절삭(가공) 조건 설정법: 절삭 깊이, 고속가공, 롱 엔드밀 완벽 가이드
- tech turning
- 2일 전
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안녕하세요. CNC 절삭 조건(주속, 이송 속도, 절삭 깊이)은 가공 품질과 효율성을 좌우합니다. 특히 절삭 깊이(Ap), 고속가공(HSM), 그리고 깊은 홈 가공에 필수적인 롱 엔드밀(Long End Mill)은 생산성과 공구 수명을 결정합니다. 이 포스트에서는 절삭 깊이 설정, HSM, 측면 절삭(Trochoidal Milling), 롱 엔드밀 절삭 조건을 초보자도 이해하기 쉽게 정리했습니다. 공구 제조사(Sandvik, OSG, YG-1) 권장 조건과 함께, 제가 만든 CNC 절삭 조건 계산기로 최적 조건을 계산해보세요!
절삭 조건의 기본
CNC 가공에서 절삭 조건은 공구와 소재의 상호작용을 최적화합니다. 주요 요소는:
주속(Vc, m/min): 공구의 선속도, 소재와 공구 재질에 따라 설정.
이송 속도(F, mm/min): 공구 이동 속도, 정밀도와 생산성 조절.
절삭 깊이(Ap, mm): 한 번에 제거하는 소재 두께, 공구 부하와 가공 시간에 영향.
계산 공식
주속: Vc = (π × 공구 직경 × RPM) / 1000
RPM: RPM = (Vc × 1000) / (π × 공구 직경)
이송 속도: F = 이송률(f, mm/rev) × 날 수 × RPM
절삭 조건 계산기 활용
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절삭 깊이(Ap) 자세히 알아보기
절삭 깊이는 공구가 소재를 한 번에 얼마나 깊이 파고드는지를 나타냅니다. Ap 설정은 생산성, 공구 수명, 표면 조도에 직접 영향을 미칩니다.
절삭 깊이 설정 원칙
소재 경도:
연질 소재(알루미늄): Ap 1~3 mm, 생산성 우선.
경질 소재(SUS, 티타늄): Ap 0.5~1.5 mm, 공구 마모 최소화.
공구 강성:
초경 엔드밀: Ap 최대 공구 직경의 0.1~0.2배 (예: 10mm 공구 → Ap 1~2 mm).
HSS 공구: 강성 낮아 Ap 0.5~1 mm 유지.
기계 출력:
고출력 MCT(10~15 kW): Ap 2~3 mm 가능.
소형 MCT(5 kW 이하): Ap 0.5~1 mm 권장.
가공 유형:
황삭: Ap 2~4 mm, 이송률 낮음(f 0.05~0.1 mm/rev).
정삭: Ap 0.2~0.5 mm, 이송률 높음(f 0.1~0.2 mm/rev).
공구 제조사 권장 절삭 깊이
Sandvik Coromant:
알루미늄(CoroMill 390, 4날 초경): Ap 1~3 mm(황삭), 0.2~0.5 mm(정삭).
SUS(CoroMill 300): Ap 0.5~1.5 mm, 고압 쿨런트(M88) 필수.
OSG:
알루미늄(WXS 시리즈): Ap 1.5~2.5 mm, Vc 150~200 m/min.
SUS(AE-VMS): Ap 0.5~1 mm, Vc 80~120 m/min.
YG-1:
알루미늄(K2 엔드밀): Ap 1~3 mm, f 0.1~0.15 mm/rev.
SUS(X5070 엔드밀): Ap 0.3~1 mm, 고압 쿨런트(M88) 권장.
절삭 깊이 최적화 팁
점진적 조정: Ap 0.5 mm부터 시작, 0.1 mm씩 증가하며 진동/마모 확인.
쿨런트: 고압 쿨런트(M88)로 열과 칩 배출 관리, 특히 SUS 가공 시.
CAM 소프트웨어: Fusion 360, Mastercam으로 Ap 자동 조정(예: 적응형 가공).
기계 강성: 고출력 MCT에서 Ap 2 mm 이상 시 안정적.
고속가공(HSM) 심층 분석
고속가공(High-Speed Machining, HSM)은 높은 주속과 이송 속도로 가공 시간을 단축하고 표면 품질을 향상시키는 기술입니다. 특히 정밀 부품(항공우주, 의료)에서 필수적입니다.
HSM의 특징
낮은 Ap: 0.1~0.5 mm로 공구 부하 최소화.
높은 RPM: 10,000~25,000 RPM, 소형 공구(직경 6~12 mm) 적합.
빠른 이송 속도: F 2000~5000 mm/min, 생산성 극대화.
장점:
공구 수명 1.5~2배 연장: 낮은 Ap로 열 발생 감소.
표면 조도 향상: Ra 0.4~0.8 μm 달성(정삭).
가공 시간 단축: 최대 50% 감소(예: 알루미늄 포켓 가공, 10분 → 5분).
단점:
고출력 기계(15 kW 이상)와 고정밀 스핀들(런아웃 0.005 mm 이하) 필요.
초기 설정 복잡: CAM 소프트웨어 필수.
HSM 절삭 조건 설정
알루미늄:
Ap 0.2~0.5 mm, Vc 200~300 m/min, f 0.1~0.15 mm/rev.
예: 10mm 초경 엔드밀, Vc 250 m/min → RPM ≈ 7960, F ≈ 3180 mm/min (4날, f=0.1).
SUS:
Ap 0.1~0.3 mm, Vc 100~150 m/min, f 0.05~0.1 mm/rev.
예: 10mm 코팅 엔드밀, Vc 120 m/min → RPM ≈ 3820, F ≈ 1520 mm/min (4날, f=0.1).
공구: 4~6날 초경 엔드밀(Sandvik CoroMill Plura, OSG WXS, YG-1 K2), 고강성 홀더(HSK63 이상).
쿨런트: 미스트(M07)로 알루미늄, 고압(M88)로 SUS, 칩 배출과 열 관리 강화.
CAM 설정: Fusion 360(Adaptive Clearing), Mastercam(High-Speed Dynamic)으로 부드러운 경로 생성.
HSM 구현 시 주의사항
기계 강성: 15 kW 이상 MCT, 스핀들 베어링 고정밀(ISO P4 등급) 필수.
진동 관리: Ap 0.5 mm 초과 시 진동 급증, 동적 밸런싱(ISO G2.5) 점검.
공구 경로: CAM으로 곡선 경로(예: Trochoidal) 설정, 직선 경로 피하기.
스핀들 부하: 부하 70% 이하 유지, 초과 시 Ap 10% 또는 f 5% 감소.
소프트웨어 최적화: Fusion 360의 HSM 모듈로 공구 부하 예측, Mastercam Dynamic Toolpath로 효율 극대화.
테스트 가공: 초기 Ap 0.1 mm, RPM 80%로 시작, 점진적 증가.
HSM과 절삭 깊이의 관계
낮은 Ap 선호: HSM은 Ap를 0.1~0.5 mm로 유지해 열과 진동을 최소화.
다중 패스: 깊은 가공(예: 10 mm 깊이) 시 Ap 0.3 mm로 여러 패스 실행.
표면 품질: 낮은 Ap로 Ra 0.4 μm 이하 달성, 정삭에 최적.
공구 수명: Ap 감소로 공구 마모율 30~40% 감소(Sandvik 데이터 기준).
측면 및 점진적 절삭(Trochoidal Milling)
측면 절삭(Trochoidal Milling)은 깊은 Ap를 사용할 때 공구 부하를 줄이는 기술로, 원형 경로로 소재를 조금씩 측면에서 절삭합니다. HSM과 조합 시 효과적입니다.
특징:
Ap 3~10 mm 가능, 측면 접촉(ae) 공구 직경의 5~10%(0.5~1 mm).
원형/트로코이드 경로로 칩 배출 용이.
장점:
공구 수명 2배 연장: ae 낮춰 부하 감소.
생산성 30~50% 향상: 깊은 Ap에서도 안정적.
열 발생 감소: SUS, 티타늄 가공에 적합.
설정 예:
SUS, 10mm 엔드밀, Ap 5 mm, ae 0.8 mm, Vc 100 m/min, F 1000 mm/min.
CAM: Fusion 360 Adaptive Clearing, Mastercam Dynamic Milling.
권장 공구: Sandvik CoroMill 300, OSG AE-VMS, YG-1 X5070 (4~6날 초경).
팁: 고압 쿨런트(M88)로 칩 배출 강화, 최소 12 kW 기계 권장.
롱 엔드밀(Long End Mill) 절삭 조건
롱 엔드밀은 깊은 홈이나 캐비티 가공에 사용되며, 공구 길이(오버행)가 길어질수록 절삭 조건이 달라집니다.
특징:
공구 길이: 일반적으로 공구 직경의 3~5배 (예: 10mm 직경, 30~50 mm 길이).
용도: 깊은 포켓, 금형 가공, 항공우주 부품(예: 터빈 하우징).
공구 길이가 길어질 때 변화:
강성 감소: 오버행 증가로 진동(채터링) 위험 2~3배 증가.
Ap 감소: 일반 엔드밀 Ap 1~3 mm → 롱 엔드밀 Ap 0.5~1.5 mm.
RPM 감소: 진동 방지 위해 RPM 20~30% 감소 (예: Vc 200 m/min → 150 m/min).
이송률 감소: f 0.1~0.15 mm/rev → 0.05~0.1 mm/rev.
ae 감소: 측면 접촉(ae) 공구 직경의 3~5% (0.3~0.5 mm).
제조사 권장 조건:
Sandvik Coromant: CoroMill 390 Long Edge, Ap 0.5~1 mm, ae 0.3~0.5 mm, Vc 150 m/min(알루미늄).
OSG: WXL-LN-EBD, Ap 0.5~1 mm, ae 0.2~0.4 mm, Vc 120 m/min(SUS).
YG-1: K2 Long Series, Ap 0.4~0.8 mm, ae 0.3~0.5 mm, f 0.05 mm/rev.
롱 엔드밀 팁:
고강성 홀더(HSK63, BT40) 사용, 오버행 최소화(최대 직경의 4배).
Trochoidal Milling 조합: Ap 3~5 mm, ae 0.3~0.5 mm으로 채터링 감소.
쿨런트 필수: 칩 배출과 열 관리 강화.
실무 팁
절삭 깊이: Ap 0.5 mm부터 테스트, 0.1 mm 단위로 조정, 진동 확인.
고속가공: Ap 0.1~0.5 mm, RPM 10,000 이상
측면 절삭: Ap 3~10 mm 시 Trochoidal( 경로로 공구 부하 50% 감소)
롱 엔드밀: Ap 0.5~1 mm, ae 0.3~0.5 mm, RPM 20~30% 감소로 채터링 방지.
쿨런트: 알루미늄(M07 미스트), SUS(M88 고압)으로 열/칩 관리.
비용 절감: 대량 가공, 표준 소재(AL6061, SUS304), CAM 최적화.
마무리
절삭 깊이, 고속가공, 롱 엔드밀을 최적화하면 CNC 가공의 품질과 속도가 확 올라갑니다! 계산기로 최적 조건을 찾아보고, 질문은 댓글로 남겨주세요!
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