엔드밀

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1. 개요

엔드밀은 다양한 기준에 따라 분류되는 절삭 공구이다. 엔드밀은 센터 커팅 여부, 플루트 수, 헬릭스 각도, 재료, 코팅 재료에 따라 분류할 수 있으며, 형상에 따라 평 엔드밀, 볼 엔드밀, 래핑 엔드밀, 라디우스 엔드밀 등으로 나뉜다. 플루트 수에 따라 단일, 2날, 3날, 4날 이상의 엔드밀로 구분되며, 헬릭스 각도와 재료, 코팅에 따라 가공 목적에 맞는 다양한 종류가 사용된다. 엔드밀은 황삭, 윤곽 가공, 페이스 가공, 포켓 가공 등 다양한 가공 작업에 활용된다.

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엔드밀
개요
종류	절삭 공구, 회전 공구
용도	평면 절삭 측면 절삭 홈 절삭 윤곽 절삭 구멍 가공 (드릴 작업, 보링 작업) 나사 절삭
재료	고속도강 (HSS) 초경합금 (Carbide) 코팅 초경합금
특징	다양한 형상 가공 가능 높은 정밀도 대량 생산에 적합 CNC 공작 기계에 주로 사용
구조 및 종류
날 수	2날, 3날, 4날, 다날
날 형상	스퀘어 엔드밀 (Square End Mill) 래디어스 엔드밀 (Radius End Mill) 볼 엔드밀 (Ball End Mill) 테이퍼 엔드밀 (Taper End Mill)
생크 종류	스트레이트 생크 (Straight Shank) 섐크 생크 (Shank Shank)
사용 방법
절삭 조건	절삭 속도 이송 속도 절삭 깊이 절삭유 사용 여부
고정 방법	콜릿 척 (Collet Chuck) 밀링 척 (Milling Chuck) 유압 척 (Hydraulic Chuck)
주의 사항	공구 손상 방지 안전 장비 착용 적절한 절삭 조건 설정
관련 용어
관련 장비	CNC 밀링 머신 (CNC Milling Machine) 머시닝 센터 (Machining Center)
관련 기술	CAM (Computer-Aided Manufacturing) CAE (Computer-Aided Engineering)
참고	드릴 (Drill) 탭 (Tap) 다이스 (Dice)

2. 종류

엔드밀은 센터 커팅 여부, 플루트(날)의 수, 헬릭스 각도, 재료, 코팅 재료 등 다양한 기준에 따라 분류할 수 있으며, 각 범주는 특정 용도와 특수 형상에 따라 더 세분화될 수 있다.

금속 재료의 일반적인 절삭에는 헬릭스 각도 30°가 널리 사용된다. 마무리 엔드밀의 경우 45° 또는 60°의 더 좁은 나선형 헬릭스 각도를 가진 경우가 일반적이다. 스트레이트 플루트 엔드밀(헬릭스 각도 0°)은 플라스틱이나 에폭시와 유리의 복합재와 같은 특수한 용도에 사용된다.

가변 플루트 헬릭스 또는 의사-무작위 헬릭스 각도, 그리고 불연속적인 플루트 형상을 가진 엔드밀도 존재한다. 이러한 엔드밀은 절삭 시 재료를 더 작은 조각으로 분해하여 칩 배출을 개선하고 막힘 위험을 줄이며, 대량 절삭 시 공구 부하를 줄이는 데 도움이 된다. 일부 현대적인 설계에는 코너 챔퍼 및 칩 브레이커와 같은 작은 특징도 포함되어 있다. 이러한 엔드밀은 설계 및 제조 공정이 더 복잡하여 비싸지만, 마모가 적어 더 오래 사용할 수 있으며, 고속 가공(HSM) 응용 분야에서 생산성을 향상시킬 수 있다.

전통적인 솔리드 엔드밀을 인서트 절삭 공구로 대체하는 것이 점점 보편화되고 있다. 인서트 절삭 공구는 초기 비용은 더 비싸지만 공구 교체 시간을 줄이고, 마모되거나 파손된 절삭 날만 쉽게 교체할 수 있다는 장점이 있다. 인덱서블 엔드밀은 특정 재료 유형에 특화되지 않고 다양한 재료에 사용할 수 있지만, 현재로서는 일반적으로 약 1.91cm 이상인 큰 직경의 엔드밀에만 적용된다.

엔드밀은 인치 및 미터 생크 및 절삭 직경으로 판매된다. 미국에서는 미터 규격도 쉽게 구할 수 있지만, 일부 기계 공장에서만 사용된다. 캐나다는 미국과 가깝기 때문에 거의 동일한 상황이다. 아시아와 유럽에서는 미터 직경이 표준이다.

2. 1. 형상에 따른 분류

엔드밀의 형상은 가공 목적과 방법에 큰 영향을 미친다. 형상에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

'''평 엔드밀''' (스퀘어 엔드밀): 선단이 평평한 형태이다.
'''볼 엔드밀''': 선단이 구형인 형태이다.
'''래핑 엔드밀''': 평 엔드밀과 선단 형상은 같지만, 측면 날에 파도와 같은 요철이 있는 형태이다.
'''라디우스 엔드밀''' (불노즈 엔드밀): 평 엔드밀의 하부 코너부가 R 형상인 형태이다.

2. 1. 1. 평 엔드밀 (Square End Mill)

'''평 엔드밀'''은 선단 형상이 평평한 엔드밀이다. 날은 최외경에 구성되어 있으며, 주로 수평면이나 수직면을 절삭하는 데 사용된다. 평 엔드밀은 공구의 특성상 하부의 날이 약하기 때문에 Z축 방향 가공에는 적합하지 않다. '스퀘어 엔드밀'이라고도 불린다.

2. 1. 2. 볼 엔드밀 (Ball End Mill)

볼 엔드밀은 선단이 구형으로 되어 있어 주로 곡면을 가공하는 데 사용된다. 현대에는 CAM을 많이 사용하기 때문에 마무리 가공용으로 널리 사용되고 있다.

2. 1. 3. 래핑 엔드밀 (Roughing End Mill)

질화 알루미늄 티타늄(AlTiN) 코팅 엔드밀, 음극 아크 증착 기술을 사용하여 코팅

'''래핑 엔드밀'''은 평 엔드밀과 선단 형상은 같지만, 측면 날에 파도와 같은 요철이 있어 평 엔드밀보다 더 크게 절삭할 수 있다. 하지만 그 형상 때문에 절삭면은 거칠어진다.

2. 1. 4. 라디우스 엔드밀 (Radius End Mill)

'''라디우스 엔드밀'''은 평 엔드밀의 하부 코너부가 R 형상으로 되어 있어 황삭, 중 마무리, 최종 마무리 등에 사용할 수 있다. '불노즈 엔드밀'이라고도 불린다.

2. 2. 플루트(날)의 수에 따른 분류

엔드밀은 플루트(날)의 수에 따라 분류할 수 있으며, 플루트 수는 칩 배출, 절삭 속도, 가공 표면의 품질 등에 영향을 미친다. 플루트 수가 적으면 칩 배출 공간이 넓어 칩 배출이 용이하지만, 절삭 속도가 느리고 가공 표면이 거칠어질 수 있다. 반대로 플루트 수가 많으면 절삭 속도가 빠르고 가공 표면이 매끄럽지만, 칩 배출이 어려워 공구에 과부하가 걸릴 수 있다.^[1]

2. 2. 1. 단일 플루트 엔드밀

매우 빠른 속도로 많은 양의 재료를 제거하는 데 사용된다. 주로 황삭 작업에 사용된다.^[1]

2. 2. 2. 2날 엔드밀

2날 엔드밀은 부품에서 더 많은 칩을 제거할 수 있다. 주로 비철금속 재료의 슬롯 가공 및 포켓 가공 작업에 사용된다.^[1]

2. 2. 3. 3날 엔드밀

3날 엔드밀은 철 및 비철 금속 재료를 절삭하는 데 사용될 수 있으며, 2날 엔드밀과 유사한 특징을 갖는다.^[1]

2. 2. 4. 4날 이상의 엔드밀

4날 이상의 엔드밀은 더 빠른 이송 속도로 작동하도록 설계되었지만, 날 수가 많아 칩 배출에 문제가 발생한다.^[1]

2. 3. 기타 분류

센터 커팅 여부, 플루트(날)의 수, 헬릭스 각도, 재료, 코팅 재료에 따라 엔드밀을 분류할 수 있다. 각 범주는 특정 용도와 특수 형상에 따라 더 세분화될 수 있다.

금속 재료의 일반적인 절삭에는 헬릭스 각도 30°가 널리 사용된다. 마무리 엔드밀의 경우 45° 또는 60°의 더 좁은 나선형 헬릭스 각도를 가진 경우가 일반적이다. 스트레이트 플루트 엔드밀(헬릭스 각도 0°)은 플라스틱이나 에폭시와 유리의 복합재와 같은 특수한 용도에 사용된다. 스트레이트 플루트 엔드밀은 1918년 Weldon Tool Company의 칼 A. 베르그스트롬에 의해 헬리컬 플루트 엔드밀이 발명되기 전에는 금속 절삭에도 사용되었다.

가변 플루트 헬릭스 또는 의사-무작위 헬릭스 각도, 그리고 불연속적인 플루트 형상을 가진 엔드밀도 존재한다. 이러한 엔드밀은 절삭 시 재료를 더 작은 조각으로 분해하여 칩 배출을 개선하고 막힘 위험을 줄이며, 대량 절삭 시 공구의 부하를 줄이는 데 도움이 된다. 일부 현대적인 설계에는 코너 챔퍼 및 칩 브레이커와 같은 작은 특징도 포함되어 있다. 설계 및 제조 공정이 더 복잡하여 더 비싸지만, 이러한 엔드밀은 마모가 적어 더 오래 사용할 수 있으며, 고속 가공(HSM) 응용 분야에서 생산성을 향상시킬 수 있다.

전통적인 솔리드 엔드밀을 보다 경제적인 인서트 절삭 공구로 대체하는 것이 점점 더 보편화되고 있다. 인서트 절삭 공구는 초기 비용은 더 비싸지만 공구 교체 시간을 줄이고 전체 공구가 아닌 마모되거나 파손된 절삭 날을 쉽게 교체할 수 있게 해준다. 인덱서블 엔드밀(인서트가 있는 공구의 또 다른 용어)의 또 다른 장점은 전통적인 엔드밀처럼 특정 재료 유형에 특화되지 않고 다양한 재료에 사용할 수 있다는 것이다. 그러나 현재로서는 일반적으로 약 1.91cm 이상인 큰 직경의 엔드밀에만 적용된다. 이러한 엔드밀은 일반적으로 황삭 작업에 사용되는 반면, 전통적인 엔드밀은 여전히 마무리 작업과 더 작은 직경 또는 더 엄격한 공차가 필요한 작업에 사용된다. 모듈식 공구는 각 새로운 구성 요소마다 누적될 수 있는 추가적인 오차를 발생시키는 반면, 솔리드 공구는 동일한 가격 수준에서 더 작은 공차 범위를 제공할 수 있다.

엔드밀은 인치 및 미터 생크 및 절삭 직경으로 판매된다. 미국에서는 미터 규격도 쉽게 구할 수 있지만, 일부 기계 공장에서만 사용되고 다른 곳에서는 사용되지 않는다. 캐나다는 미국과 가깝기 때문에 거의 동일한 상황이다. 아시아와 유럽에서는 미터 직경이 표준이다.

3. 기하학적 특성

엔드밀은 다양한 각도와 형상으로 설계되어 가공 성능을 최적화한다. 엔드 절삭 날 각도, 축 릴리프 각도, 반경 릴리프 각도, 반경 경사각 등이 중요한 각도이다.

가공 재료 및 작업에 따라 다른 공구 유형과 기하학적 특성이 요구된다. 예를 들어, 알루미늄과 같은 재료를 가공할 때는 매우 깊고 광택이 있는 플루트, 매우 날카로운 절삭 날 및 높은 경사각이 있는 공구를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 그러나 스테인리스강과 같은 단단한 재료를 가공할 때는 얕은 플루트와 사각형 절삭 날이 재료 제거 및 공구 수명을 최적화한다.

4. 재료 및 코팅

엔드밀의 재료는 가공 성능과 수명에 큰 영향을 미친다. 엔드밀 제작에는 초경, 고속도강, 세라믹, 다이아몬드 등 다양한 재료가 사용된다. 초경 인서트가 고생산 밀링에 적합하여 가장 일반적이다. 고속도강은 특수한 공구 형태가 필요할 때 사용되며, 세라믹 인서트는 고속 생산의 고속 가공에, 다이아몬드 인서트는 높은 표면 품질이 요구되는 정밀 공차 제품(비철 또는 비금속 재료)에 사용된다.

90년대 초반부터 코팅의 사용이 보편화되었는데, 코팅은 내마모성, 칩 배출을 돕기 위한 마찰 감소, 내열성 증가 등 다양한 이점을 제공한다. 이러한 코팅은 대부분 화학적 조성을 기준으로 한다.

일반적인 엔드 밀 코팅
코팅	외관	비고
TiN	노란색/금색	엔드 밀에서는 널리 사용되지 않는 기본 코팅. 드릴에서는 여전히 널리 사용됨.
TiCN	청회색
TiAlN 및 AlTiN	짙은 회색 또는 짙은 보라색	매우 인기 있는 코팅.
TiAlCrN, AlTiCrN 및 AlCrTiN	청회색	PVD 코팅

일부 엔드밀은 다결정 다이아몬드(PCD) '베인'으로 제조되는데, 베인은 고온 고압 환경에서 형성된 후 연삭되어 절삭 날을 형성한다. 이 공구는 비싸지만 다른 공구보다 수명이 훨씬 길다.

최근에는 비정질 다이아몬드 및 나노 복합 PVD 코팅과 같은 새로운 코팅 기술이 개발되고 있다. 한편, 제조업체는 브랜드 이미지를 위해 성능에 영향을 주지 않으면서 코팅 공정을 수정하거나 첨가제를 추가하여 밝은 파란색, 빨간색, 청록색 등 다양한 색상의 코팅을 만들기도 한다.

5. 가공 작업

엔드밀은 황삭, 윤곽 가공/프로파일링, 페이스 가공, 포켓 가공/슬롯 가공 등 다양한 작업에 사용된다.^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]

5. 1. 황삭 (Roughing)

황삭은 공작물에서 많은 양의 재료를 제거하여 최종 형상에 가깝게 만드는 작업으로, 기계 가공 과정에서 첫 번째로 수행되는 주요 작업이다.^[2]

5. 2. 윤곽 가공/프로파일링 (Contouring/Profiling)

윤곽 가공은 평평하거나 불규칙한 표면을 밀링하는 데 사용되는 공정이다.^[3] 이 공정은 전체 작업의 황삭 또는 정삭 단계에서 수행할 수 있다.^[3]

5. 3. 페이스 가공 (Facing)

페이스 가공은 부품을 지정된 치수로 평평하게 만드는 작업이다. 페이스 가공은 엔드밀 또는 특수 페이스 밀을 사용하여 수행할 수 있다.^[4]^[5]^[6]

5. 4. 포켓 가공/슬롯 가공 (Pocketing/Slotting)

부품 내부에 포켓이나 슬롯을 만드는 공정이다. 포켓은 사양에 따라 얕거나 깊을 수 있다.^[7]

참조

_[1] 웹사이트 Basic End Mills Technical Information ! MSC Industrial Supply Co. https://www.mscdirec[...] 2023-02-14
_[2] 웹사이트 Roughing vs Finishing in Machining: What Are Their Differences - WayKen https://waykenrm.com[...] 2022-11-11
_[3] 웹사이트 Contour Milling/Profiling - CNC Term & Definition ! Owens Industries, Inc Oak Creek, Wisconsin https://www.owensind[...] 2023-02-14
_[4] 웹사이트 THE FACING OPERATION IN MACHINING, EXPLAINED ! Winn Machine https://winnmachine.[...] SPW 2020-12-01
_[5] 웹사이트 A Beginner's Guide to Facing Operations ! Blog Posts https://monroeengine[...] admin 2019-06-29
_[6] 웹사이트 COMMON MILLING OPERATIONS ! Winn Machine https://winnmachine.[...] SPW 2020-08-19
_[7] 웹사이트 Sandvik Coromant https://www.sandvik.[...] 2023-02-14

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