현대 제조 산업에서 스테인리스강은 뛰어난 강도, 내식성 및 우수한 표면 품질 덕분에 중요한 역할을 합니다. 그러나 이 재료를 가공하는 것은 상당한 어려움을 안고 있습니다. 낮은 열전도율은 절단 중 열 축적을 유발하며, 높은 강도는 공구 마모 위험을 증가시킵니다. 정밀 CNC 밀링에서 효율성과 비용 효율성을 위해서는 적절한 절삭 속도(Vc)와 이송 속도(Fz)를 선택하는 것이 중요합니다.
스테인리스강은 매개변수 제어가 가장 까다로운 재료 중 하나입니다. 높은 경도, 인성 및 낮은 열전도율은 정밀하게 최적화된 속도와 이송 속도를 요구합니다. 열 방출이 제대로 되지 않으면 절삭날에서 급격한 온도 상승을 유발하여 공구 마모를 가속화할 수 있습니다. 부적절한 매개변수는 공구 수명을 30% 이상 단축시키거나, 표면 조도를 20% 저하시키거나, 심지어 공구 칩핑 및 연소를 유발할 수도 있습니다.
또 다른 과제는 공구 부착 및 버 형성입니다. 고온 및 마찰 하에서 스테인리스강 칩은 공구에 달라붙는 경향이 있어 빌드업 에지(built-up edge)를 형성하고 표면 거칠기를 악화시키며 절삭 저항을 증가시킵니다. 이를 완화하기 위해 낮은 절삭 속도, 적절한 이송 속도 및 충분한 냉각수를 사용하는 것이 좋습니다.
다양한 스테인리스강 등급은 각기 다른 특성을 나타냅니다:
따라서 재료 특성, 공구 유형 및 냉각 조건에 따라 속도와 이송 속도를 조정해야 하며, 공구 마모 및 표면 품질을 실시간으로 모니터링해야 합니다.
CNC 가공에서 스핀들 속도(RPM)와 이송 속도(mm/min)는 기본적인 매개변수입니다. 스핀들 속도는 절삭날이 재료와 접촉하는 빈도에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 알루미늄은 과열 방지를 위해 10,000 RPM 이상이 필요할 수 있지만, 스테인리스강은 일반적으로 3,000~6,000 RPM에서 작동합니다.
이송 속도는 공구가 가공물을 통과하는 속도를 결정합니다. 주요 개념은 다음과 같습니다:
이러한 매개변수는 다음과 같이 계산됩니다:
스핀들 속도(N) = (1000 × Vc) ÷ (π × 공구 직경 D)
이송 속도(F) = fz × 날 수(Z) × N
가공 전에 공구 직경, 날 수 및 재료 경도를 고려하십시오. 예를 들어, 304 스테인리스강을 절삭하는 10mm 공구는 알루미늄의 10,000 RPM 이상과 비교하여 3,000~5,000 RPM에서 작동해야 합니다.
위의 공식은 Machining Doctor 또는 Kennametal의 계산기와 같은 온라인 도구를 사용하여 단순화할 수 있으며, 이는 입력에 따라 권장 값을 제공합니다.
황삭은 더 높은 이송량(예: 304의 경우 0.1 mm/tooth)으로 효율성을 우선시하는 반면, 정삭은 표면 품질(0.03~0.05 mm/tooth)에 중점을 둡니다. Vc = 30 m/min으로 304를 절삭하는 10mm 4날 공구의 경우:
N ≈ 955 RPM, F ≈ 191 mm/min (fz = 0.05 mm에서). 공구 코팅(예: TiAlN은 더 높은 속도를 허용)에 따라 조정이 필요할 수 있습니다.
| 스테인리스강 종류 | 속도(SFM) | 치당 이송량(mm) | 권장 공구 | Ø10mm 공구 RPM |
|---|---|---|---|---|
| 304 오스테나이트계 | 200–250 | 0.03–0.06 | 카바이드 엔드밀(TiAlN 코팅) | 2,430–3,040 |
| 316 오스테나이트계 | 180–230 | 0.02–0.05 | 코팅 엔드밀(TiAlN/AlTiN) | 2,190–2,790 |
| 303 자유 가공강 | 250–300 | 0.04–0.08 | 카바이드 또는 HSS 엔드밀 | 3,040–3,650 |
| 17-4PH 석출 경화강 | 120–180 | 0.03–0.06 | 거친 날 카바이드 엔드밀 | 1,460–2,190 |
