 노즐 사이에 원형 막대와 키를 끼워 노즐을 조입니다. 이렇게 하면 제2면과 기준면이 올바르게 직각이 됩니다.
4. 기준면에 대향하는 면을 가공
2면을 입구에 대고, 3면을 가공합니다. 또한 이때 작업물의 기준면은 바이스의 기준면에 맞춥니다. 이로써 2면과 3면도 올바르게 직각이 되고, 1면과 3면은 평행하게 됩니다.
5. 기준면에 직각인 나머지 면을 가공
3면과 1면을 입구 금속으로 끼우고, 2면을 바이스의 기준면에 대어 4면을 가공합니다. 이어 3면과 1면을 입구(홀)로 끼운 상태에서, 2면과 4면이 바이스 기준면과 직각인지 게이지 등으로 확인하면서 5면을 깎고, 마지막으로 3면과 1면을 입구로 끼운 뒤 5면을 바이스 기준면에 맞추고 6면을 깎습니다.
6. 기준면을 다시 깎아내기
마지막으로 2면을 입구에 맞추고, 3면 바이스의 기준면과 정확히 일치하는지 확인하면서 기준면을 다시 깎습니다. 이를 통해 인접한 모든 면의 직각이 확인됩니다.
정리
6F재란 직육면체 형태의 금속 재료 6면 모두에 밀링 가공을 적용해 치수 정밀도·평면도·직각도를 높인 기계 가공용 소재를 말합니다. 흑피재나 연마재와 달리 사전 가공으로 기준면을 맞출 필요가 없으며, 가공 준비에 드는 수고와 시간을 크게 줄일 수 있어 높은 정밀도가 요구되는 부품 가공, 지그 제작, 시제품 등에 널리 사용됩니다. 재료 단가는 다소 높지만, 전공정 절감과 가공 정밀도의 안정화로 전체 비용과 리드 타임 최적화에 기여한다는 점이 6F재의 큰 특징입니다.
