홀(구멍) 드릴 가공 완벽 가이드: 드릴 종류 및 가공조건

tech turning
7월 16일
3분 분량

안녕하세요, 홀(구멍) 드릴 가공은 정밀 홀 제작의 핵심 공정으로, 올바른 드릴 종류와 가공 조건 선택이 품질과 효율성을 결정합니다. 이 포스트에서는 홀 가공의 상세 정의, 드릴 종류(하이스, 코발트, 초경)와 코팅, 인기 소재(알루미늄 AL6061, SUS304, 티타늄 Ti-6Al-4V, 일반 강철 S45C) 절삭 조건, 센터드릴 가공의 목적, 초경드릴의 센터드릴 생략 가능성을 초보자도 이해하기 쉽게 정리했습니다. 기계 부품 제작에 필수적인 드릴 가공 팁과 함께, 제가 만든 CNC 절삭 조건 계산기로 최적 조건을 계산해보세요!

홀(구멍) 드릴 가공이란?

홀(구멍) 드릴 가공은 드릴 공구를 사용해 원통형 홀을 정밀하게 뚫는 공정으로, CNC(컴퓨터 수치 제어) 시스템을 통해 공구의 회전과 이송을 정밀 제어합니다. 다양한 소재에 적용되며, 사전 센터드릴 가공과 펙 드릴링(G83)을 통해 효율성을 높입니다.

드릴 종류 (소재 및 코팅 기준)

드릴은 소재(하이스, 코발트, 초경)와 코팅(TiN, TiCN, AlTiN)에 따라 성능과 용도가 다릅니다.

하이스 드릴(HSS, High-Speed Steel):
- 특징: 경제적인 소재, 2~~3날, 포인트 각도 118°~~120°.
- 코팅: TiN(황금색)으로 마찰 감소, 내열성 약간 향상(500~600°C).
- 용도: AL6061, S45C, 플라스틱의 얕은 홀(깊이/직경 비율 D/L < 3).
- 장점: 저렴, 범용적, 소규모 작업에 적합.
- 단점: SUS304, Ti-6Al-4V에서 마모 빠름, 수명 짧음.
- 예: AL6061 10mm 홀, Vc 80~~100 m/min, f 0.1~~0.2 mm/rev.
코발트 드릴
코발트 드릴(HSS-Co):
- 특징: 하이스에 코발트 첨가로 내열성/경도 강화, 2~~3날, 포인트 각도 130°~~135°.
- 코팅: TiCN(청회색)으로 마찰/마모 저항 강화(600~700°C).
- 용도: SUS304, S45C, 열처리 강철의 중간 깊이 홀(D/L 3~5).
- 장점: 하이스보다 내구성 우수, 난삭재 가공 가능.
- 단점: 초경 대비 수명 짧음.
- 예: SUS304 10mm 홀, Vc 40~~60 m/min, f 0.05~~0.1 mm/rev.
초경 드릴
초경 드릴(Carbide):
- 특징: 초경 소재, 2~~4날, 포인트 각도 130°~~140°, 고강성.
- 코팅: AlTiN(검은색)으로 고온 내구성(800~900°C), TiAlN으로 마모 저항 우수.
- 용도: SUS304, Ti-6Al-4V, 고경도 합금의 깊은 홀(D/L > 5), 고정밀 가공.
- 장점: 긴 수명(하이스 대비 2~3배), 센터드릴 생략 가능(셀프-센터링).
- 단점: 고가, 취성 주의.
- 예: Ti-6Al-4V 10mm 홀, Vc 30~~50 m/min, f 0.05~~0.1 mm/rev.

센터드릴 가공: 사용 목적과 상세 설명

센터드릴 가공은 드릴 가공 전 초기 접촉점(60°~90° 콘)을 형성해 홀 위치를 정밀 설정하고 드릴 미끄러짐을 방지하는 공정입니다. SUS304, 티타늄, S45C 같은 난삭재에서 필수적이며, 홀 정확도와 공구 수명을 향상시킵니다.

주요 목적:
- 정확한 홀 위치: 오차 ±0.01~0.02 mm (예: 리벳 홀).
- 미끄러짐 방지: 경사면(5° 이상), 주물 소재에서 필수.
- 깊은 홀 안정성: D/L > 5에서 채터링 50% 감소.
- 공구 수명: 드릴 마모 50~70% 감소.
- 탭핑 준비: M10 홀(8.5 mm) 위치 정확도, Ra 0.8 μm 이하.
- 효율성: 가공 시간 10~20% 단축.
절삭 조건:
- AL6061: Vc 50~80 m/min, f 0.05~0.1 mm/rev, RPM 2000~3000.
- SUS304: Vc 20~40 m/min, f 0.03~0.06 mm/rev, RPM 1000~2000.
- 티타늄: Vc 15~30 m/min, f 0.02~0.05 mm/rev, RPM 800~1500.
- S45C: Vc 30~60 m/min, f 0.05~0.08 mm/rev, RPM 1500~2500.
- 깊이: 0.5~1.5 mm (AL6061: 1 mm, SUS304/티타늄: 0.5~0.8 mm).
- 쿨런트: M07(미스트, AL6061), M88(고압, SUS304/티타늄/S45C).
실무 팁:
- 센터드릴 직경: 드릴 직경의 1/3~1/2 (예: 10mm 드릴 → 3~5 mm).
- G코드: G81, 깊이 Z-0.5~Z-1.5 mm.
- 정밀도: CMM으로 오차 ±0.01 mm 목표.
- 주의: 생략 시 마모 2~3배 증가, 오차 ±0.1 mm 위험.

센터드릴 생략 가능한 초경드릴 제품

특정 초경드릴은 셀프-센터링 설계로 센터드릴 가공을 생략해 가공 시간을 단축합니다.

특징:
- 셀프-센터링: 140°~150° 포인트 각도, 강화 팁으로 미끄러짐 방지.
- 장점: 공정 단순화, 가공 시간 10~15% 단축(예: 10mm 홀, 4분 → 3.5분).

드릴 가공 조건

드릴은 깊은 홀(D/L > 5)에서 펙 드릴링(G83)으로 칩 배출을 관리합니다. 소재별 권장 조건:

알루미늄 (AL6061):
- Vc: 100~150 m/min, f: 0.1~0.3 mm/rev, RPM: 3000~4500 (10mm 드릴).
- F: 300~1350 mm/min, 쿨런트: M08(플러드)/M12(에어, 얕은 홀).
- 팁: 118° 각도, 펙 드릴링 불필요(D/L < 3).
SUS304:
- Vc: 50~80 m/min, f: 0.05~0.1 mm/rev, RPM: 1500~2500.
- F: 150~250 mm/min, 쿨런트: M88(고압).
- 팁: 135° 각도, 펙 드릴링(G83, D/L > 5).
티타늄:
- Vc: 30~50 m/min, f: 0.05~0.1 mm/rev, RPM: 900~1500.
- F: 90~150 mm/min, 쿨런트: M88(고압).
- 팁: 135°~140° 각도, 펙 드릴링(G83) 필수.
일반 강철 (S45C):
- Vc: 60~100 m/min, f: 0.1~0.2 mm/rev, RPM: 1900~3200.
- F: 190~640 mm/min, 쿨런트: M08/M88.
- 팁: 120°~130° 각도, 펙 드릴링(D/L > 4 권장).
계산 공식:
- 주속: Vc = (π × 드릴 직경 × RPM) / 1000
- RPM: RPM = (Vc × 1000) / (π × 드릴 직경)
- 이송 속도: F = 이송률(f) × RPM