May 21, 2016

목공 작업 엔드밀 떨림 부러짐 현상 및 기타 문제와 대책..



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위 정보는 금속용 엔드밀 기준이라고 합니다.
목공에서는 원인과 대책이 다를 수 있습니다.

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목공 CNC 엔드밀 작업 시 엔드밀 비트가 "떨림현상(chattering)"을 일으키는 이유는 여러가지 변수가 있을 수 있는데.. 목공 작업 중 엔드밀 떨림 현상은 엔드밀 부러짐의 원인이 되기도 하며, 가공 면을 거칠게 할 뿐만 아니라 수명을 단축시키며 생산 능률을 떨어뜨립니다.

이 "떨림(chattering 혹은 chatter 라고 함.)" 현상에는 "엔드밀 공구의 떨림" 과 "목재 자체가 떨리는 떨림" 이 있을 수 있습니다. 여기 포스팅에서는 "엔드밀의 떨림"에 대해서 알아보겠습니다. 그전에 염두에 두어야 할 것은.. 이 엔드밀 비트의 "떨림현상"의 원인은 여러가지가 있을 수 있어서 단정적으로 그 원인을 말하기 힘들다는 것을 상기하시기 바랍니다.

직경 6mm, 날장 35mm, 샹크 6mm, 전장 70mm 엔드밀로 30T의 합판 또는 PB 작업 중 떨림현상이 발생하였을 때 떨림 현상이 발생하였습니다. 스핀들과 피드값을 여러가지로 설정하고 테스트도 해봤으나 떨림현상을 잡아내지 못하였습니다.

만약 설정값에 의한 떨림이 아니라면.. 저희가 내린 최종적인 원인은 엔드밀 사이즈 규격이 원인일 가능성이 가장 높다는 것이였습니다. 즉 30T 이상의 목재 가공에는 전장 60mm미상인 엔드밀을 사용할 수 밖에 없는데.. 이 때 직경 6mm 와 샹크 6mm 굵기가 30mm인 가공물에 비해 상대적으로 너무 얇아서 떨림이 생긴 것이라고 판단되었습니다.

만약 샹크와 직경 사이즈가 원인이라면 30T, 40T, 45T 등의 목재를 가공할 때는 직경/샹크가 6mm인 것을 사용할 때는 여러번 나눠서 작업해야 하거나.. 아니면 샹크와 직경이 더 굵은 것(ex: 10mm 12mm 등) 엔드밀을 사용해야 합니다. 물론 굵어지고 길어지면 원자재가 더 많이 들어감으로 그만큼 가격은 비싸집니다.

엔드밀 떨림의 원인에는 여러 변수가 있을 수 있어서 단정적으로 무엇이 원인이다 라고 단언할 수 없습니다. 예컨데 기계의 강성, 밀링 커터의 정밀도 일감의 고정방법, 절삭조건 또는 깎을 때 커터와 테이블 간격 등등이 원인 일 수 있습니다. 다만, 작업의 설정 값을 조정하거나 엔드밀의 규격을 달리하여 떨림현상을 그나마 줄일 수 있습니다.

우선 설정값을 바꿔가며 테스트를 해봐야 합니다. 특히, 공작물과 커터를 기둥에 될 수 있는 대로 가까이 하고 커터의 비틀림각을 적절히 선정하며 기계 각 부분의 미끄럼면 사이의 틈새를 없애면 떨림을 크게 줄일 수 있다고 합니다.

일반적인 CNC 라우터 셋팅 값은 다음과 같습니다.Spindle : 15000 ~ 18000 RPM
Feedrate : 1200 ~1500
Z 진입 : 300
*물림이 작으면 떨림 발생 --> 예컨데 샹크부분의 물리는 부분이 너무 적으면 떨림이 생길 수 있으니 충분히 물려 주시라는 것입니다.
*절삭속도, 이송속도의  부적당하면 떨림 발생. --> 절삭조건을 변경해 보시기 바랍니다. Feed 를 줄이고, 스피드(또는 RPM)를 증가 시켜 보세요.
*기계, 척의 강성  부족하면 떨림 발생. --> 기계, 척 또는 절삭 조건을 변경해 보세요.

*외주 이번각이  크면 떨림 발생. --> 외주 이번각을 작게하여 보세요. 마진을 준다.

*공작물의 장착 강성 부족시 떨림 발생. >> 강성이  높은 비트를 사용해 보세요. 즉 직경과 샹크를 굵은 것을 사용해 보거나..강도가 더 높은 것을 사용해 보라는 것입니다.

*날수를 줄여 보세요 >> 날수가 많으면 떨림이 발생할 수 있으니 날수가 적은 비트를 사용해 보세요.

참조:
http://www.cnccookbook.com/CCCNCMillFeedsSpeedsChatter.htm
http://www.cutting-tool-supply.com/TechTips/Milling/ReducingVibrationInEndMills/Home.htm

-Reducing the number of flutes.
-Decreasing the chip load per tooth by reducing the feed or increasing the speed or RPM.
-Reducing the axial or radial depth of cut.
-Use a larger endmill with a larger core diameter.-Use end mills with reduced clearance or a small circular margin.
-Use the shortest overhang from spindle nose to tip of tool.
-Use stub length end mills where possible.
-Use balanced tool holders.
-Rework fixture to hold the work piece more securely.
-Reprogram the cutter path shifting cutting forces into stiffer portions of the work piece.
-Look for sweet spots in spindle speeds then adjust feed accordingly.

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