CNC 엔드밀, 상향절삭 vs 하향절삭

CNC 가공 시 가장 많이 물어보는 질문 중에 하나가 상향절삭 혹은 하향절삭입니다. 

개념이 약간 헷갈려서 잘못 알고 있는 분들도 많습니다. 

또한 인터넷 포스팅 글에서 반대로 설명된 글도 많습니다.

혼선을 피하기 위해 영어로 표기하겠습니다. 

또한 캠 프로그램을 보시면, 대부분 아래와 같이 영문으로 표기되어 있습니다.

캠 프로그램을 열어서 확인해 보세요.

캠 프로그램의 기본 절삭 방향은 "Climb Milling" 입니다.

 

 

Climb Milling = Down Milling

Conventional Milling = Up Milling

 

CNC을 처음 사용하시는 분들은 혼란스러울 수 있으니 꼭 알아야 할 내용만 간단히

살펴보겠습니다.

 

 

공구가 가공물을 가공하는 방법

 

기본적으로 가공방향을 말하는 것입니다.

스핀들이 툴패스에 따라 움직일 때 시계방향으로 혹은 반시계 방향으로 가공할 때 -

각각 다른 결과물을 보여줍니다.

일반적으로 CNC 가공에서는 Climb milling을 주로 사용합니다.

이유는 Conventional Milling 보다 깨끗한 결과물을 얻을 수 있기 때문입니다.

거칠 가공은 많은 시간을 샌딩에 투자해야 하므로 비생산적입니다.

 

 

 

 

위 사진은 PB 가공물입니다. 항상 일자 비트를 사용했던 업체에서 작업의 효율성을

위해 컴프레션 비트를 구매해서 테스트했습니다. 

그런데, 상단 & 하단은 아주 깨끗이 가공이 되었는데 이상하게 측면이 거칠게

가공되어서 저한테 연락이 왔습니다.

원인을 분석해 보니, Conventional Milling으로 cnc 가공을 하였습니다. 그래서

Climb Milling으로 바꿔서 가공해 보니 깨끗이 가공이 되어 문제가 해결되었습니다.

 

 

간단히 요약하면,

스핀들(모터)는 항상 시계 방향으로 회전합니다.

 

공구가 이동하는 방향을 Climb Milling으로 설정 시, 시계방향으로 가공됩니다.

(포켓 가공시는 그 반대, Conventional Milling 입니다.)

 

왜 포겟 가공시 반대가 되는지는 한 번 생각해 보시면 그 이유를 알수 있습니다. 

 

일반적으로 캠 프로그램에서는 Climb Milling, Conventional Milling 옵션이 있어서

선택만 하면 알아서 툴패스가 생성 되므로 크게 걱정할 필요는 없습니다.

캠 소프트웨어에서는 기본 가공 방향이 Climb Milling입니다.

 

만약 절삭 방향에 따라 커팅 품질 차이가 나는지 확인해 보고 싶으면, 간단히 확인할 수

있습니다. 원 " O " 을 한 번 컷팅해보면 알 수 있습니다.

Climb Milling은 원을 시계방향으로 가공하고, Conventional Milling은 반시계방향으로

가공하면 됩니다. 직접 테스트 해보면 상향절삭 & 하향절삭에 대해 정확히

이해할 수 있습니다.

 

 

정리하면,

 

Climb Milling            - 시계방향으로 가공, CNC 가공시 사용. 깨끗한 결과물

Conventional Milling  - 반시계방향으로 가공, 트리머 같은 수동으로 가공할 때 사용

                  혹은, CNC 가공시 부하가 많이 걸릴 때 사용 (가공물이 너무 단단해서)

 

  쉽게 기억하자면 시계방향 = Climb Milling = cnc 커팅 기본 방향... 으로 기억하시면

 됩니다. 아니면, 본인이 직접 테스트해 보시면 확실히 기억에 남습니다.

 (커팅을 한 번은 시계방향, 한 번은 반시계방향)

 

 

제일 궁금한 것이 어느 방향으로 가공하는 것이 상향 혹은 하향 절삭인지라고 생각합니다.

 

시계방향이 Climb Milling 입니다. ( 포켓팅 가공시에는 그 반대가 되고요) 

 

이해를 돕기위해 아래 동영상 첨부합니다.

 

Climb Cut Vs Conventional Cut

 

 

<업데이트> 

 

상향절삭 & 하향절삭에 대해 조금 더 이해하기 (과학적으로)...

 

위에서 CNC 조각기 사용 시 기본적인 절삭 방향에 대해 알아보았습니다.

절삭 방향의 원리에 대해 조금 더 깊이 있게 알아보겠습니다.

 

* Climb Milling

• 엔드밀이 가공물을 깎는 방식이, 두꺼운 칩으로 시작해서 얇은 칩으로 만들어져서                         배출됨.  (칩의 모향이 "thick to thin"). 두꺼운 칩을 깎을 때는 파워가 많이 필요하나                       점점 얇아진 칩을 깎을 때에는 상대적으로 적은 파워가 소요되므로, 파워 & 열을                           줄일 수 있는 것이 장점입니다.

 

* Conventional Milling

 

• 공구(엔드밀)의 이동 방향과 가공물의 방향이 반대로 이동하면서 절삭하는                                   방법입니다. 서로 반대 방향으로 이동하므로 마찰력이 커져, 가공 시 더 많은                               파워가 필요합니다. 
• 공구가 가공물을 깎을 때 얇게 시작해서 두꺼운 칩을 생성해서 배출합니다.                              Climb Milling에 비해  더 많은 파워가 필요하고 또한 열이 많이 발생합니다.
• 공구가 최초로 가공물에 진입 시 마찰이 심해서 Climb Milling 보다 표면이 거칠게                         가공됩니다. (Conventional Milling은 공구와 가공물의 마찰(rubbing) 후 커팅이 되고,                  Climb Milling은  마찰 없이  커팅이 시작됩니다.)
• 또한 배출된 칩이 cnc 가공 툴패스에 들어와서 다시 깎는 경향이 있습니다.

 

* Conventional Milling이 필요할 때 (CNC 가공 시)

 

• 강성이 강한 가공물을 혹은 깊은 가공을 할 때는 Conventional Milling이 좋습니다.                       (만약, 이때 Climb Milling을 사용한다면 가공 시 충격이 크기 때문에 공구가 부러짐                      혹은 빠른 공구 마모가 발생합니다.)

 

• 길이가 긴 엔드밀 사용 시 (Long End mills) - 롱 엔드밀의 경우 진동이 많이 발생합니다.              Climb Milling에서는 공구와 가공물이 서로 밀어내는 작용을 합니다.                                          그러나 Conventional Milling은 공구와 가공물이 서로 끌어당기는 힘이 발생하므로                        "진동(vibration)"을 안정시켜줍니다.

 

*참고*

G 코드에 대해 아시는 분들은 G41 & G42에 대해 살펴보시면 도움이 됩니다.

또한 사용하시는 장비가 "Backlash" (백래시) 현상이 많이 나타나면             

"Conventional Milling"을 권장합니다.

 

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