모든 기계공은 그 가라앉는 느낌을 알고 있습니다. 복잡한 부품을 깊숙이 가공하고 있는데 스핀들이 윙윙거리는 소리가 나면...SNAP. 침묵, 또는 더 심하게는 카바이드가 금속에 부딪히는 소리가 들립니다.
다음과 같은 경우 티타늄 CNC 가공, 이는 사소한 성가심이 아니라 비용이 많이 드는 재앙입니다. 티타늄 원자재는 고가이며, 치명적인 공구 고장은 종종 커터와 함께 고가의 공작물을 폐기하는 것을 의미합니다. 이는 수익 마진을 없애고 생산 일정을 지연시키는 시나리오입니다.
티타늄이 기계공의 악몽인 이유는 무엇일까요?
문제를 해결하기 전에 적을 이해해야 합니다. 정확히 왜 티타늄 가공 도구가 그렇게 빨리 씹히나요? 단순히 경도가 문제가 아니라 열이 문제입니다.
티타늄은 악명 높은 낮은 열 전도성. 칩이 열의 대부분을 발산하는 강철이나 알루미늄과 달리 티타늄은 열 장벽 역할을 합니다. 이는 약 80%의 절단 열 은 칩과 함께 배출되지 않고 절단면에 갇히게 됩니다.
이를 티타늄의 높은 화학 반응성 (커터에 스스로 용접하려고 함)과 순간적으로 경화되는 경향으로 인해 공구가 빠르게 고장날 수 있는 완벽한 폭풍이 있습니다.
좋은 소식은? 이 금속을 길들이는 데는 운이 필요하지 않습니다. 전략의 전환이 필요합니다. 소재의 특성을 존중하고 몇 가지 황금률을 준수하면 티타늄을 효율적이고 안정적으로 가공할 수 있습니다. 다음은 스핀들의 작동과 공구를 손상시키지 않는 5가지 필수 팁입니다.
팁 1: 티타늄 속도와 피드 마스터하기
이 자료로 작업할 때 반드시 외워야 할 만트라가 하나 있다면 바로 이것입니다: 낮은 RPM, 높은 피드.
기계공들이 가장 흔히 저지르는 실수는 스핀들을 너무 빨리 돌리는 것입니다. 열은 적이라는 사실을 기억하세요. 높은 표면 피삭재는 티타늄이 수용하지 못하는 과도한 열을 발생시킵니다. 하지만 이송 속도를 늦춰서 보정할 수는 없습니다. 너무 느리게 이송하면 공구가 재료를 자르는 대신 재료에 문지르게 됩니다. 이 마찰로 인해 마찰과 열이 발생하여 재료가 다음과 같은 결과를 초래합니다. 작업 강화 즉시. 표면이 단단해지면 공구의 다음 패스는 끝입니다.
충분히 무겁게 유지해야 합니다. 칩 부하 을 사용하여 열을 칩으로 전달하고 공작물에서 멀리 떨어뜨립니다.
💡 실제 사례 연구: 470 대 250 SFM 규칙
속도 저하의 중요성은 고급 나이프 제조와 관련된 사례에서 완벽하게 설명되었습니다. 한 기계공(그림모 나이프에 의해 문서화됨)은 티타늄을 가공할 때 급격한 인서트 고장으로 어려움을 겪었습니다. 처음에는 470 SFM, 를 사용하여 재료를 강철처럼 취급했습니다. 인서트는 거의 즉시 타버렸습니다.
속도를 다시 다이얼하기만 하면 250 SFM-50%에 가까운 감소로 표면 마감의 저하 없이 공구 수명이 크게 연장되었습니다. 이는 다음과 같은 황금률을 입증합니다. 티타늄 속도 및 피드, 속도는 죽이지만 피드는 치유됩니다.
Ti-6Al-4V(5등급)에 권장되는 시동 파라미터
기계 설정은 모두 다르지만, 이러한 보수적인 값을 기준으로 삼아 즉각적인 공구 파손을 방지하세요:
| 도구 재질 | 운영 | 권장 속도(SFM) | 참고 |
|---|---|---|---|
| 카바이드 엔드 밀 | 러프닝 | 150 - 200 SFM | 칩 얇아짐을 활용하기 위해 방사형 결합을 강하게 유지합니다. |
| 카바이드 엔드 밀 | 마무리 | 200 - 300 SFM | 가벼운 방사형 컷(직경 3-5%)을 사용합니다. |
| HSS/코발트 | 드릴링 | 30 - 50 SFM | 칩을 제거하고 열을 줄이려면 펙 드릴링을 사용하는 것이 좋습니다. |
참고: 항상 특정 도구 제조업체의 데이터와 비교하여 권장 사항을 확인하되, 확실하지 않은 경우 SFM 범위의 하단부터 시작하세요.
팁 2: 밀링을 위한 전략적 툴링 선택
언제 밀링 티타늄, 엔드밀의 선택이 작업의 성패를 좌우할 수 있습니다. 팁 1에서 더 낮은 RPM으로 작동해야 한다고 설명했으므로 생산성을 잃을 위험이 있습니다. 잃어버린 피삭재 제거율(MRR)을 되찾으려면 더 많은 플루트 수.
알루미늄에는 3-플루트 커터가 적합하지만 티타늄에는 5, 6 또는 7-플루트 엔드밀이 필요합니다. 절삭 날 수가 많으면 낮은 스핀들 속도에서도 더 높은 회전당 칩 부하(IPM)를 유지할 수 있습니다.
하지만 플루트가 많으면 때때로 공명 문제가 발생할 수 있습니다. 이 경우 가변 헬릭스 기술이 중요해집니다. 작업장에서 표준 엔드밀은 5등급 티타늄을 절단할 때 종종 “비명” 또는 진동음이 발생한다는 사실을 발견했습니다. 채터는 모서리 파손의 전조입니다. 플루트 간격이 불균일하거나 나선 각도가 가변적인 엔드밀로 전환하면 이러한 고조파 주파수가 차단됩니다. 이 간단한 변경으로 절삭이 안정화되어 표면 정삭이 더 매끄러워지고 공구 수명이 훨씬 더 길어집니다.
코팅에 대한 참고 사항: 코팅되지 않았거나 “밝은” 알루미늄용 공구는 절대로 사용하지 마세요. 티타늄은 내열 코팅이 필요합니다. 다음 사항을 확인하세요. AlTiN(알루미늄 질화 티타늄) 또는 TiAlN 코팅을 사용합니다. 이 짙은 보라색 코팅은 절단 중에 발생하는 강렬한 열로부터 카바이드 기판을 보호하는 열 차단막을 형성합니다.
팁 3: 동적 밀링으로 공구 경로 최적화하기
티타늄에는 무차별적인 힘이 아닌 정교함이 필요합니다. 공구가 무거운 모서리에 맞물리는 기존의 오프셋 밀링은 공구 압력과 열이 급증하여 즉각적인 고장을 일으킵니다.
대신 다음을 수용해야 합니다. 다이내믹 밀링 (HEM 또는 트로코이드 밀링이라고도 함). 이 전략에는 높은 축 방향 깊이와 함께 작은 방사형 절삭 깊이(스텝오버)가 사용됩니다.
많은 기공사가 처음에는 티타늄의 이송 속도를 높이는 것을 두려워하지만, 실제 테스트 결과 맞물림 각도가 낮으면 속도가 가능하다는 것이 입증되었습니다. 우리는 공격적인 황삭 작업에서 성공적인 황삭 작업을 관찰했습니다. 250 IPM(분당 인치) 엄격한 10-15% 방사형 스텝오버.
이것이 왜 작동할까요? 다음을 활용합니다. 방사형 칩 박리. 더 얇게 조각을 내면 칩이 열을 흡수하여 부품에서 열을 배출합니다. 방사형 결합을 낮게 유지하면 열 축적 없이 놀라울 정도로 빠르게 실행할 수 있습니다.
“급락 금지” 규칙: 마지막으로, 도구가 재료에 들어가는 방식에 세심한 주의를 기울이세요. 티타늄은 급강하(Z 방향으로 똑바로 아래로 이동)를 용납하지 않습니다. 공구 팁에 대한 충격이 너무 큽니다. 항상 나선형 램프 또는 아크인 입력합니다. 이렇게 하면 공구가 커팅에 쉽게 들어가 초기 커팅력을 서서히 분산시키고 커터의 날카로운 모서리를 보호할 수 있습니다.
팁 4: 터닝의 어려움 극복하기
티타늄 전환 공구 형상에 대한 사고방식의 전환이 필요합니다. 강철에는 네거티브 레이크 인서트를 사용하여 모서리 수명을 연장할 수 있지만 티타늄은 날카로움을 요구합니다, 양의 경사각. 목표는 금속을 밀지 않고 깨끗하게 “전단”하는 것입니다. 무딘 모서리는 압력을 축적하고 과도한 열을 발생시켜 무서운 빌트업 엣지(BUE), 를 사용하여 재료가 인서트에 화학적으로 용접됩니다.
칩 제어는 또 다른 주요 장애물입니다. 티타늄은 길고 끈적한 칩을 생성하여 척이나 공작물을 쉽게 감싸고 표면 정삭을 손상시킬 수 있습니다. 강력한 칩 브레이커가 있는 인서트를 사용하면 도움이 되지만 절삭 프로그래밍 방식이 훨씬 더 중요합니다.
💡 현장의 프로 팁: “드웰” 재난
5등급 티타늄 스페이서와 관련된 프로젝트에서 이에 대한 어려운 교훈을 얻었습니다. 홈 가공 작업 중 공구가 홈의 바닥에서 잠시 머뭇거리다가 후퇴했는데, 이를 “드웰”이라고 합니다. 그 순간적인 멈춤은 재앙이었습니다.
마찰로 인해 티타늄이 순식간에 경화되었습니다. 공구가 다시 맞물리려고 하자 비명을 지르며 바로 부서졌습니다. 교훈은 무엇일까요? 도구를 계속 움직이세요. 일시 중지해야 하는 경우 먼저 도구를 재료 표면에서 완전히 집어넣습니다.
또한 티타늄은 탄성 계수가 낮기 때문에(“탄성이 있다”) 커터에서 휘어지는 경향이 있습니다. 긴 부품을 돌릴 때는 항상 라이브 센터 강성을 유지하고 공구 고장을 유발하는 진동을 방지합니다.
팁 5: 냉각수 전략 - 압력 및 일관성
열은 티타늄 가공의 가장 큰 적이지만 절삭유를 사용하는 것만큼이나 절삭유를 어떻게 사용하는지도 중요합니다. 티타늄 칩은 열을 전달하지 않기 때문에 냉각수가 무거운 작업을 수행해야 합니다.
대부분의 작업에 적용됩니다, 고압 냉각수(HPC) 는 획기적인 제품입니다. 표준 플러드 절삭유는 절삭날에 닿기도 전에 끓어 냉각을 차단하는 “수증기 장벽'을 형성하는 경우가 많습니다. 고압(이상적으로는 1,000 PSI 이상)이 이 증기를 뚫고 나와 플루트에서 칩을 날려버리고 절삭 영역으로 직접 유체를 전달합니다. 이렇게 하면 인서트 파손의 일반적인 원인인 ”칩 재절단'을 방지할 수 있습니다.
그러나 일관성이 핵심입니다. 우리는 기계공들이 간헐적으로 튀는 수동 절삭유 라인을 사용하여 멀쩡한 카바이드 엔드밀을 망치는 것을 보았습니다. 그 원인은 다음과 같습니다. 열 충격-공구의 급속 가열 및 냉각. 카바이드가 격렬하게 팽창 및 수축하여 절삭 날에 미세한 균열이 생깁니다. 결국 가장자리가 부서집니다.
규칙: 전부 아니면 전무입니다. 온도를 안정적으로 유지하려면 구역에 물을 완전히 채우세요.
빠른 문제 해결 가이드: “닥터 차트”
문제가 발생했나요? 다른 도구를 고장내기 전에 이 차트를 사용하여 증상을 진단하세요.
| 증상 | 가능한 원인 | 즉각적인 솔루션 |
|---|---|---|
| 빌트업 엣지(BUE)(도구에 재료 용접) | 절단 속도가 너무 낮거나 화학 반응. | RPM을 약간 높이고, 냉각수 농도를 확인하고, 더 날카로운 포지티브 인서트를 사용합니다. |
| 엣지에서의 치핑*(작은 조각이 떨어져 나감)* | 진동 또는 강성 부족. | 이송 속도를 줄이고, 런아웃을 확인하고, 공구 오버행이 최소화되었는지 확인합니다. |
| 빠른 측면 마모*(측면에 부드러운 착용감)* | 절단 속도(SFM)가 너무 높습니다. | 즉시 중지합니다.표면 영상(SFM) 줄이기. |
| 삐걱거리는 소리 | 고조파 진동(채터). | 가변 나선형 엔드밀로 변경하고 공작물 고정 강성을 확인합니다. |
FAQ: 티타늄 가공에 대한 일반적인 질문
티타늄은 왜 가공이 어려운가요?
열전도율이 낮고(열이 공구에 머물러 있음) 화학 반응성이 높습니다(커터에 달라붙음). 또한 탄성 계수가 낮아 “탄성'이 있어 도구에서 밀려나기 쉬워 잡음을 유발합니다.
티타늄에 가장 적합한 표면 속도(SFM)는 얼마인가요?
단일 번호는 없지만 Ti-6Al-4V, 카바이드 공구의 안전한 시작 범위는 다음과 같습니다. 150 - 250 SFM. 기억하세요: 속도는 공구 수명을 단축시키므로 일반적으로 이송 속도(칩 부하)를 높이는 것이 더 안전합니다.
티타늄을 건식 또는 습식으로 가공해야 하나요?
거의 항상 습식. 티타늄 분말과 미세 칩은 가연성이 높습니다. 충분한 냉각수를 사용하면 화재 위험을 억제하고 고열을 관리할 수 있습니다. 특수 코팅이 적용된 특정 고속 밀링 전략에만 건식/에어 블라스트 기술을 고려해야 합니다.
티타늄은 스테인리스 스틸(예: 304)보다 가공하기가 더 어렵나요?
예. 일부 스테인리스 스틸은 더 단단하지만 티타늄은 마모성이 더 강하고 “거미”스럽습니다. 스테인리스에서는 너무 빠르게 작업하면 공구의 수명이 단축될 수 있지만 티타늄에서는 공구가 즉시 파손될 수 있으므로 티타늄의 오류 허용 범위가 훨씬 더 작습니다.
결론
티타늄 가공이 도박이 될 필요는 없습니다. 티타늄은 공구를 파괴하는 소재로 명성이 높지만, 무적의 소재는 아닙니다. 그 비결은 티타늄의 열적 특성을 존중하고 알루미늄이나 강철처럼 가공하고 싶은 충동을 억제하는 데 있습니다.
“저 RPM, 고 이송” 규칙을 숙지하고, 가변 나선형 툴링에 투자하고, 동적 공구 경로를 활용하고, 엄격한 절삭유 규율을 유지하면 이 “악몽 같은” 금속을 고정밀의 수익성 높은 부품으로 전환할 수 있습니다. 스핀들 속도에 대한 인내심과 이송 속도에 대한 공격성이 필요합니다.
위험을 제거할 준비가 되셨나요?
최고의 팁이 있어도, 티타늄 CNC 가공 는 여전히 위험 부담이 큰 게임입니다. 작은 실수 하나가 부품 폐기, 도구 파손, 마감 기한 누락으로 이어질 수 있습니다.
귀사의 부품이 최고 수준의 표준에 따라 제조되기를 원하신다면, 무거운 작업은 저희가 처리해 드리겠습니다. 당사의 전문가 팀은 다음을 전문으로 합니다. 티타늄 CNC 가공 서비스, 최신 동적 밀링 전략과 고급 툴링을 활용하여 매번 완벽한 부품을 제공합니다.
