주축 속도 계산기

주축 속도 계산기는 주어진 절삭 속도와 공구 지름에서 공작기계의 주축이 돌아야 하는 회전 속도를 분당 회전수(RPM)로 구합니다. 기계 가공자는 절삭 전에 밀링 머신, 선반, 드릴 프레스, CNC 기계를 세팅할 때 이 계산기를 사용합니다.

주축 속도란 무엇입니까?

주축 속도는 주축이 얼마나 빠르게 도는지를 RPM으로 나타낸 값입니다. 주축은 (밀링과 드릴링에서는) 절삭 공구를, (선삭에서는) 공작물을 잡고 회전하는 축입니다. 주축을 너무 빠르게 또는 너무 느리게 돌리면 공구가 빨리 마모되거나 재료가 타거나 표면이 거칠어질 수 있습니다.

알맞은 주축 속도는 두 가지에 따라 달라집니다. 절삭날이 재료를 지나가는 속도(절삭 속도)와 공구 또는 공작물의 폭(지름)입니다.

주축 속도 공식

$\text{주축 속도(RPM)} = \frac{\text{절삭 속도} \times 1000}{\pi \times \text{공구 지름}}$

• 절삭 속도는 재료에 대한 절삭날의 속도이며 분당 미터(m/min)로 나타냅니다. 절삭하는 재료와 공구 재질에 따라 달라집니다.
• 공구 지름은 절삭 공구의 지름이며 밀리미터(mm)로 나타냅니다. 선삭에서는 대신 공작물의 지름입니다.
• 계수 1000은 미터를 밀리미터로 바꾸어 단위를 맞춥니다. 인치 단위에서는 같은 규칙이 N = 12 V ÷ (π D)로 표기되며, V는 분당 표면 피트, D는 인치 단위입니다.
• π(파이)는 약 3.14159입니다. 공구의 날이 한 바퀴 돌 때마다 원을 그리고, 그 원의 둘레가 지름의 π배이기 때문에 나타납니다.

지름이 큰 공구는 한 바퀴에 더 먼 거리를 지나므로 같은 절삭 속도에 도달하는 데 분당 회전수가 더 적게 필요합니다. 지름이 작은 공구는 분당 회전수가 더 많이 필요합니다.

주축 속도 계산 방법

1. 사용하는 재료와 공구에 권장되는 절삭 속도를 m/min 단위로 찾습니다. 이 수치는 공구와 재료 공급업체가 공개합니다.
2. 공구 지름(선삭에서는 공작물 지름)을 mm 단위로 측정합니다.
3. 절삭 속도에 1000을 곱합니다.
4. 공구 지름에 π(약 3.14159)를 곱합니다.
5. 첫 번째 결과를 두 번째 결과로 나눕니다. 그 답이 RPM 단위의 주축 속도입니다.

예시

한 기계 가공자가 10 mm 고속도강(HSS) 엔드밀로 연강을 밀링하고 있습니다. 이 조합에서는 약 30 m/min(분당 100 표면 피트)의 절삭 속도가 보수적인 선택입니다.

$\text{RPM} = \frac{30 \times 1000}{\pi \times 10} = \frac{30{,}000}{31.42} \approx 954.9 \text{ RPM}$

기계 가공자는 주축을 대략 955 RPM으로 설정합니다.

재료별 일반적인 주축 속도

아래의 절삭 속도는 플로리다 대학교의 HSS 공구용 권장 표면 속도에서 가져와 분당 피트를 분당 미터로 환산한 값입니다. 이 대학은 이 값들이 교육용 실습장을 위해 정한 보수적인 값이라고 밝힙니다. 초경 공구에는 이 값에 2.5를 곱할 것을 제안합니다. RPM 열은 공구 지름 10 mm를 사용합니다.

알루미늄처럼 더 무르고 열전도성이 높은 금속은 티타늄처럼 더 단단하거나 열에 민감한 금속보다 훨씬 높은 절삭 속도를 견딥니다.

공구 지름이 중요한 이유

지름과 주축 속도는 반비례합니다. 공구 지름이 두 배가 되면, 더 큰 공구의 날이 한 바퀴에 이미 두 배의 거리를 지나므로 필요한 RPM은 절반으로 줄어듭니다. 그래서 같은 재료를 같은 절삭 속도로 자를 때 작은 드릴 비트가 큰 것보다 훨씬 빠르게 회전합니다.

선삭과 밀링, 드릴링의 차이

밀링과 드릴링에서 공식에 쓰는 지름은 회전하는 절삭 공구의 지름입니다. 선삭에서는 공구가 아니라 공작물이 회전하므로 공작물 지름을 사용합니다. 재료를 깎아 낼수록 공작물이 가늘어지는 경우가 많기 때문에, 일부 선반은 지름이 줄어드는 만큼 RPM을 자동으로 높여 절삭 속도를 일정하게 유지하는 주속 일정 제어를 사용합니다.

계산된 속도 조정

공식은 시작값을 제시합니다. 기계 가공자는 다음과 같은 이유로 이 값을 조정하는 경우가 많습니다.

• 공구 상태. 마모되었거나 무뎌진 공구에는 더 낮은 속도가 필요할 수 있습니다.
• 기계 강성. 강성이 낮은 기계나 셋업은 계산된 속도에서 진동할 수 있어 더 낮은 속도가 필요할 수 있습니다.
• 냉각. 윤활이 적으면 속도를 낮춰야 합니다. 예를 들어 플로리다 대학교 실습장 가이드는 충분한 절삭유를 흘려 주는 대신 손으로 기름을 바를 때 속도와 이송을 60%로 낮춥니다.
• 사용 가능한 속도. 벨트 구동 풀리를 쓰는 오래된 기계는 정해진 속도 몇 가지만 제공하므로, 기계 가공자는 계산값 이하에서 가장 가까운 속도를 고릅니다.

주축을 너무 빠르게 돌리면 공구가 마모되거나 부러지기 쉽고 공작물이 그을릴 수 있습니다. 너무 느리게 돌리면 공구가 깔끔하게 자르지 못하고 문지르기 때문에 길고 가느다란 칩이 생기고 표면 마감이 나빠집니다.

자주 묻는 질문

기계 가공에서 주축 속도란 무엇입니까? 주축 속도는 공작기계 주축의 회전 속도이며 RPM으로 나타냅니다. 절삭하는 동안 절삭 공구나 공작물이 얼마나 빠르게 도는지를 정합니다.

주축 속도는 어떻게 계산합니까? 절삭 속도(m/min)에 1000을 곱한 다음, π 곱하기 공구 지름(mm)으로 나눕니다. 그 결과가 RPM 단위의 주축 속도입니다.

공구 지름이 주축 속도를 바꾸는 이유는 무엇입니까? 지름이 큰 공구는 한 바퀴에 더 먼 거리를 지납니다. 날 끝에서 같은 절삭 속도를 유지하려면 작은 공구보다 더 느리게 회전해야 합니다.

주축 속도를 너무 높거나 너무 낮게 설정하면 어떻게 됩니까? 속도가 너무 높으면 공구가 빨리 마모되거나 부러지고 공작물이 타거나 변색됩니다. 속도가 너무 낮으면 칩 형성이 나빠지고 표면 마감이 거칠어지며 절삭이 느려집니다.

선삭, 밀링, 드릴링에 같은 공식을 쓸 수 있습니까? 예, 쓸 수 있습니다. 세 작업 모두 공식은 같습니다. 밀링과 드릴링에서 지름은 절삭 공구의 지름입니다. 선삭에서는 절삭 지점에서의 공작물 지름입니다.

분당 미터 대신 분당 피트를 사용할 수 있습니까? 위 공식은 분당 미터를 사용합니다. 분당 피트를 분당 미터로 바꾸려면 0.3048을 곱합니다. 1피트 (0.3 m) = 0.3048미터이기 때문입니다.

참고 자료

1. 플로리다 대학교 기계항공공학과. Speeds and Feeds. UF 설계·제조 연구실 — N = 12 V/(πD); 재료별 HSS 권장 표면 속도; 초경 공구는 ×2.5; 기름을 수동으로 바를 때 60%.
2. 미국 국립표준기술연구소. NIST Guide to the SI, Appendix B.9: Factors for units listed by kind of quantity or field of science. NIST SP 811 부록 B.9 — 1피트 = 0.3048 m(정확한 값).