가공 조건 잡기 : 이만큼 더 보낼 수 있다고?

Unsplash의Jelifer Maniago 머시닝센터의 회전수와 가공물의 이해를 돕기위한 사진입니다.

1. 절삭속도(Cutting Speed, Vc)

절삭속도는 공구가 공작물의 표면을 따라 이동하는 속도로, 일반적으로 미터/분(m/min) 또는 피트/분(ft/min) 단위로 표현됩니다. 이는 공구의 직경과 회전수에 따라 결정되며, 다음과 같은 공식으로 계산됩니다:​

Vc = π × D × N / 1000​

• Vc: 절삭속도 (m/min)
• D: 공구 직경 (mm)
• N: 회전수 (RPM)​

절삭속도는 가공할 소재의 종류와 공구의 재질에 따라 적절한 값을 선택해야 합니다. 예를 들어, 알루미늄은 높은 절삭속도를 허용하지만, 스틸은 상대적으로 낮은 절삭속도를 유지해야 합니다.

2. 회전수(Spindle Speed, RPM)

회전수는 공구가 1분 동안 회전하는 횟수로, 절삭속도와 공구 직경에 따라 결정됩니다. 다음과 같은 공식으로 계산됩니다:​

N = (Vc × 1000) / (π × D)

• N: 회전수 (RPM)
• Vc: 절삭속도 (m/min)
• D: 공구 직경 (mm)​

적절한 회전수를 설정하지 않으면 공구의 수명이 단축되고, 가공 품질이 저하될 수 있습니다.​

3. 이송속도(Feed Rate, F)

이송속도는 공구가 공작물에 대해 이동하는 속도로, 일반적으로 mm/min 또는 inch/min 단위로 표현됩니다. 이는 공구의 회전수, 날 수, 그리고 이송량(Chip Load)에 따라 결정되며, 다음과 같은 공식으로 계산됩니다

F = N × T × CL​

• F: 이송속도 (mm/min)
• N: 회전수 (RPM)
• T: 공구의 날 수
• CL: 이송량 (mm/tooth)

이송속도는 가공 품질과 공구 수명에 큰 영향을 미치므로, 적절한 값을 설정하는 것이 중요합니다.

하지만 저렇게 책에서는 나와있지만 실제 절삭속도는 공작물이 물려있는 강도, 크기등이 얼마나 떨리는지를 확정짓기 때문에 실제로 물려보고 보내봐야 합니다.

그래야 공구의 수명, 공작물이 밀려서 버가 많이 나옴. 등의 문제들을 눈으로 볼수있기때문입니다.​

떨림이 많아지면 공작물의 완성도가 떨어지고 자칫하면 과삭의 원인이 될수있습니다.

회전이 빠르면 공구의 수명이 떨어질수 있고 부하를 많이 먹게되어 공구가 부러질수 있는 상황을 볼수있을겁니다.

만약 공구가 1MM씩 작은 양을 빠르게 가공한다면 무리가 없겠지만 현실에서의 업체들은 그만큼 기다려주는 사람들은 없을겁니다.

우리는 1초를 아껴서 가공을 하는 사람들입니다. 원하는 단가를 많이 받으면 상관없겠지만 아직 가공업체에서는 원하는 단가를 다주는 곳은 찾기 힘듭니다.

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🧠 실무에서의 적용과 주의사항

1. 회전수와 진동

회전수가 높을수록 가공 속도는 증가하지만, 진동(chatter) 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 공구의 수명을 단축시키고, 가공 품질을 저하시킬 수 있습니다. 따라서, 고속 가공 시에는 기계의 강성, 공구의 밸런스, 클램핑 상태 등을 고려하여 적절한 회전수를 설정해야 합니다.​

2. 이송속도와 칩 배출

이송속도가 너무 빠르면 칩이 제대로 배출되지 않아 공구에 눌러붙는 현상이 발생할 수 있습니다. 특히 알루미늄 가공 시 이러한 문제가 자주 발생하며, 이는 공구의 파손으로 이어질 수 있습니다. 반대로, 이송속도가 너무 느리면 가공 시간이 길어지고, 공구에 과도한 열이 발생하여 수명이 단축될 수 있습니다.​

3. 소재별 절삭조건

가공할 소재에 따라 적절한 절삭조건을 설정해야 합니다. 예를 들어, 스틸은 높은 강도를 가지므로 낮은 절삭속도와 이송속도를 유지해야 하며, 알루미늄은 상대적으로 높은 절삭속도와 이송속도를 허용합니다. 또한, 각 소재의 특성에 따라 절삭유의 사용 여부, 공구 재질의 선택 등도 고려해야 합니다.​

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📌 결론

절삭조건은 머시닝센터 가공의 핵심 요소로, 공구 수명, 가공 품질, 생산성에 직접적인 영향을 미칩니다. 적절한 절삭속도, 회전수, 이송속도를 설정하기 위해서는 가공할 소재의 특성, 공구의 재질과 형상, 기계의 성능 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 또한, 실무에서의 경험과 데이터를 바탕으로 지속적인 최적화가 필요합니다.​

이 글이 절삭조건에 대한 이해를 높이고, 실무에서의 적용에 도움이 되기를 바랍니다.