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제 1 장 - CNC 칼날, CNC 라우터, 나무 CNC 라우터, 엔드밀
지난번에 공지에 알려드린 것과 같이 저의 지인이자 친우께서 CNC 칼날 및 CNC 라우터 관련 사업을 시작하셔서..제가 미약하지만 도움 또는 서포트를 하고자 합니다.
이 카다고리안에는 CNC 관련정보를 포스팅할 계획입니다. 아직 부족한 부분이 많겠지만..CNC에 관심있는 분들의 많은 관심을 부탁 드립니다. ^^* 자, 그럼 첫포스팅을 시작 합니다.
CNC 칼날(즉, end mill, 라우터비트)의 구매 문의는 덧글로 남겨 주세요.
제 1 장 - 엔드밀(End Mill)이란..?
CNC 라우터에 관심은 있지만 전혀 지식이 없으신가요? 이제부터 같이 알아갑시다.
드릴 vs 엔드밀 - 무엇이 틀린가요? 생김새만 비슷하고, 개념은 완전히 다르다고 볼 수 있습니다. 아래 그림을 보시면 한번에 이해할 수 있습니다.
드릴:구멍을 파는 공구
엔드밀: 측면을 깍는 공구
엔드밀: 측면을 깍는 공구
CNC 라우터는 엔드밀을 경사진 형태로 진입합니다. 왜냐하면 엔드밀 파손 방지와 가공 할 재료에 무리를 주지 않기 위해서 입니다.
추가 설명은 영문을 참조 바랍니다.
Drill Bits vs End Mills
CNC machining is a subtractive process that uses rotational cutting tools called “end mills” to remove material. An end mill, while similar in appearance to a drill bit, is far more versatile. However, in practice the terms “bit” and “end mill” are often used interchangeably.
CNC machining is a subtractive process that uses rotational cutting tools called “end mills” to remove material. An end mill, while similar in appearance to a drill bit, is far more versatile. However, in practice the terms “bit” and “end mill” are often used interchangeably.
Here’s the key difference. Drill bits are designed to plunge directly into material, cutting axially and creating cylindrical holes. End mills are typically used for horizontal carving and cut laterally. Additionally, most mills are “center-cutting,” meaning they are able to cut both axially and laterally. This is due to cutting flutes that extend to — and protrude from — the end face and enable plunge cutting. To minimize tool breakage and stress on the material being cut, most CNC software will “ramp” the end mill slowly into lateral cuts. Endmill ramping into a cut.
엔드밀 세부 명칭
아래 그림
참조
바란다. 상세한 부분까지
명칭을 아실 필요는 없다. 개략적으로 각 세부명칭이 아, 이렇구나~ 정도로만
구경
하면 된다. 다만 직경("diameter 또는
파이"라고도 함.), 날길이, 플룻("날, flute"이라고도 함.), 샹크(대게 샹크직경을 말함), 전장(전체길이)등은 알아두는 것이
좋다.
날수 및
날길이"날수"(즉 날의 갯수)는 엔드밀의 성능을
좌우하는 큰 요인 중의 하나다. "날수"가 적은 것은 공구단면적이 작아 강성이 저하되어 절삭 시 휨이 발생할 수 있지만, 날수가 적으면
공간이 넓음으로 칩 배출이 용이하다. 반면 날수가 많으면 칩 포켓은 작아져 칩 배출은 떨어지지만 공구의 단면적이 커지므로 공구자체의 강성은
증대된다. 한편 "날길이"는 짧을수록 공구의 강성은 증가하고
절삭성능이 좋아지므로 가급적 가공치수에 맞는 짧은 날 공구를 사용하는 것이 유리하다.
목공용으로는 대개 2~4날을 주로 사용되는데.. 2날 사용이 일반적으로 많이
사용된다.
엔드밀의
종류우드웍크(wood work, 목공가공,
목공예, 나무작업, 목재작업)에 사용되는 엔드밀 종류는 크게 다음의 3 가지로 나눌수가
있다.
Straight bit(일자
날/일자 비트)
Pattern bit(패턴
비트)
Spiral bit(스파이럴
비트)
이 3 가지만 있으면 거의 모든 나무작업,
즉 우드웍크 작업이 가능하다. 아래 그림 참조하시고.. 세부적인 설명은 별도로 포스팅 할
예정이다.
1. Straight
bit
"일자비트/일자날" 이라고도 한다.
날이 일직선이며 끝에 초경팁이 붙어
있다.
홈가공 및 면가공에 사용되며 특히 면(옆면
등) 절삭력이 좋다. 사용후 칼날 손상이 있음.
2. Pattern
bit
동일한 모양을 여러개 만들 때
사용된다.
커팅 시 원하는 패턴에 맞는 라우터
비트(Router
bit)을 사용한다.
3. Spiral bit
스파이럴 비트는 나선형 날 전체가 초경으로
되어 있다.
면가공, 홈가공에 사용되며 특히
바닥절삭력이 좋다.
일자날 보다 견고하고 날의 방향에 따라
"업컷"과 "다운컷"이 있다.
일자날보다 훨씬 절삭력이 좋으며 가격이
비쌈.
작업시 가장 많이 사용되는 중요한 비트다.
따라서
스파이럴(Spiral bit) 작업에
대해서는 별도의 다른 포스팅에서
더 자세히 알아 볼
것이다.
[가공할 목재의 예제]
엔드밀 수명은 엔드밀 재질과 직접
관련이 있다. 제조 국가 또는 업체( 한국, 중국,일본,독일,기타 )에 상관없이 좋은 원자재로 만든 엔드밀은 수명이 길며 마모성도 적다.
HSS(강) 재질이 지난 수십년 절삭공구 재질로 많이 사용되었지만.. 이제는 carbide(초경), 즉 "초경"으로 바뀌었고 특히 CNC
라우터의 보급으로 HSS 보다 2.5~3배 빠르게 작업할 수 있고 3배 이상의 "강도"인 초경 재질이 필수적이다.
많이 사용되는 목공용
엔드밀
-2 Flute Up-cut Spiral bit(2날 업컷 스파이럴 비트)
-2 Flute Down-cut Spiral bit(2날 다운컷 스파이럴 비트)
-2 Flute Compression Spiral bit (2날 컴플레션 스파이럴 비트)
-2 Flute Up-cut Spiral bit(2날 업컷 스파이럴 비트)
-2 Flute Down-cut Spiral bit(2날 다운컷 스파이럴 비트)
-2 Flute Compression Spiral bit (2날 컴플레션 스파이럴 비트)
목재 가공은 대게 홈/구멍가공, 측면가공, 상감작업을 한다. 이러한 작업에 엔드밀이 사용되며 각 작업에 따라 사용되는
엔드밀의 종류가 다를 수 있다. 그럼 각 작업 시 사용되는 엔드밀의 작업 특징을 알아보겠다.
업컷: 가장 일반적인 엔드밀 비트로..작업시 톱밥이
위로 배출되어 가공면의 윗쪽면(그림참조)이 뜯기게 되고 따라서 가공 윗면이 매끄럽지 못하다. 반면 아래면쪽(=뒷면: 그림참조)은 깨끗이 컷팅이
된다. 또한 날이 목재에 닿는 면이 사선임으로 일자날 보다 부하가 적고 가공이 빠르고 쉽다.
Up-cut
Spiral bit("정날" 혹은 "업컷 스파이럴 비트")는 CNC & 트리머 겸용이며 칼날이 나선형으로 되어 있어서 트리밍할 때에
절단면이 깔금하고 소음도 즐어들 뿐 아니라 톱밥 배출도 좋다. 또한 빠른 Feedrate 로 효율적 작업이 가능하다. 주된 사용 용도는 컷팅,
드릴 (구멍뚫기)등의 다양한 작업에 쓰인다.
다운컷: 톱밥이
아래로 배출되어 홈/구멍 가공(특히 앝은 홈, 상감작업) 시 가공면 윗면쪽이 깔끔/매끄럽다. 반면 (커팅작업시) 아래쪽(=뒷면)면은 뜯김현상이
발생한다. 트리머 또는 CNC를 이용한 앝은 홈/구멍 가공에 적합하고, 무리하게 깊게 홈/구멍 작업 시 톱받이 쌓여 비트에 열이 발생하여 비트
파손의 원인이 될 수 있다.
다운컷
Down-cut Spiral bit ("역날" 혹은 "다운컷 스파이럴 비트")는 CNC 전용으로 나선형 칼날 구조가 업컷(Up-cut
Spiral bit)과는 정반대로 만들어져 있어 칩배출이 아래 방향으로 배출되어 깨끗한 상단 가공을 할 수 있다. 주로 사용되는
용도는..재단용(Pattern cut), 트리밍(trimming)등이다.
컴프레션:
업컷과 다운컷이 하나의 날에 혼재하는 형태다. 위 설명드린 업컷과 다운컷의 장단점이 혼재하는 형태다. 컴프레션 비트로 가공 시
윗면(그림참조)과 아랫면(=뒷면)이 모두 깨끗/깔끔하게 작업이 된다. 참조: https://youtu.be/mlGh750WL2U
컴프레션 Compression Spiral bit 는 목공용 CNC 전용이며 금속작업에는 사용할
수 없다. 이 컴프레션 비트는 Up-cut Spiral bit 와 Down-cut Spiral bit 을 혼용한 비트라고 할 수 있다. 목재의
양면 (상단면과 하단면) 모두 깨끗한 결과물을 얻고자 할 때 사용한다. 이 제품은 아직 많이 알려지지 않은 비트 이지만.. 양면 컷팅 시 상당히
유용하게 쓰이며 깨끗한 트리밍 효과까지 얻을 수 있다. 단, 두께가 너무 얇은 가공물은 효과를 보기 힘들다. 주된 용도는 (Plywood-합판,
Laminates-라미네이트, MDF 목재등) 목재의 양면 컷팅 등에 사용된다.
목공용
엔드밀 사용 도움말1) 날끝이 부러지는 이유는 보통 떨림의 영향이 제일크다. 스피드와
Feedrate를 조절하여 원하는 셋팅값을 찾아야 한다.
2) 스파이럴 비트는 과거의
Straight(일자날, 평날) 비트를 개선해서 만든 비트로 straight 비트보다 가격은 약간 높지만 작업의 효율성은 탁월하게
좋다.
3) 스파이럴 업컷 제품만 트리머(Hand
held router) 겸용이다. 다운컷은 트리머에 사용할 수 없다.
4) 일반적인 CNC 라우터 셋팅 값은
다음과 같다.
Spindle : 15000 ~ 18000
RPM
Feedrate : 1200 ~1500
Z 진입 : 300
Feedrate : 1200 ~1500
Z 진입 : 300
목재에 따라
셋팅값은 변경될 수 있다. Spindle Speed, Feedrate, Step-down 의 부적절한 셋팅으로 엔드밀이 부러지거나 타버릴 수
있다. 또한 가공시 한번에 무리해서 깊게 가공하면 부러질 수 있다. 한번에 5mm 이하로 가공하시길 권장한다. 반드시 한 번에 깊이 가공해야 할
경우에는.. 날 길이 만큼만 가공 가능하다. 예) 6 mm*20 엔드밀일 경우 한번에 20T 가공할 수 있다.
Q: 금속가공용 초경 엔드밀을(로) 목공용으로 사용해도
될까..?A: 결론은 "가능하다" 이다. 금속가공용
엔드밀을 목공용으로 사용해도 무관하다고 한다. 하지만 금속용 엔드밀을 목공용으로 사용할 경우 절단면이 깔끔하지 않고, 마모가 더 빠르다.
이상하게 들릴지 모르겠으나 사실이다. 따라서 목재를 가공할 때는 금속용 보다 더 강도가 높은 재질의 공구를 사용해야 한다. 목공용 엔드밀이 HSS가
아닌 대부분 "초경 carbide"인 이유는 그런 이유에서다.
절삭공구에서 엔드밀은 금속가공에서 유래된 것으로 기본적으로는 목공용이 따로 존재하지는 않는다. 다만 목공인들이 경험에 의거하여 주로 사용하거나 선호하는 엔드밀은 있을 수 있는데..그것이 초경 엔드밀이다.
역날(=일명 "다운컷
스파이럴") 엔드밀은 상하단의 버를 없애주고, 흔들림을 억제하고 재료를 눌러주는 효과가 있어서 작은 사이즈 작업물의 작업에 유리하다. 더블어
마모된 공구로 가공하면 목재에 불이 날 위험이 있다.
특수형상(shape pattern bit)을 제작가능한가요
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