CNC 가공 성공을 위한 이송 속도와 절삭 속도: 핵심 차이점 완벽 가이드

CNC(컴퓨터 수치 제어) 가공은 프로그래밍된 코드를 사용하여 공구 축의 움직임을 제어하는 절삭 제조 공정입니다. 이 코드에는 공구 이동, 스핀들 속도, 이송 속도, RPM 등 모든 필수 절삭 매개변수가 포함됩니다.

제품을 CNC 가공용으로 설계할 때는 이러한 매개변수를 반드시 고려해야 합니다. CNC 가공 공정의 다양한 부분을 최적화하는 것은 이 매개변수들에 달려 있습니다. 공구 수명과 전력 소비는 절삭 속도에 의해 최적화되며, 가공 시간과 완제품의 표면 거칠기는 이송 속도에 의해 결정됩니다.

따라서 엔지니어와 머시니스트는 절삭 속도와 이송 속도의 차이점과 이들을 산출하는 방법을 정확히 이해해야 합니다. 계속 읽어보세요.

이송 속도(Feed Rate)란 무엇인가?

스핀들 1회 회전 동안 절삭 공구가 이동한 거리가 이송 속도입니다. 절삭 공구의 맞물림 속도라고도 하며, 밀링 작업에서는 일반적으로 분당 인치(IPM) 또는 분당 밀리미터(mm/min)로 측정됩니다.

보링 및 터닝 작업에서는 회전당 인치(IPR) 또는 회전당 밀리미터(mm/rev)로 측정할 수 있습니다. 이송 속도의 변동은 피삭재(강철, 목재, 알루미늄, 스테인리스강 등), 공구 재질(HSS, 세라믹, 서멧 등), 표면 마감 및 CNC 기계 특성과 같은 기타 절삭 요인에 따라 달라집니다.

가공 제품의 심미성은 이송 속도에 달려 있으므로, CNC 가공 공정에서 이송 속도 최적화는 매우 중요합니다.

최적 이송 속도 선정

CNC 가공 공정의 모든 측면(안전성, 생산성, 공구 수명, 제품 품질)은 이송 속도와 직접적인 관련이 있습니다. 이송 속도를 선택할 때는 다음 요소들을 고려해야 합니다.

생산성

더 높은 생산성을 위해서는 표면 품질을 희생하면서 이송 속도를 높이거나, 이송 속도를 일정하게 유지하면서 절삭 속도를 높일 수 있습니다.

표면 마감

낮은 이송 속도에서 더 좋은 표면 마감을 얻을 수 있습니다. 거친 절삭에는 높은 이송 속도를 적용합니다. 예를 들어, 정삭 작업에서는 0.01~0.05mm/rev, 황삭 터닝 작업에서는 0.1~0.3mm/rev의 이송 속도를 고려할 수 있습니다.

이송 속도 한계

사용 가능한 공작기계는 이송봉을 통해 최소 및 최대 한계 내에서 이송 속도를 제공합니다. 이 한계를 벗어날 수 없으며, 일반적인 선반에서는 범위 내의 몇 가지 이송 속도 옵션만 사용할 수 있습니다.

절삭 공구 형상

제품의 표면 마감은 이송 속도 외에도 공구 형상의 영향을 받습니다. 공구 형상이 허용한다면 더 높은 형상 값을 선호할 수 있습니다.

공작기계 성능

높은 이송 속도는 높은 절삭 힘과 진동을 유발할 수 있습니다. 이송 속도는 기계가 높은 힘과 진동을 흡수하고 전달할 수 있는 능력에 따라 선택해야 합니다.

절삭 속도(Cutting Speed)란 무엇인가?

절삭 공구와 공작물 표면 사이의 상대 속도를 일반적으로 절삭 속도 또는 표면 속도라고 합니다. 또한 절삭 공구 재료가 공작물 표면을 지나며 이동하는 분당 미터(m/min) 또는 분당 피트(ft/min)의 선형 거리로 정의할 수도 있습니다.

전력 소비, 절삭 온도, 공구 수명 등 CNC 가공의 주요 매개변수는 절삭 속도에 의해 결정됩니다. 절삭 속도 값은 고탄소강, 저탄소강, 알루미늄, 플라스틱 등 소재에 따라 달라집니다. 나사 가공 공구, 널링 공구 등 일부 공구나 공정은 일반적인 절삭 속도보다 낮은 속도에서 작동합니다.

최적 절삭 속도 선정

CNC 가공 공정에서 최상의 결과를 얻으려면 최적의 절삭 속도를 보장해야 합니다. 다음 요소들을 통해 특정 CNC 가공 공정의 최적 절삭 속도를 예측할 수 있습니다.

공작물 경도

마모, 압입, 긁힘에 의한 변형에 대한 재료의 저항을 경도라고 합니다. 가공 공정 중 더 단단한 공작물은 공구 성능을 쉽게 저하시킬 수 있으므로 주의가 필요합니다. 더 단단한 소재를 가공할 때는 더 낮은 절삭 속도를 적용해야 합니다. 예를 들어, 강철에 비해 티타늄은 더 낮은 절삭 속도가 필요합니다.

절삭 공구 강도

가공 작업에서 절삭 날의 강도는 허용 가능한 절삭 속도에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 더 높은 절삭 속도에서는 다이아몬드나 입방정 질화붕소(CBN) 같은 고강도 재질의 공구를 사용할 수 있습니다. 반면 낮은 절삭 속도에서는 고속도강(HSS) 공구를 사용할 수 있습니다.

공구 수명

더 높은 절삭 속도에서는 부드러운 공구 재질이 빠르게 마모되어 공구 수명이 단축됩니다. 엔지니어나 머시니스트가 해당 공구를 얼마나 오래 사용하고자 하는지도 절삭 속도 결정의 중요한 요소입니다. 이는 주로 공구 비용과 생산 수량 같은 매개변수를 포함합니다. 이러한 매개변수가 허용 범위 내에 있다면 높은 절삭 속도를 활용할 수 있습니다.

가공에서 속도와 이송이 중요한 이유는?

속도와 이송은 재료가 제거되는 속도와 제거량을 결정하기 때문에 가공에서 중요합니다.

속도와 이송은 공구 수명에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

이송 속도와 절삭 속도의 차이는 절삭 온도라는 중요한 요소로 판단할 수 있습니다. 높은 절삭 온도는 공구 수명과 표면 거칠기 같은 매개변수를 저해할 수 있기 때문입니다.

부적절한 속도와 이송의 부정적인 영향은 부드러운 소재(알루미늄, 수지)에서는 잘 보이지 않습니다. 오차 허용 범위가 넓기 때문입니다. 그러나 단단한 소재(티타늄, 인코넬)에서는 오차 허용 범위가 제한적이므로 그 영향이 명확히 드러납니다.

속도와 이송 속도 사이에 약간의 차이가 있어도 절삭 공구는 즉시 파손될 수 있습니다.

더 나은 표면 거칠기를 얻으려면 적절한 속도와 이송이 필수입니다. 기계가 높은 이송 속도와 스핀들 속도로 작동하면 공작물 표면에 채터 마크가 나타납니다.

이송 속도와 절삭 속도의 차이점

이송 속도와 절삭 속도 모두 기계의 전체 성능에 영향을 미치지만, 실제로는 두 가지 다른 개념입니다. CNC 기계에서 최상의 결과를 얻으려면 이 둘의 차이를 이해하는 것이 중요합니다.

1. 주된 차이점: 이송 속도는 공구가 공작물을 통과하는 속도인 반면, 절삭 속도는 공구의 절삭 날이 움직이는 속도입니다. 즉, 이송 속도는 공구가 재료를 통과하며 절삭하는 속도를, 절삭 속도는 공구가 실제로 절삭하는 속도를 측정합니다.
2. 절삭 속도는 생성선을 생성하며 일반적으로 m/min 또는 ft/min으로 측정되고 Vc로 표시됩니다. 이송 속도는 안내선을 생성하며 일반적으로 mm/rev 또는 mm/min으로 측정되고 s 또는 f로 표시됩니다.
3. 가공 중 절삭 속도는 절삭 힘과 전력 소비에 영향을 미치지만, 이송 속도는 영향을 미치지 않습니다.
4. 절삭 속도는 칩 흐름 방향이 직교 방향에서 벗어나는 데 아무런 역할을 하지 않습니다. 그러나 거의 모든 경우에 이송 속도는 실제 칩 흐름 방향에 영향을 미칩니다.
5. 절삭 온도, 공구 마모, 공구 수명은 이송 속도의 영향을 덜 받습니다. 하지만 절삭 속도는 큰 영향을 받습니다.
6. 가공 표면의 스칼롭(이송 자국) 생성에는 절삭 속도가 직접 관여하지 않습니다. 그러나 완제품 표면의 스칼롭 자국에는 이송 속도가 직접 관여하며, 이는 표면 거칠기를 직접 나타냅니다.

다음 절삭 속도와 이송 속도 비교표는 차이점을 시각적으로 이해하는 데 도움이 됩니다.

이송 속도와 절삭 속도 결정 방법

위 차트는 절삭 속도와 이송 속도 결정에 관여하는 모든 필수 매개변수를 보여줍니다. 절삭 속도와 이송을 결정하려면 스핀들 속도가 기본 요건입니다. 최종 이송은 두 가지 방법으로 얻을 수 있습니다. 첫째, 치당 이송을 결정하고, 둘째, 이 치당 이송을 사용하여 공구의 이송을 결정합니다.

기타 중요 고려사항

스핀들 속도 한계

소재와 커터 직경을 기반으로 한 분당 표면 피트(SFM)가 커터 속도(RPM)를 정의하는 데 필요합니다. 미세 공구 및 특정 소재의 속도 계산 시 계산된 속도가 비현실적인 경우가 있습니다.

이 경우 머시니스트는 기계의 최대 편안한 속도로 공구를 운전하면서 직경에 필요한 칩 부하를 유지해야 합니다. 이를 통해 기계의 최고 속도에서 최적의 매개변수를 달성할 수 있습니다.

비선형 경로

일반적으로 이송 속도는 선형 운동, 즉 이동한 선형 거리로 가정합니다. 그러나 일부 경우에는 이송 속도가 호 또는 원형 보간 경로(외경 또는 내경)에서 고려됩니다. 절삭 깊이가 증가함에 따라 공구의 맞물림 각도가 증가하여 비선형 경로가 됩니다. 내부 코너에서 공구 맞물림이 외부 코너보다 더 높습니다.

절삭 속도와 이송 속도의 상호작용

가공 중 절삭 공구는 공작물 표면을 압축하고 얇은 층을 칩 형태로 제거합니다. 공작물과 커터 사이의 상대 속도는 필요한 압축력을 전달하기 위해 바람직합니다. 기본 상대 속도는 절삭 속도에 의해 생성되며, 이는 재료 제거를 구상하는 데 도움이 됩니다.

전체 공작물 표면에서 제거된 재료를 구상하려면, 커터 또는 공작물(밀링 작업에 따라 다름)을 의도된 방향으로 따라 또 다른 동기 운동인 이송 운동을 제공해야 합니다. 이송 속도와 절삭 속도의 이러한 동시 작용과 이송 운동이 가공의 기본 요구사항을 충족시킵니다.

결론

속도와 이송은 공구 수명, 전력 소비, 시간, 거칠기 등 CNC 가공 매개변수의 다양한 부분을 최적화하는 데 필요합니다. 절삭 속도와 이송 속도의 상호작용을 잘 이해하는 것은 CNC 가공 부품 생산에 큰 이점이 됩니다. 따라서 엔지니어와 머시니스트는 속도와 이송을 결정하기 위해 이들을 완전히 이해해야 합니다.

WayKen에서는 숙련된 엔지니어와 머시니스트가 다양한 가공 요구사항을 충족하여 귀하가 필요로 하는 부품과 제품을 생산합니다. CNC 가공 부품의 절삭 속도와 이송 속도가 걱정된다면 지금 문의하세요. 언제나 기대하는 최상의 가공 부품을 제공해 드립니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

절삭 속도와 이송 속도는 같은 것인가요?

아니요, 절삭 속도와 이송 속도는 다릅니다. 절삭 속도는 절삭 공구가 절삭되는 재료를 통과하는 속도입니다. 이송 속도는 절삭되는 재료가 절삭 공구를 지나가는 속도입니다.

가공에서 SFM은 무엇을 의미하나요?

SFM은 표면 속도라고도 하며, 분당 표면 피트(Surface Feet per Minute)를 의미합니다. 가공에서 절삭 속도의 일반적인 측정 단위입니다. 공구가 1분 동안 공작물을 통과하여 이동할 수 있는 피트 수를 나타냅니다. SFM이 높을수록 절삭 속도가 빠릅니다.

왜 엔지니어와 머시니스트는 CNC 가공 중 절삭 속도와 이송 속도를 고려해야 하나요?

완제품의 품질에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 절삭 속도가 너무 느리면 재료가 깨끗하게 절삭되지 않고 버나 기타 결함이 발생할 위험이 있습니다.