[정밀가공]고속가공의 특성
고속 가공은 높은 스핀들 속도와 이송 속도로 가벼운 밀링 패스를 만들어 높은 금속 제거율을 달성하는 것을 말합니다. 이 방법은 금형 가공에서 복잡한 코어 및 캐비티 형상을 가공하고 알루미늄의 단단한 블록에서 크고 복잡한 항공기 구조 부품을 신속하게 가공하는 데 효과적 일 수 있습니다.
고속가공의 정성적 의미는 주변 영역에서 전단의 국부화가 완전히 일어나는 속도 이상의 가공이고, 정량적 의미는 기존 가공 방법에 비해 높은 주축 회전수와 빠른 이송속도로 가공하는 것입니다.
이 전략은 약간의 깊이에서 약간의 패스를 사용하는 것보다 종종 효율적이지 않을 수 있습니다. 가장 짧은 절삭 시간을 달성하는 것은 이송 속도와 관련이 있지만, 관계가 반드시 '가장 빠른 이송 속도 = 가장 효율적'인 것은 아닙니다. 고효율 가공은 가장 적은 시간에 부품을 절단하는 것이 진정한 목표입니다. 고효율 가공을 달성하기 위한 핵심은 각 절단 조건에서 마주치게 되는 결과를 얻기 위해 이송 속도를 변경하는 것입니다.
소재 가공공정에서의 생산성 향상은 실 절삭시간 및 작업 준비시간의 단축으로 가능하며, 실 절삭시간은 단위시간 당 절삭량(chip removal rate) 즉, 절삭속도(cutting speed) 및 절삭이송속도(cutting feed rate)를 증대시켜 감소시킬 수 있습니다. 새로운 절삭 공구의 개발 및 고속 가공 메커니즘의 지속적 연구 및 실험적 검증은 고속 가공(high speed machining, HSM)을 가능하게 하는 토대가 되고 있습니다. 또한 공작기계 요소기술로서 고속 빌트인 스핀들(built-in spindle)을 응용한 고속 주축계, 볼 스크류 또는 리니어 모터를 이용한 고속이송계 및 고속, 고정도 디지털 제어기기 기술분야의 획기적인 발전은 이를 응용한 고속 가공기의 개발 및 상용화를 급격히 확산시키고 있습니다.
고속 가공의 종류로는 경 절삭 고속가공법, 중절삭 고능률 절삭가공, 고능율 사상 절삭가공법 등 있습니다. 경절삭 고속가공법은 절입량을 적게하여 고속회전, 고속가공을 하는 것을 말합니다. 중절삭 고능률 절삭가공법은 z축 절입이 크게 고속, 고능률 절삭이 되는 것을 말하며 주로 황삭, 중삭에 이용되며 황삭가공은 절입량을 크게하고 reverse 가공으로 중삭 가공을 하는 것을 말합니다. 고능율 사상 절삭 가공법은 큰 pitch로 고능율 절삭가공을 하는 것을 말합니다.
고속가공의 메커니즘은 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 고속가공은 chip의 전단이 완전히 일어나기 이전에 유동형으로 이탈되어 떨어져 나옴으로써 전단에 소요되는 동력이 적게되므로 가공 자체 소요동력이 줄어들게 됩니다. 또한 빠른 속도로 chip이 배출됨에 따라 tool과 workpiece에 전달되는 열이 적고, 빠른 이송으로 가공되므로 workpiece에 누적되는 열이 적어 소재의 열변형을 줄여주는 효과가 있습니다.
이러한 고속 가공들의 장점을 정리해보면 품질향상, 생산시간 감소, 비용 감소 등을 들 수 있습니다. 표면 조도가 양호하고 변형정도가 낮으며 고속절삭 속도, 이송 속도의 증가 및 소재 제거율의 증가로 인해 생산시간이 감소될 수 있습니다. 공작물당 가공시간이 감소되고 공작기계의 운전시간을 단축시켜 비용을 감소시킬 수 있습니다.
이러한 고속 가공기의 장점으로는 절삭저항이 저하되고, 공구 수명을 길어지게 한다는 것입니다. 또 칩이 가공열을 가지고 제거되기 때문에 공작물에 열이 덜 남게 됩니다. 난삭재를 가공할 수 있다는 장점도 있습니다.