러핑(황삭) 엔드밀 완벽 가이드: 황삭과 고속가공의 핵심
- tech turning
- 2일 전
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안녕하세요.
**러핑 엔드밀(Roughing End Mill)**은 황삭에서 대량의 소재를 빠르게 제거하는 필수 공구입니다. 정삭용 래핑 엔드밀과 달리 황삭(Roughing)에 특화되어 효율적인 가공을 가능하게 합니다. 이 포스트에서는 러핑 엔드밀의 정의, 특징, 절삭 조건, 고속가공(HSM)과의 조합
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러핑 엔드밀이란?
러핑 엔드밀은 대량의 소재를 빠르게 제거하도록 설계된 황삭용 공구로, 거친 치형(Serrated Edge) 또는 파형(Wavy Edge) 구조를 특징으로 합니다. 정삭용 래핑 엔드밀과 달리 높은 절삭 깊이(Ap)와 측면 접촉(ae)을 사용하여 생산성을 극대화합니다.
주요 용도:
알루미늄, SUS(스테인리스강), 티타늄 황삭.
항공우주(터빈 하우징), 자동차(엔진 블록), 금형(대형 캐비티).
특징:
3~5날 구조, 치형 설계로 칩 분할과 배출 효율 증대.
높은 절삭 깊이(Ap 2~5 mm), 중간~높은 주속(Vc 100~200 m/min).
고강도 코팅(예: TiAlN, AlTiN)으로 내구성 강화.
황삭 vs 정삭: 러핑 엔드밀은 대량 제거(황삭)에, 래핑 엔드밀은 표면 조도(Ra 0.2~0.4 μm) 개선(정삭)에 사용.
러핑 엔드밀 절삭 조건
러핑 엔드밀은 황삭에 특화되어 높은 Ap와 ae를 사용하며, 칩 배출을 위해 고압 쿨런트가 필수입니다. 아래는 소재별 권장 조건입니다.
알루미늄 (AL6061)
주속(Vc): 150~200 m/min
이송률(f): 0.1~0.2 mm/rev
절삭 깊이(Ap): 2~5 mm
측면 접촉(ae): 공구 직경의 20~40% (예: 10mm 공구 → ae 2~4 mm).
RPM: 4500~6000 (10mm 공구 기준, Vc 150 m/min → RPM ≈ 4775).
이송 속도(F): 1500~3600 mm/min (4날, f=0.15 mm/rev → F ≈ 2865 mm/min).
쿨런트: 플러드(M08) 또는 고압(M88) 권장, 칩 배출 최적화.
SUS (스테인리스강 304)
주속(Vc): 80~120 m/min
이송률(f): 0.05~0.1 mm/rev
절삭 깊이(Ap): 1~3 mm
측면 접촉(ae): 공구 직경의 10~20% (예: 10mm 공구 → ae 1~2 mm).
RPM: 2500~3800 (10mm 공구 기준, Vc 100 m/min → RPM ≈ 3183).
이송 속도(F): 750~1500 mm/min (4날, f=0.1 mm/rev → F ≈ 1273 mm/min).
쿨런트: 고압 쿨런트(M88) 필수, 열과 칩 관리 강화.
계산 공식
주속: Vc = (π × 공구 직경 × RPM) / 1000
RPM: RPM = (Vc × 1000) / (π × 공구 직경)
이송 속도: F = 이송률(f) × 날 수 × RPM
가공 여유 설정
가공 여유는 황삭 후 정삭을 위해 남겨두는 소재의 여분 두께입니다. 러핑 엔드밀 사용 시 적절한 가공 여유 설정은 정삭 품질과 공구 수명을 보장합니다.
가공 여유란?:
황삭 후 소재 표면에 남는 여분(0.2~1 mm)으로, 정삭 공구(예: 엔드밀)가 최종 형상과 표면 조도를 완성하도록 돕습니다.
예: 알루미늄 포켓 황삭 후 0.5 mm 여유 → 정삭으로 Ra 0.4 μm 달성.
설정 기준:
알루미늄: 0.3~0.8 mm (표면 조도 Ra 0.8~1.6 μm 목표).
SUS: 0.2~0.5 mm (경질 소재, 정삭 부하 최소화).
티타늄: 0.2~0.4 mm (열/마모 관리, 고정밀 정삭 필요).
가공 여유 설정 팁:
공구 선택: 러핑 엔드밀로 Ap 2~5 mm 황삭 후, 정삭용 공구로 0.2~0.5 mm 제거.
소재별 조정: 연질 소재(알루미늄)는 여유 0.5~0.8 mm, 경질 소재(SUS, 티타늄)는 0.2~0.4 mm.
정확도 확인: 황삭 후 치수 측정(예: 캘리퍼, CMM)으로 여유 확인, 오차 ±0.1 mm 유지.
주의사항:
여유 너무 많음: 정삭 시간 증가, 비용 상승.
여유 너무 적음: 정삭 품질 저하, 공구 마모 증가.
러핑 엔드밀 치형 구조 활용: 칩 분할로 여유 균일성 유지.
공구 제조사 권장 조건
Sandvik Coromant:
CoroMill 390 (Roughing): Ap 2~5 mm, ae 20~40%, Vc 150~200 m/min(알루미늄), 80~120 m/min(SUS).
OSG:
WXS-CRE: Ap 2~4 mm, ae 15~30%, Vc 120~180 m/min(알루미늄), 80~100 m/min(SUS).
치형 구조로 칩 배출 최적화.
YG-1:
K2 Roughing: Ap 1.5~4 mm, ae 10~30%, Vc 150~200 m/min(알루미늄), 80~110 m/min(SUS).
러핑 엔드밀과 고속가공(HSM)
고속가공(HSM)은 러핑 엔드밀과 조합 시 황삭 효율을 높이고 공구 수명을 연장합니다.
HSM 특징:
중간 Ap(1~3 mm), 높은 RPM(8,000~15,000), 빠른 이송(F 2000~4000 mm/min).
공구 마모 20~30% 감소, 가공 시간 30~40% 단축(예: 알루미늄 포켓 황삭 10분 → 6분).
칩 분할 효율 증가: 치형 구조로 칩 크기 50% 감소.
HSM 설정:
알루미늄: Ap 1~3 mm, ae 20~30%, Vc 180~250 m/min, f 0.1~0.15 mm/rev.
SUS: Ap 0.5~2 mm, ae 10~15%, Vc 100~130 m/min, f 0.05~0.08 mm/rev.
CAM: Fusion 360(Adaptive Clearing), Mastercam(Dynamic Roughing)으로 경로 최적화.
주의사항:
고출력 기계(12 kW 이상, 예: 두산 DNM 6500)와 고강성 스핀들(런아웃 0.005 mm 이하) 필요.
진동 관리: Ap 3 mm 초과 시 채터링 위험, 동적 밸런싱(G2.5) 점검.
스핀들 부하: 70~80% 유지, 초과 시 f 5~10% 감소.
측면 절삭(Trochoidal Milling)과의 조합
러핑 엔드밀은 **측면 절삭(Trochoidal Milling)**과 조합 시 깊은 황삭에서 공구 부하를 줄이고 효율을 높입니다.
특징:
Ap 5~10 mm, 측면 접촉(ae) 공구 직경의 5~10% (예: 10mm 공구 → ae 0.5~1 mm).
원형/트로코이드 경로로 칩 배출 용이.
장점:
공구 수명 1.5~2배 연장: 낮은 ae로 부하 감소.
생산성 30~50% 향상: 깊은 Ap에서도 안정적.
열 발생 감소: SUS, 티타늄 황삭에 적합.
설정 예:
알루미늄: Ap 6 mm, ae 0.8 mm, Vc 180 m/min, F 2500 mm/min.
SUS: Ap 4 mm, ae 0.5 mm, Vc 100 m/min, F 1200 mm/min.
절삭 조건 계산기 활용
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실무 팁
절삭 깊이: Ap 2~5 mm, ae 10~40%로 황삭 효율 극대화.
고속가공: Ap 1~3 mm, RPM 8,000~15,000
측면 절삭: Ap 5~10 mm, ae 0.5~1 mm으로 Trochoidal 경로 적용.
공구 선택: 3~5날 치형 엔드밀(Sandvik CoroMill 390, OSG WXS-CRE).
마무리
러핑 엔드밀로 황삭 효율을 높이고, HSM과 Trochoidal Milling으로 생산성을 극대화하세요!
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