절삭 공구 입문: 종류, 재료, 용도 완벽 가이드 (PDF 다운로드)

절삭 공구란?

가공 과정에서 공작물에서 여분의 재료 층을 제거해 원하는 형상, 치수, 정밀도를 얻기 위해 사용하는 쐐기 형상의 날카로운 날을 가진 공구입니다. 공작기계에 견고하게 체결되며, 가공 중 발생하는 열과 힘을 견뎌야 하고 공구 재료는 공작물보다 더 단단해야 합니다.

또한 절삭날만 공작물 표면에 접촉하도록 여유각 등 특정 형상을 가져야 하며, 플루트/치아의 폭·개수·형상, 절삭면 각도 등이 중요 변수입니다. 이 모든 변수와 회전속도·이송속도를 최적화해 수명을 연장합니다. 단일 날(Single-point)과 다중 날(Multi-point) 공구 모두 사용 가능합니다.

절삭 날 수에 따른 분류

한 패스에서 동시에 절삭에 관여하는 주 절삭날 개수를 기준으로 분류하는 것이 가장 일반적입니다.

1. 단일 날 공구 (Single Point Cutting Tool)

주 절삭날이 하나뿐인 공구로 선삭, 성형, 평삭 등에 사용. 고탄소강, 하이스(HSS), 세라믹, 다이아몬드 등 경질 재료로 제작. 단일 날이 모든 절삭을 담당하므로 재료 제거 속도가 느리고 날 파손 시 공구 전체 교체 필요. 단일 날 리머가 대표 예.

장점

설계·제작이 비교적 쉽고 빠름
비용이 저렴

단점

지속적 접촉으로 마모 빠르고 수명 짧음
온도 상승 빨라 마모 가속 및 가공면 열화

2. 양날 공구 (Double Point Cutting Tool)

두 개의 절삭날이 동시에 절삭/전단 작용. 단일 날은 1개, 다중 날은 2개 초과. 경사면과 플랭크면 교차로 절삭날 형성되므로 양날 공구는 경사면 2개, 플랭크면 2개 보유. 드릴이 유일한 예시(일반 금속 드릴은 2플루트). 변형된 드릴은 날 수 증가로 다중 날 분류되기도 함.

장점

가공 중 진동 등 충격 흡수
고정 절삭 요소 생성 가능
단일 날과 달리 두 날 동시 작동

단점

날 변형 가능성
정밀도 문제 발생 우려

3. 다중 날 공구 (Multi-Point Cutting Tool)

한 패스에서 2개 초과 절삭날이 동시 작동. 날 개수 3개~수백 개. 엔드밀 소형은 3날, 대형 중절삭용은 40날까지. 밀링 커터가 대표적. 플라이 밀링 커터(단일 날) 외 대부분 밀링 커터가 다중 날.

장점

치당 칩 부하 작음
고속·고이송·고깊이 절삭 가능
재료 제거율·생산성 높음

단점

복잡한 설계·제작 공정 필요
타 유형보다 고가
본질적으로 간헐적 절삭

공구 운동 방식에 따른 분류

1. 병진 운동 (Translatory Motion)

모든 입자가 평행 이동. 선반(Lathe)에서 사용.

2. 왕복 운동 (Reciprocating Motion)

직선 왕복 운동(상하/전후). 성형기(Shaper)에서 사용.

3. 회전 운동 (Rotary Motion)

고정축 기준 회전. 밀링기, 드릴링기에서 사용.

일반 명칭에 따른 분류

1. 드릴 (Drill)

원형 구멍 가공 또는 체결용. 드릴 비트/드라이버 척 장착. 무선 배터리 타입이 수동 대체 중. 드릴링·밀링·선반에 장착해 드릴링 작업 수행. 목공, 금속, 건설, 기계 제작, 유틸리티 등 다분야 활용.

2. 밀링 커터 (Milling Cutter)

밀링기/머시닝센터에서 밀링 작업용(타 기계에서도 가끔 사용). 기계 내부 이동(볼노즈밀)이나 커터 형상 직접 절삭(호빙커터)으로 재료 제거.

3. 플라이 커터 (Fly Cutter)

평면 가공용 회전 공구로 단일 날 공구 1개 이상 장착. 선반 공구 같은 단일 날을 특수 홀더에 장착. 넓은 평면 가공 시 밀링기에서 사용, 수동 밀링기/머시닝센터에서 추가 아버 불필요.

4. 성형 공구 (Shaper)

선반 공구와 유사한 여유각·경사각 가진 단일 날. 충격 견디게 더 강하고 무겁게 제작. 주철·강철 측 여유각 각 2°, 4°. 하이스 재질 일반적, 초경 팁으로 고경도 가공 가능. 성형기에서 공작물 정밀 성형용.

5. 평삭 공구 (Planer)

평삭기에서 단일 날만 사용. 선반/성형 공구와 형상·각도 유사하나 더 무겁고 단면적 큼. 거친 이송으로 장스트로크 중절삭 수행. 솔리드, 단조, 비트 3종류. 비트는 초경, 스텔라이트, 하이스로 제작.

6. 보링 바 (Boring Bar)

금속·목공 공용. 건설 분야에서 보링은 일종의 드릴링으로 수세기 사용. 목공에서 원형 플런지 컷용. 금속에서는 구멍이 원형일 필요 없음. Z축 상하 운동하며 X,Y축으로 플런지/드래그해 완전 원형 구멍 가공.

7. 리머 (Reamer)

기존 드릴/보링/코어 구멍을 확대·정삭해 정밀 치수·양호 마감 얻는 공구. 다중 치아 커터로 소량 재료 제거. 직선/약간 꼬임/나선형 플루트, 고정밀 직경 연마. 용도·설계·형상별 분류. 드릴링기에서 리밍 작업용.

8. 브로치 (Broach)

길이 방향에 계단형 절삭날(절삭 치아) 배열. 치아 간격 증대로 이송 구현. 하이스(HSS) 재질 일반적. 공구 직선 운동 속도=절삭 속도. 치아 형상=가공면 형상. 브로칭기에서 작업.

9. 홉 (Hob)

피삭재에 치형 가공용. 나선형 치아 가진 원통형. 치아 전 길이 홈으로 절삭·칩 배출 용이. 스프로킷, 스플라인 기어 등 특수 기어용 홉도 존재. 호빙기에서 작업.

10. 연마 숫돌 (Grinding Wheel)

연마재 화합물 함유로 연마·가공 수행. 연마 입자가 절삭 능력 부여, 요구 치수 정밀도·표면 조도 달성. 연마기에서 사용. 소모품이나 사용 조건에 따라 수시간~수년 수명. 절삭 중 무뎌진 입자가 마찰 증가로 탈락하며 새 입자 노출.

공구 형상에 따른 분류

1. 솔리드 (Solid)

선반용 터닝 공구로 전형적 사용.

2. 팁 공구 (Tipped Tool)

본체와 절삭부 재료 상이. 클램핑, 용접 등 다양한 접합 방식. 텅스텐 초경 팁 공구 등 예시.

3. 포인티드 공구 (Pointed Tool)

끝이 뾰족하고 모서리가 한 선으로 모임. 홀더 장착 샤프 다이아몬드, 초경 공구 등.

4. 입자 크기 (Grain Size)

입자 크기·양에 따라 분류. 미세 입자=더 많은 재료 제거, 거친 입자=더 많은 재료 제거(연마 숫돌 등 연마재 타입).

5. 공구 비트 (Tool Bit)

회전하지 않는 공구. 성형기/평삭기에서 공작물 성형·평삭용. 단일 주 절삭 홈만 있음. 주철 무연 코발트 위성 합금, 기계 홀더 장착 선반 공구 등 예시.

공구 재료에 따른 분류

1. 고탄소강 (High Carbon Steel)

고탄소로 고경도 환경에서 성능 향상. 단, 온도 상승 시 경도 저하. 400℃까지 구조·성분 변화 없이 견딤.

2. 하이스 (High-Speed Steel, HSS)

고속 절삭 가능. 코발트·텅스텐·크롬 합금강. 550~650℃ 작동 가능, 강도·경도·내열성 우수. 톱날, 드릴 비트 등에 흔함.

3. 세라믹 공구 (Ceramic Tool)

고온 견뎌 가공용 최경질 공구군. 작동 온도 1,160~1,210℃. 선반·밀링기에서 흔함.

4. 초경 합금 (Cemented Carbide)

티타늄, 텅스텐 등 금속 함유로 고강도·고경도. 내마모성 우수, 고온 견딤. 작동 온도 900~1,000℃.

5. 다이아몬드 (Diamond)

현재 최강 재료. 응력·마모·온도 저항성 탁월. 강인하고 단단한 난삭재 가공용.

6. 연마재 (Abrasives)

톱니 절삭 대신 연마·침식으로 재료 제거. 경도·거칠기 높아 접촉물 마모. 연마 숫돌이 대표적.

마무리

이상으로 절삭 공구 종류에 대한 핵심 내용을 정리했습니다. 빠진 내용이나 의문점이 있으면 알려주세요. 유익했다면 공유 부탁드립니다. 무료 PDF 구독은 뉴스레터 신청으로.

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