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1. 개요
밀링 머신(Milling Machine) 이란 원판 또는 원통체의 외주면이나, 단면에 다수의 절삭날로 평면, 곡면 등을 절삭하는 기계를 말한다. 선반과는 달리 커팅날, 즉 엔드밀 등이 회전하고, 공작물이 바이스 등에 고정되어 있다.[1] 여러 가지 형태가 있으며, 니(Knee) 형 밀링머신을 주로 사용한다. 선반은 축이 X, Z라 2차원 가공을 하는 가공 기계인 반면에 밀링은 축이 X, Y, Z 이므로 3차원 가공을 할 수 있다.보통 일반 밀링 기계의 경우에는 1,400 RPM 정도지만, 10,000 RPM이 넘는 밀링 머신도 있다. 휘발유 내연기관 승용차의 최대 RPM이 7~8,000 RPM임을 생각하면 엄청난 속도. 회전수를 보면 알겠지만 자칫하다간 큰일난다.[2] 5,000 RPM 정도의 회전에선 장갑 때문에 손이 말려들어갈 수 있으니 절대 장갑을 끼면 안 된다. 산업체와 연구시설은 국내외를 가릴 것 없이 공작실에서의 장갑 착용이 금지되어있다. (용접 제외) 10,000 RPM 이상의 고속가공기에선 말려들어가기보단 닿자마자 튕겨져 나오니 그런 문제는 적지만 기존에 쓰는 쿨링 수단인 절삭유가 안 먹혀 분무기처럼 뿌리는 오일 미스트를 사용한다.
관련 자격증으로는 컴퓨터응용밀링기능사, 컴퓨터응용가공산업기사, CNC기계절삭가공사 등이 있다.
2. 종류
2.1. 범용 밀링
| 화천기계의 범용밀링 |
2.2. CNC 밀링 머신
CNC는 Computer Numerical Control의 약자이며 CNC 밀링 머신은 컴퓨터가 제어해주는 밀링 머신이다.[3] 일반적인 CNC 밀링 머신은 자동으로 공구가 교환되지 않아 사용자가 직접 해야 하는 반면 아래의 머시닝 센터는 자동 공구 교체(ATC, Auto Tool Changer) 기능이 있어 G코드를 이용해 가공 중에 공구를 자동으로 교체하며 작업을 할 수 있다.2.2.1. 머시닝 센터
| 현대위아의 5축 머시닝 센터인 XF6300 |
머시닝 센터는 CNC 밀링 머신에 툴 체인저 등의 장치가 붙어 있어서 자동 툴 교환 기능이 있는 것을 말한다. 드릴링 머신, 보링 머신, 밀링 머신을 통합하여 수치를 제어할 수 있다. 두 가지 이상의 작업을 동시에 할 수 있고, 자동으로 공구를 교환할 수 있는 ATC(Automatic Tool Changer)와 APC(자동 부품 교환 장치)가 부착되어 있다.
2.2.2. 자동 조각기
x, y, z축 이송을 지원하고 엔드밀을 주로 물려 활용하는 ATC가 지원되지 않는 경제형(비교적) 2.5D 밀링머신을 흔히 'CNC 조각기'라고 칭한다.3. 간단한 가공 노하우들
- 고정하는 힘이 가해지는 부분의 연장선은 지지 부분과 맞닿아 있어야 한다. 가장 기본이 되는 사항 중 하나. 변형과 기울어짐 등을 방지하여 가공에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다. 의외로 자재를 고정 안해서 엔드밀 등 공구가 작살나는 경우가 꽤 많다.
- 지지면과 공작물이 접촉하는 면은 청결한 상태를 유지해야 한다. 이물질 유입은 불량의 원인이 되기도 한다. 청결하게 닦아내는 데 사용하는 건 다름 아닌 맨손. 의외라고 생각할지 모르지만, 맨손으로 닦으면 마이크로 단위 이하의 미세한 가루를 제외하면 전부 제거가 가능하다. 보통 압축공기로 이물질 불어내기 → 걸레나 장갑 → 맨손의 순서. 해당 분야에 취업했을 때 익숙해질 때까지 가장 욕을 많이 먹게 될 부분이다.
- 처음 하는 작업을 하게 되면 세팅 후 선임자에게 확인받을 것. '이게 무슨 가공 노하우냐!'라고 생각할지 모르지만, 확인 절차 생략해서 생기는 불상사는 '당사자 책임+선임자의 잔소리'이기 때문에, 완전히 숙달되기 전에는 지켜야 한다. 다른 업계도 마찬가지지만, 이쪽 업계는 특히나 시간과 자재가 많이 들어가서 더 하다. 심지어 프로그래밍하다가 절삭 조건 기입 시 오타가 나는 순간, 공구나 자재만 박살 나면 천만다행으로 알아야 한다. 심하면 스핀들이 나가기도 하는데, 비싼 기계는 수리비만 천만 단위로 널뛰기 때문에, 당연히 경위서 당첨이다.
- 녹이 스는 재질이면 가공 후 방청 작업 필수. 보통 용제 희석용 방청유라고 적혀있는 통에 있는 방청유를 표면에 발라 방청(=녹방지)하면 된다. 이걸 소홀히 하면 표면에 녹 발생 → 녹 제거 트리를 타기 때문에, 몇 배는 더 힘들어진다.
- 단면 가공할 때 절대 절삭유를 뿌리지 마라. 페이스 커터 가공이 부하가 많이 걸린다고 이를 냉각하기 위해 뿌리는 실습생이 있는데, 화재 위험이 크다!
사실 그 정도는 아닌데, 절삭유의 발화점은 생각보다 매우 높으며[4], 애초에 불이 날 정도로 열이 난다는 건 애초에 가공방법이 잘못 되었다는 것이므로, 그러기 전에 소재나 공구 중 하나가 부숴지는 게 보통이다. (소재 마다 매우 다르다. 알루미늄 같은 경우 녹는 점이 낮기에 절삭유를 주지 않으면 구성인선이 발생하여 칩이 제품을 가공하여 표면이 뜯기는 현상이 발생한다) - 한 번에 너무 많이 가공하지 마라. 가끔 작업 빨리하겠다고 엔드밀로 10mm 이상을 한 번에 깎는 사람이 있는데, 공구가 순식간에 박살 날 수 있다! 4mm 쳐낼 때도 조건이 나쁘면 연기가 나는 판에, 10mm 이상이면 문제가 안생기는 게 이상하다. 그래서서 보통의 교육과정에선 한 번에 2mm씩 깎아내라고 교육한다. (라핑 엔드밀이면 상관없다.)[5] [6]
- 페이스 커터 가공 후 공작물을 절대 맨손으로 만지지 말 것. 페이스 커터는 속도가 엔드밀의 배 단위다. 실제로 깎다 보면 칩이 불꽃과 함께 막 튀는 걸 볼 수 있으며, 가공 직후 단면은 매우 뜨겁다. 장갑 끼고 만지자.
사실 장갑을 껴도 너무 뜨거워서 몇 겹씩 낀다. - 페이스 커터 가공할 때 아웃도어 복장 등 합성섬유 재질의 옷은 입지 말자. 기본적으로 금속과 금속이 접촉해서 깎아내는 거라, 심하면 불꽃도 튄다. 한데 가공 중에 이 뜨거운 칩이 이리저리 튀다 옷에 들러붙으면 나일론 같은 합성섬유는 바로 녹아내려서 옷에 구멍이 숭숭 뚫린다. 이 실수는 교육 중에 많이 벌어지는데, 괜히 실습 전에 면으로 된 옷을 입으라 하는 게 아니다.
또한 실제 산업현장에서 가장 많이 사용되는 수용성 절삭유의 경우 8~9% 정도의 농도로 사용되기에 절삭유로 인해 화재가 나는 경우는 사실상 없는 수준이다. 대구텍 등의 대형 공구회사들의 최신 산업현장 트렌드는 아예 스핀들 내부급유를 통한 페이스커터 절삭유 공급을 권장하고 있다.
4. CNC 밀링 가공 및 대행 업체
- Xometry CNC 밀링 가공 (미국)
- Fifth Metal CNC 밀링 가공 및 대행 업체 (중국)
- 바로발주 CNC 밀링 가공 및 대행 업체
5. 기타
- Grand Theft Auto Online 의 무기 밀매 벙커에서 직원들이 무기 제작을 위해 사용한다. 게다가 직원NPC들의 사용 애니메이션이 현실과 매우 유사한 편.
[1] 자석으로 고정시키는 경우도 있다.[2] 사고 사례 사진을 보면 마치 손이 완전히 작살나 대창구이 같은 모습으로 살점이 알록달록하게 뜯겨져 있다. 차라리 프레스 압착은 손가락 일부를 포기하고 손 자체는 살릴 가능성이라도 있는데 이쪽은 아예 손목 위로 날아간다.[3] 즉, CNC라는 말은 모든 공작기계 앞에 붙을 수 있다.[4] 실제로 종이컵에 절삭유를 부어서 활활 타오르는 곳에 던져보자. 절삭유는 안 타고 종이컵만 탄다. 오히려 절삭유 때문에 종이컵이 활활 타오르진 않는다.[5] 사실 말이 그렇지 금속가공은 거의 1mm 이내로 가공한다. 단, 가공 재질이 매우 연한 제품(플라스틱 같은 것)들은 한 번에 10mm 이상 깎아도 상관없는 게 있다.[6] 엔드밀로 측면을 가공하느냐 단면을 가공하는냐 콜렛에 샹크가 얼마나 공구가 물려져서 가공하느냐에 따라 조건은 천차만별이다 짧은 공구를 써도 조건이 안맞으면 가공면이 상향, 하향의 영향을 받아 상이하게 차이 날 수 있다