CNC 절삭 속도와 이송: 소재별 시작점

작성자 BQUQ Engineering Team 검토 BQUQ Quality Engineering 2025년 4월 23일 조회수 ISO 9001:2015 인증 공장

절삭 속도와 이송: 소재별 실용적 시작점

간단 답변: RPM이 아니라 표면 속도부터 시작하세요. 알루미늄은 초경 표면 속도 300–500 m/min, 날당 이송 0.05–0.15 mm; 연강은 120–180 m/min, 0.05–0.12 mm/tooth; 304 스테인리스는 60–100 m/min, 0.04–0.10 mm/tooth; 황동은 200–350 m/min, 0.05–0.15 mm/tooth; 티타늄은 30–60 m/min, 0.03–0.08 mm/tooth를 사용하세요. n = 1000 × Vc ÷ (π × D)로 RPM으로 변환하세요. 그런 다음 절삭 깊이를 설정하세요: 황삭은 반경 방향으로 공구 지름의 0.5–1.0배, 정삭은 0.2–0.5 mm. 이는 시작점이며 칩 색상, 소리, 공구 마모를 보고 조정하세요.

모든 기계 가공 기술자는 공구 파손이나 부품 폐기로 끝나는 절삭 속도와 이송에 대한 이야기를 가지고 있습니다. 아래 수치는 당사 둥관 공장에서 네 개의 생산 라인이 하나의 ISO9001 아래에서 CNC 가공, 금속 스탬핑, 맞춤 스프링, 방열판을 운영하는 현장에서 신입 프로그래머에게 제공하는 값입니다. 이는 물리 법칙이 아닙니다. 추측이 아닌 증거를 바탕으로 조정할 수 있도록 올바른 방향으로 안내하는 안전하고 생산적인 시작점입니다.

RPM보다 표면 속도가 더 중요한 이유

RPM은 기계 설정입니다. 표면 속도(Vc, m/min)는 절삭 날이 실제로 경험하는 속도입니다. 6 mm 엔드밀을 10,000 RPM으로 돌리는 것과 20 mm 엔드밀을 10,000 RPM으로 돌리는 것은 소재에 전혀 다른 영향을 미칩니다. 작은 공구는 약 188 m/min, 큰 공구는 약 628 m/min으로 작동합니다. 동일한 스핀들 속도지만 날 끝의 열 부하는 세 배입니다.

이것이 공구 카탈로그가 표면 속도로 구성된 이유입니다. 변환 공식:

n (RPM) = 1000 × Vc ÷ (π × D)

여기서 Vc는 m/min 단위의 표면 속도이고 D는 mm 단위의 공구 지름입니다.

한편 이송은 일반적으로 날당으로 표현됩니다. 왜냐하면 동일한 RPM에서 3날과 6날 커터는 전혀 다른 양의 소재를 제거하기 때문입니다. 이송 속도:

Vf (mm/min) = n × fz × z

여기서 fz는 mm 단위의 날당 이송이고 z는 날 수입니다.

실제로 제어하는 세 가지 변수

1. 절삭 속도 (Vc) — 열과 공구 수명을 좌우합니다. 너무 높으면 날이 파손되고, 너무 낮으면 구성 날인(built-up edge)과 나쁜 표면 조도를 얻습니다.

2. 날당 이송 (fz) — 칩 두께를 좌우합니다. 너무 낮으면 공구가 문질러 표면을 가공 경화시키고, 너무 높으면 날에 과부하가 걸립니다.

3. 절삭 깊이와 폭 (ap, ae) — 반경 방향 및 축 방향 맞물림을 좌우합니다. 대부분의 공장이 여기서 이익을 놓치고 있습니다.

소재별 시작 매개변수

아래 표는 강과 스테인리스용 코팅, 알루미늄용 무코팅 또는 ZrN, 견고한 공작물 고정을 가정한 솔리드 초경 공구 기준입니다. 모든 수치를 시작점으로 취급하세요.

소재	표면 속도 Vc (m/min)	날당 이송 fz (mm)	일반적인 절삭유	비고
알루미늄 6061/7075	300–500	0.05–0.15	플러드 또는 MQL	고속 가능; 칩 배출 주의
황동 / 구리 합금	200–350	0.05–0.15	플러드 또는 건식	쾌삭성; 너무 가볍게 이송하면 물림
연강 (1018, 1045)	120–180	0.05–0.12	플러드	코팅 초경 필수
합금강 (4140, 4340)	90–150	0.05–0.10	플러드	경도가 높아지면 Vc 감소
304 / 316 스테인리스	60–100	0.04–0.10	플러드, 고압	가공 경화; 절대 정지하지 말 것
공구강 (D2, H13)	50–90	0.04–0.08	플러드	어닐링 상태만; 낮은 Vc로 황삭 고려
티타늄 Grade 5 (Ti-6Al-4V)	30–60	0.03–0.08	플러드, 고압	열이 칩이 아닌 공구로 감
주철	100–200	0.05–0.15	건식 또는 에어 블라스트	흑연 분진; 가능하면 플러드 회피

선반 가공의 경우 동일한 표면 속도 논리가 적용되지만 이송은 날당이 아닌 회전당(mm/rev)으로 표현됩니다. 일반적인 황삭 이송은 알루미늄 0.2–0.4 mm/rev, 강 0.15–0.3 mm/rev, 스테인리스와 티타늄 0.1–0.2 mm/rev입니다. 정삭 패스는 0.05–0.15 mm/rev로 줄이고 0.4–0.8 mm 노즈 반경을 사용합니다.

절삭 깊이: 대부분이 놓치는 승수

작업	반경 방향 맞물림 (ae)	축 방향 깊이 (ap)	사용 시기
중황삭	0.5–1.0 × D	0.5–1.0 × D	견고한 셋업, 고출력 스핀들
다이내믹 / 트로코이달	0.05–0.15 × D	1.0–3.0 × D	깊은 포켓, 얇은 벽, 경질 소재
준정삭	0.3–0.5 × D	0.3–0.5 × D	정삭용 0.3–0.5 mm 남김
정삭	0.05–0.1 × D	0.2–0.5 mm	표면 조도 및 공차 제어

이 글에서 하나만 얻는다면: 최신 CAM에서는 깊은 축 방향 절삭과 가벼운 반경 방향 맞물림(트로코이달 또는 다이내믹 밀링)이 무거운 반경 방향 절삭보다 일반적으로 우수합니다. 이는 공구 마모를 더 많은 날 길이에 분산시키고 반경 방향 처짐을 줄이며 더 높은 날당 이송을 가능하게 합니다. 얇은 벽 부품에서는 선호가 아니라 필수입니다 — 얇은 벽 가공 전략에 대한 글을 참조하세요.

실제 예: 6061 알루미늄 브래킷

10 mm, 3날 초경 엔드밀로 6061-T6 브래킷을 가공하고 0.5 mm 정삭 여유를 목표로 한다고 가정합니다.

Vc = 400 m/min 선택.
n = 1000 × 400 ÷ (π × 10) = 12,730 RPM. 스핀들이 10,000에서 제한되면 10,000을 사용하고 Vc ≈ 314 m/min을 받아들입니다.
fz = 0.08 mm 선택.
Vf = 10,000 × 0.08 × 3 = 2,400 mm/min.
황삭: ae = 5 mm (0.5 × D), ap = 5 mm.
소재 제거율 ≈ 5 × 5 × 2,400 = 60,000 mm³/min.

이는 건전하고 보수적인 알루미늄 절삭입니다. 스핀들 부하계가 60% 미만이고 칩이 깨끗하고 은색이면 fz를 0.12 mm로, ap를 7 mm로 올리세요. 채터링이 들리면 속도를 줄이기 전에 ae를 줄이세요.

실제 예: 선반에서 304 스테인리스 샤프트

코팅 초경 인서트, 0.8 mm 노즈 반경으로 40 mm 304 스테인리스 샤프트를 선삭합니다.

Vc = 80 m/min 선택.
n = 1000 × 80 ÷ (π × 40) = 637 RPM.
황삭 이송 = 0.25 mm/rev → Vf = 159 mm/min.
절삭 깊이 = 편측 2 mm.
표면 가공 경화를 예상하세요. 공구가 정지하지 않도록 하세요 — 패스 전체에서 이송을 일정하게 유지하세요.

인서트가 10분 후에 파손되면 다른 것을 바꾸기 전에 Vc를 65 m/min으로 낮추세요. 2분 후에 파손되면 아마도 너무 느리게 돌려 절삭이 아닌 문지름이 발생하는 것입니다.

시작점에서 조정하는 방법

시작점은 피드백 루프가 있을 때만 유용합니다. 다음 순서를 사용하세요:

1. 들으세요. 깨끗한 절삭은 일정하게 들립니다. 채터링은 상승하는 윙윙거림이고, 무딘 공구는 낮은 으르렁거림입니다.

2. 칩을 보세요. 알루미늄은 밝고 말려 있어야 합니다. 강은 청회색이고 분진이 없어야 합니다. 스테인리스 칩은 짧고 은색이어야 하며 길고 밀짚색이 아니어야 합니다.

3. 부하계를 확인하세요. 황삭에서 스핀들 부하 50–70%를 목표로 하세요. 85% 이상이면 ae를 먼저 줄이세요.

4. 날을 검사하세요. 플랭크 마모는 균일해야 합니다. 크레이터 마모는 속도가 너무 높음을 의미합니다. 치핑은 이송이 너무 높거나 셋업이 견고하지 않음을 의미합니다.

5. 부품을 측정하세요. 가공 중 치수가 변하면 열 성장이 원인입니다 — 프로그램을 건드리기 전에 절삭유 공급을 확인하세요.

절삭유 선택은 이 모든 것과 상호 작용합니다. 고압 스루툴 절삭유는 스테인리스와 티타늄 드릴링을 혁신적으로 개선하지만 알루미늄에서는 종종 불필요합니다. 이 트레이드오프는 CNC 절삭유 선택에서 다룹니다.

공구 홀딩과 강성: 숨은 변수

매개변수 표를 정확히 복사해도 채터링이 발생할 수 있습니다. 표는 견고한 셋업을 가정하기 때문입니다. 공구 홀더 런아웃 0.02 mm는 효과적인 3날 커터를 1날 커터로 만들어 한 날이 대부분의 작업을 하고 조기에 파손됩니다. 유압 및 열박음 홀더는 런아웃을 0.005 mm 이하로 유지하며, 이는 종종 20% 속도 증가보다 더 가치가 있습니다.

동일한 논리가 공작물 고정에도 적용됩니다. 바이스에서 80 mm 돌출된 부품은 공구보다 훨씬 먼저 처짐이 발생합니다. 더 깊은 내용은 정밀 작업을 위한 공구 홀더 선택을 참조하세요.

BQUQ에서는 CNC 라인에서 ±0.005 mm로 가공하며, 이 공차는 절삭 속도, 이송, 공구 홀딩, 픽스처링이 네 가지 개별 설정이 아닌 하나의 시스템으로 취급될 때만 달성 가능합니다.

일반적인 부품군의 절삭 속도와 이송

부품군	소재	일반적인 접근
방열판 베이스 및 핀	알루미늄 6063/6061	높은 Vc, 낮은 ae, 깊은 ap; 에어 블라스트로 충분한 경우 많음
로봇 엔드이펙터 플레이트	6061 또는 7075	트로코이달 황삭, 0.3 mm 정삭 여유
스테인리스 피팅	304/316	낮은 Vc, 일정한 이송, 고압 절삭유
황동 기어 및 부싱	C360 황동	높은 Vc, 물림 방지를 위해 너무 가벼운 이송 회피
티타늄 패스너	Ti-6Al-4V	낮은 Vc, 예리한 날, 충분한 절삭유, 짧은 공구 수명 예상
프로토타입 하우징	혼합	보수적인 첫 패스, 측정 후 최적화

이러한 부품의 경우 프리즘 형상에는 CNC 밀링을, 회전 형상에는 CNC 선삭을 종종 동일 주문으로 실행합니다. 둘 다와 마무리가 필요하면 CNC 가공 서비스가 원자재부터 검사까지 전체 공정을 커버합니다.

자주 묻는 질문

Q: CNC 밀에서 알루미늄에 어떤 표면 속도를 사용해야 합니까?

A: 6061 및 7075 알루미늄에 솔리드 초경 공구를 사용하는 경우 표면 속도 300–500 m/min, 날당 0.05–0.15 mm로 시작하세요. 알루미늄은 고속을 잘 견디므로 공구 수명은 일반적으로 열보다 칩 배출과 구성 날인에 의해 제한됩니다. 칩이 플루트에 용착되면 속도를 줄이기 전에 날당 이송을 늘리세요.

Q: 304 스테인리스 공구가 왜 이렇게 빨리 파손됩니까?

A: 스테인리스는 날이 절삭 대신 문지르는 순간 가공 경화됩니다. 날당 이송을 0.04–0.10 mm로 유지하고 공구가 절삭 중에 정지하지 않도록 하세요. 코팅 초경, 날에 직접 고압 절삭유를 사용하고 표면 속도를 60–100 m/min으로 줄이세요. 인서트가 몇 분 내에 파손되면 너무 빠르기보다 너무 느리게 돌리는 경우가 많습니다.

Q: 표면 속도에서 RPM을 어떻게 계산합니까?

A: n = 1000 × Vc ÷ (π × D)를 사용하세요. 여기서 Vc는 m/min 단위 표면 속도, D는 mm 단위 공구 지름입니다. 12 mm 커터를 350 m/min으로 돌리면 1000 × 350 ÷ 37.7로 약 9,280 RPM입니다. 스핀들이 도달할 수 없으면 RPM을 제한하고 낮은 유효 표면 속도를 받아들이세요.

Q: 트로코이달 밀링과 일반 황삭 중 어느 것을 사용해야 합니까?

A: 트로코이달 또는 다이내믹 밀링은 반경 방향 맞물림 5–15%, 축 방향 깊이 최대 공구 지름의 3배를 사용합니다. 반경 방향 처짐을 줄이고 더 많은 플루트 길이에 마모를 분산시키며 얇은 벽, 깊은 포켓, 경질 소재에 적합합니다. 반경 방향 맞물림 50–100%의 일반 황삭은 프로그래밍이 빠르고 개방적이고 견고한 부품에 적합합니다.

Q: 이 절삭 속도와 이송이 CNC 선삭에도 적용됩니까?

A: 표면 속도에는 예, 하지만 선삭 이송은 날당이 아닌 회전당입니다. 일반적인 황삭 이송은 알루미늄 0.2–0.4 mm/rev, 강 0.15–0.3, 스테인리스와 티타늄 0.1–0.2입니다. 정삭은 0.05–0.15 mm/rev로 줄이고 일반적으로 표면 조도를 위해 0.4–0.8 mm 노즈 반경과 함께 사용합니다.

절삭 속도와 이송: 소재별 실용적 시작점

절삭 속도와 이송: 소재별 실용적 시작점