6061 알루미늄 및 304 스테인레스강 가공에 적합한 CNC 도구 선택

CNC 가공을 위한 절삭 공구의 선택은 생산 비용, 작업 효율성 및 최종 제품 품질을 결정하는 주요 요소로 작용합니다. 정밀 제조에 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 재료인 6061 알루미늄과 304 스테인레스 스틸은 물리적 특성이 완전히 다르기 때문에 별도의 툴링 방법이 필요합니다.

이 기술 가이드는 이러한 재료 간의 기계적 차이점을 분석하고 CNC 도구 선택에 대한 데이터 기반 접근 방식을 제공합니다. 효율성과 공구 수명을 극대화합니다.

중요한 과제 이해

도구를 선택하기 전에 각 재료와 관련된 주요 실패 모드를 정의해야 합니다.

6061 알루미늄 가공 과제

6061 알루미늄은 석출에 의해 경화된 마그네슘과 실리콘의 합금입니다. 무게에 비해 튼튼하고 쉽게 녹슬지 않기 때문에 사람들이 좋아합니다. 하지만 유연성 CNC 설정에서 가장 큰 문제입니다. 알루미늄은 "끈적끈적"합니다. 고속으로 절단할 때 재료는 절단 모서리에 용접되는 경향이 있습니다. 이를 빌트업 엣지(BUE)라고 합니다. . 이로 인해 표면이 거칠어지고 마찰력이 증가하며 칩이 들러붙어 공구가 파손됩니다.

304 스테인리스강 가공 과제

304 스테인리스강은 높은 수준의 크롬과 니켈을 함유한 오스테나이트 합금입니다. 이 소재는 인성이 높고 열전도율이 낮아 알루미늄과 구별됩니다. 극복해야 할 주요 장애물은 업무 강화입니다. 표면이 매우 단단해짐 도구가 재료를 절단하지 않고 재료에 접촉하면 추가 작업을 완료할 수 없게 됩니다. 재료의 열전도율이 낮기 때문에 공구의 절삭날에 열에너지가 축적되어 공구가 급속히 소성 변형됩니다.

도구 재료 및 코팅 선택

CNC 공구의 모재와 코팅은 재료 특유의 마모에 대한 첫 번째 방어선 역할을 합니다.

6061 알루미늄용 공구

알루미늄의 경우 마찰을 줄이고 접착을 방지하는 것이 목표입니다.

기재: 미세한 입자의 텅스텐 카바이드는 가장자리 유지에 필수적인 선명도를 보장합니다.
코팅: 알루미늄 고급 가공의 최고는 DLC(Diamond-like-carbon) 코팅입니다. . DLC는 마찰계수가 매우 낮고(보통 0.1 미만) 경도도 높습니다. 코팅을 사용하지 않는 경우 칩이 달라붙지 않고 홈에서 미끄러지도록 거울 마감으로 매우 높은 연마를 수행합니다.
피해야 할 사항: AlTiN 코팅은 알루미늄과 함께 사용하면 안 됩니다. 코팅에 존재하는 알루미늄은 작업 알루미늄과 화학적 인력을 갖고 있어 재료가 빠르게 달라붙고 맞물리게 됩니다.

304 스테인리스강용 공구

스테인리스강의 경우 공구는 극심한 열과 마모를 견뎌야 합니다.

기재: 일반적으로 서브미크론 크기의 탄화물과 더 높은 코발트 함량을 포함하는 등급이 사용됩니다. 코발트는 공구에 충분한 탄력성을 제공하므로 특히 스테인리스강의 경우 절단 중 마이크로 칩이 발생하는 것을 방지합니다.
코팅:AlTiN 또는 TiAlSiN 무슨 일이 있어도 사용해야 합니다. 이러한 유형의 코팅은 열적으로 안정적입니다. 가공 과정에서 코팅의 알루미늄은 산화되어 알루미나를 생성하는 경향이 있으며, 이는 열 장벽 역할을 할 수 있습니다. 따라서 열은 도구가 아닌 칩으로 전달됩니다.

도구 기하학:홈, 나선 및 경사각

공구의 물리적 형태에 따라 칩이 형성되고 작업 영역에서 배출되는 방식이 결정됩니다.

6061 알루미늄의 기하학

플루트 연주: 2날 또는 3날 엔드밀 표준입니다. 알루미늄은 크고 두꺼운 칩을 생성합니다. 플루트 수가 적으면 높은 이송 속도에서 이러한 칩을 배출하는 데 필요한 큰 "식도" 공간이 제공됩니다. 3날 공구는 칩 공간과 공구 강성 사이의 균형을 맞추는 데 선호되는 경우가 많습니다.
나선 각도: 높은 나선 각도(일반적으로 45° ) 유익합니다. 이는 칩을 위쪽으로 빠르게 들어올려 깊은 포켓에서 꺼내는 전단 작용을 생성하여 칩이 다시 절단될 위험을 줄입니다.
경사각: 높은 포지티브 경사각은 부드러운 알루미늄을 "슬라이스"하는 날카로운 칼 같은 가장자리를 만들어 전력 소비와 열 발생을 줄입니다.

304 스테인리스강의 기하학

플루트 연주: 4날, 5날, 심지어 7날 엔드밀을 사용하는 것이 좋습니다. . 스테인레스강은 가공이 어렵기 때문에 플루트 수가 많은 것이 하중을 견딜 수 있는 공구 단면적을 늘리는 데 유리합니다. 따라서 더 많은 절삭날이 부하를 관리하는 동시에 더 높은 이송 속도를 달성할 수 있습니다.
나선 각도: 대부분의 나선각은 매우 예각도 둔각도 아니며 35°~38° 내에 있습니다. . 그러나 스테인레스강 가공에 가장 적합한 도구는 다양한 나선을 가지고 있습니다. 및 피치 변화. 이는 이중 또는 교대 절단 로브를 제공하여 고유한 비대칭성을 제어하고 도구의 마모성을 줄이거나 제거하기 위한 것입니다.
가장자리 준비: 일반적으로 알루미늄에서 발견되는 매우 날카로운 모서리 대신 스테인리스강으로 만든 공구의 모서리에는 "연마 모서리" 또는 "T-랜드" 기능이 있는 경우가 많습니다. 가장자리까지의 이러한 상승으로 인해 저항력이 뛰어난 소재로 인해 가해진 압력을 무너지지 않고 저항할 수 있습니다.

생산성 극대화를 위한 절단 전략

알루미늄 고속 가공

6061 알루미늄을 가공할 때 제한 요인은 기계 스핀들의 최대 RPM인 경우가 많습니다. 재료 제거율(MRR)을 최대화하려면:

칩이 부품에서 열을 멀리 전달하도록 높은 스핀들 속도와 높은 이송 속도를 사용합니다.
큰 축 방향 절삭 깊이 사용 (ap) 및 플루트의 전체 길이를 활용하기 위한 더 작은 방사형 깊이.
압축 공기 또는 고압 절삭유를 사용하여 지속적인 칩 배출을 보장하여 즉각적인 공구 고장을 일으키는 알루미늄 칩의 '재절삭'을 방지합니다.

스테인리스강의 고효율 가공

304 스테인리스강의 경우 열 축적으로 인해 기존의 무거운 절단 슬로팅을 피해야 합니다. 대신 트로코이드 밀링(또는 동적 밀링) 전략을 사용하세요:

작은 방사형 참여 유지 (ae) 일반적으로 공구 직경의 5%~15%입니다.
이를 통해 훨씬 더 높은축 깊이가 가능해졌습니다. (ap) 및 훨씬 더 빠른 절단 속도.
작은 반경 방향 맞물림은 '칩이 얇아지는' 효과를 만들어 날당 이송(fz)을 높이고 다음 맞물림 전에 각 절삭날이 공기 중에서 냉각될 시간을 제공합니다.
중요: 절단 도중에 공구를 멈추지 마십시오. 멈추거나 머무르면 재료가 즉시 경화되어 다시 시작하면 도구가 파괴됩니다.

기술 비교표:CNC 공구 선택 요약

기술 사양6061 알루미늄 가공304 스테인레스강 가공기본 공구 모재미립자 초경코발트가 풍부한 초경이상적인 코팅DLC 또는 비코팅 광택AlTiN 또는 TiAlSiN권장 플루트 수2 – 34 – 5+헬릭스 각도45°(하이 헬릭스)35° – 38°(가변)절삭 속도(Vc)400 – 1000m/min60 – 180m/min냉각수 전략고용량/미스트(MQL)고압/홍수1차 고장 모드칩 막힘/접착연마 마모/열 균열

이 과정에서 두 금속의 과학을 이해해야 합니다. 6061 알루미늄에 달라붙는 칩을 처리하기 위해서는 전용 고나선형 DLC 코팅 공구가 우선입니다. 반면에 304 스테인리스강에 대한 명확한 지침의 최첨단에 있다는 것은 깨지지 않습니다. 측면 진동 및 냉각에 대한 저항을 위해 설계된 자기 유사 패턴을 갖춘 다중 홈 AlTiN 코팅 도구입니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

질문 1:스테인리스강용으로 설계된 도구를 알루미늄에 사용할 수 있나요?

물리적으로는 가능하지만 비효율적입니다. 스테인레스강 공구의 4개 또는 5개 홈은 알루미늄 칩을 위한 충분한 공간을 제공하지 않아 고속에서 급속한 막힘 및 공구 파손으로 이어집니다.

질문 2:304 스테인리스강을 절단할 때 도구가 즉시 파손되는 이유는 무엇입니까?

가장 일반적인 원인은 너무 높은 절삭 속도(Vc)를 사용하여 열 고장을 일으키거나, 너무 낮은 이송 속도를 사용하여 공구가 경화된 표면에 마찰을 일으키는 것입니다.

Q3:두 재료 모두 냉각수가 필요합니까?

그렇습니다. 알루미늄의 경우 냉각수는 달라붙는 것을 방지하는 데 필수적인 윤활 역할을 합니다. 304 스테인리스강의 경우 냉각수는 온도 제어에 매우 중요합니다. 두 경우 모두 절삭 영역에서 칩을 제거하려면 고압 공급이 선호됩니다.