티타늄의 낮은 열전도율(6.7 W/m·K — 강철의 약 1/8 수준)로 인해 절삭 열이 공작물로 방출되지 않고 공구 끝부분에 갇히게 됩니다. 이렇게 집중된 열이 티타늄의 HCP 결정 구조와 결합되어, 이송 속도가 너무 낮아지거나 드릴이 정지해 있을 때 가공 경화를 유발합니다. 해결책은 직관과는 달리, 회전 속도는 보수적으로 유지(합금 및 공구 재질에 따라 50–230 SFM)하되, 드릴이 항상 절삭을 하고 마찰이 발생하지 않도록 이송 속도는 충분히 공격적으로 설정해야 합니다. 이 가이드에서는 합금별 드릴링 매개변수, 코팅 지침이 포함된 드릴 형상 사양, 절삭유 압력 요구 사항, 펙 드릴링 전략 및 문제 해결 표를 제공하며, 모든 내용은 카펜터 테크놀로지(Carpenter Technology), 케나메탈(Kennametal), 샌드빅(Sandvik), 구링(Guhring) 및 동료 심사를 거친 제조 연구에서 발췌한 것입니다.
티타늄이 왜 가장 뚫기 어려운 금속 중 하나인가
티타늄 드릴링의 난점은 결국 하나의 수치로 귀결됩니다: 6.7W/m-K. 이것이 항공우주 분야에서 가장 널리 사용되는 합금인 Ti-6Al-4V의 열전도도입니다. 참고로, 탄소강의 열전도도는 약 50 W/m·K이고, 6061-T6 알루미늄의 열전도도는 167 W/m·K입니다.
알루미늄을 드릴링할 때, 절삭날에서 발생하는 열의 대부분은 칩과 공작물로 전달됩니다. 반면 티타늄을 드릴링할 때는 그 비율이 극적으로 달라집니다. 캔자스 주립대학교에서 여러 드릴링 연구를 종합하여 정리한 연구 결과에 따르면, 티타늄 드릴링 과정에서 발생하는 열의 약 60% 이상이 절삭 공구에 흡수된다 — 이는 강철 드릴링 시의 약 15%와 비교되는 수치입니다. 칩은 열을 매우 느리게 방출하며, 공작물은 열을 거의 흡수하지 않습니다. 모든 열은 공구-칩-공작물 경계면에 집중됩니다.
그 결과는 뻔합니다. 적당한 절삭 속도에서도 Ti-6Al-4V 재질의 드릴링 시 접촉면 온도가 900°C (IntechOpen, 제32761장 — 티타늄 드릴링 가공성에 대한 연구의 동료 심사 요약). 이러한 온도에서는 다음 세 가지 문제가 동시에 발생합니다:
- 확산 마모 — 티타늄 원자가 WC-Co 초경합금의 코발트 결합제로 이동하여, 절삭날 부분의 결합 매트릭스를 용해시킵니다.
- 적층 모서리 (BUE) — 많은 공구 재료와 강한 화학적 친화력을 지닌 티타늄이 절삭날에 스스로 용접되기 시작합니다. 그 재료가 떨어져 나갈 때, 절삭날의 재료도 함께 뜯겨 나갑니다.
- 표면 근접층의 경화 — 절삭날 바로 아래 소재에 가해지는 극심한 열 응력으로 인해 티타늄의 HCP 결정 구조가 가공 경화된다.
그 세 번째 메커니즘은 기계 기술자들을 당황하게 만드는 것이기 때문에, 이에 대해 좀 더 자세히 설명할 필요가 있습니다.
티타늄의 알파 상은 육방 밀집 배열(HCP) 결정 구조를 가집니다. FCC 금속(알루미늄, 구리)이나 BCC 금속(대부분의 강철)과 달리, HCP는 활성 전위 시스템, 즉 전위가 이동하여 응력을 해소할 수 있는 결정면이 더 적습니다. 절삭날이 표면 근처의 재료를 소성 변형시킬 때, 이러한 전위는 자유롭게 미끄러지지 않고 쌓이게 되어 표면층을 점차 경화시킵니다. 이 층이 경화될수록 절삭에 더 많은 힘이 필요하게 되며, 이로 인해 더 많은 열이 발생하고, 이는 다시 경화를 가속화합니다.
실질적인 결과: 이송 속도가 불충분한 상태에서 정지하거나, 마찰을 일으키거나, 회전하는 티타늄 드릴은 구멍 바닥에 점차 경도가 높아지는 영역을 형성합니다., 그리고 반복적인 가공을 거칠수록 표면은 점점 더 단단해집니다. 드릴이 부러집니다. 구멍이 너무 크게 뚫립니다. 리머에서 진동이 발생합니다.
이 모든 것이 필연적인 것은 아닙니다. 전적으로 어떻게 자르느냐에 달려 있습니다.
티타늄 드릴링에서의 경화 현상: 원인, 탐지 및 예방
티타늄에서 발생하는 경화 현상은 재료 결함이 아니라 가공 과정의 결과입니다. 이 문제로 어려움을 겪는 모든 가공 기술자들은 제가 확인해 본 바에 따르면, 다음 세 가지 중 적어도 한 가지를 잘못하고 있습니다. 즉, 이송 속도를 너무 느리게 설정하거나, 드웰 시간을 제로화하지 않은 채 G83 펙 사이클을 사용하거나, 마모된 드릴을 너무 오랫동안 절삭 상태에 방치하는 것입니다.
세 가지 원인
원인 1: 이송 속도가 부족함 (절삭 대신 마찰 발생)
모든 드릴에는 최소 칩 로드가 존재하며, 이 값 이하로 떨어지면 절삭날이 절삭을 멈추고 마찰을 일으키기 시작합니다. 티타늄의 경우, 이러한 마찰로 인해 재료가 제거되지 않은 채 열이 발생하는데, 이는 바로 표면 경화가 일어나는 조건입니다. 카펜터 테크놀로지(Carpenter Technology)의 상업용 순수 티타늄 가공 가이드에는 다음과 같이 명확히 명시되어 있습니다. “드릴이 티타늄 표면을 미끄러지듯 가공하는 것을 피하는 것이 중요합니다. 그로 인해 발생하는 가공 경화 현상으로 인해 절삭을 재개하기 어려워지기 때문입니다.”
이것이 바로 “천천히 하라”는 일반적인 조언이 절삭 속도에만 적용될 뿐, 이송 속도에는 적용되지 않는 이유입니다. 절삭날이 항상 새로운 재료와 접촉할 수 있도록 이송 속도는 충분히 높게 유지되어야 합니다., 이전 패스의 표면을 연마하지 않습니다.
원인 2: 펙 사이클의 최저점에서 머무름
표준 CNC 펙 드릴링 사이클(대부분의 제어 언어에서 G83)에는 공구가 후퇴하기 전 각 펙의 최하단에서 일시 정지하도록 하는 선택적 체류 매개변수(P-워드)가 포함되어 있습니다. 이러한 일시 정지는 티타늄 가공 시 치명적인 결과를 초래합니다. 이송 속도가 0일 때, 회전하는 드릴은 딤플 시간이 지속되는 동안 구멍 바닥에 접촉하게 됩니다. 이때 마찰만 발생하고 칩은 발생하지 않으며, 모든 에너지가 열로 변환됩니다. 다음 펙이 시작되면 경화된 표면을 절삭하게 됩니다.
이 문제를 해결하려면 G83 명령에서 드웰 시간을 0으로 설정하거나(P=0으로 설정하거나 P-단어를 생략), 완전 이격 후퇴 대신 짧은 후퇴를 수행하는 칩 파쇄 사이클(대부분의 Fanuc 호환 제어 장치에서 G73)로 전환하면 됩니다. 이에 대한 자세한 내용은 펙 드릴링 섹션에서 다룹니다.
원인 3: 사용 수명을 초과한 공구 마모
날이 무뎌지면 절삭 전에 휩쓸리고 마찰이 발생합니다. 측면 마모가 약 0.3mm(티타늄 가공 시 일반적으로 언급되는 공구 교체 기준치)를 초과하는 순간부터, 드릴은 회전할 때마다 제거하는 열량보다 더 많은 열을 발생시킵니다. 대부분의 가공 현장에서는 이 사실을 뼈아픈 경험을 통해 깨닫게 됩니다. 처음 40개의 구멍은 문제없이 가공되지만, 마지막 10개는 가공 경화되어 치수가 커져 버리기 때문입니다.
가공 경화 현상 감지 방법
진행 중인 가공 경화를 파악하는 데 경도 측정기가 필요하지는 않습니다. 기계에서 관찰할 수 있는 징후는 다음과 같습니다:
- 스핀들 부하의 급격한 증가 동일한 공작물의 구멍 중간 부분 — 드릴이 구멍에 들어갔을 때보다 더 단단한 재료를 절삭하고 있다
- 드릴 변색 — 드릴 홈에 나타난 청금색의 열 변색은 다음 가공 주기에서 가공 경화를 유발할 열 축적을 시사한다
- 너무 큰 구멍 — 열로 포화된 드릴의 열팽창이 더 단단한 구멍 벽과 결합되어 직경이 공칭값을 초과하게 된다. Celik(2014, 《Materials and Technology》)의 학술 연구에 따르면, Ti-6Al-4V 소재에서 모든 HSS 드릴 구성에 걸쳐 이러한 현상이 일관되게 관찰되었다.
- 리머가 떨리거나 걸린다 — 리밍한 구멍에서 마무리 가공 시 진동이 발생한다면, 드릴로 뚫은 구멍 표면이 가공 경화되었을 가능성이 높습니다.
- 탭핑 시 발생하는 토크 급증 — 가공 경화 처리된 티타늄은 나사산을 가공할 때 훨씬 더 큰 토크가 필요합니다
예방: 세 가지 규칙
- 칩이 생성될 정도로 충분히 강하게 피드를 유지하십시오, 먼지나 가루가 아니라 — 칩은 짧고 말려 있어야 하며, 가루처럼 되어서는 안 된다(가루는 문지른 흔적을 나타낸다)
- 모든 체류 시간을 제거하십시오 드릴 끝부분에서 — 펙 사이클 중이나 공구 교환 시, 특히 드릴이 티타늄에 접촉된 상태에서 스핀들을 정지시키는 일은 피해야 합니다.
- 드릴이 무뎌지기 전에 교체하세요 — 티타늄의 경우, 측면 마모가 0.3 mm까지 진행된 드릴은 가공 경화 현상이 발생할 직전에 이른 상태입니다. 공구 수명 주기를 짧게 설정하면 이를 방지할 수 있습니다.
합금별 티타늄 드릴링 속도와 이송량
이 표는 다른 어디에서도 한곳에 모아진 형태로 찾아볼 수 없는 자료입니다. 아래의 매개변수는 Carpenter Technology 데이터 시트(CP Grade 4 및 Ti-6Al-4V ELI), Kennametal KSEM 카탈로그(ISO S 재료군), Machining Doctor의 Ti-6Al-4V 재료 데이터 시트, 그리고 Grade 9용 HonTitan 가공 가이드에서 발췌한 것입니다. 이 정보들을 출발점으로 삼으십시오. 실제 최적의 파라미터는 공작 기계의 강성, 절삭유 공급 압력, 드릴 형상, 구멍의 깊이 대 직경 비율에 따라 달라질 수 있습니다.
합금별 시추 매개변수 표
| 합금 | 등급 / 사양 | 도구 재질 | 절삭 속도 (SFM) | 절삭 속도 (m/min) | 이송 속도 (IPR) | 이송 속도 (mm/rev) | 기계 가공성 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CP 티타늄 1–2급 | ASTM B265 1/2등급 | HSS (M-7, M-10) | 50–80 | 15–24 | 0.002–0.005 | 0.05–0.13 | 1학년: ~46%; 2학년: ~40% |
| CP 티타늄 1–2급 | ASTM B265 1/2등급 | 카바이드 (C-2) | 80–130 | 24–40 | 0.003–0.006 | 0.08–0.15 | 1학년: ~46%; 2학년: ~40% |
| CP 티타늄 3–4급 | ASTM B265 3/4등급 | HSS (M-7, M-10) | 40–55 | 12–17 | 0.002–0.012* | 0.05–0.30* | 3학년: ~35%; 4학년: ~28% |
| CP 티타늄 3–4급 | ASTM B265 3/4등급 | 카바이드 (C-2) | 60–100 | 18–30 | 0.003–0.008 | 0.08–0.20 | 3학년: ~35%; 4학년: ~28% |
| Ti-3Al-2.5V | 9학년 / AMS 4943 | 카바이드 | 100–200 | 30–60 | 0.002–0.006 | 0.05–0.15 | ~28% |
| Ti-6Al-4V | 5학년 / AMS 4928 | HSS (T-15, M-42) | 30–35 어닐링 처리; 25–30 시효 처리 | 9–11 | 0.003–0.012* | 0.08–0.30* | ~20% |
| Ti-6Al-4V | 5학년 / AMS 4928 | 초경합금 | 160–230 | 50–70 | 0.004–0.010 | 0.10–0.25 | ~20% |
| Ti-6Al-4V ELI | 23등급 / AMS 4956 | 초경합금 | 160–230 | 50–70 | 0.003–0.010 | 0.08–0.25 | ~22–24% |
| Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | Ti-6242 | 초경합금 | 98–164 | 30–50 | 0.003–0.007 | 0.08–0.18 | ~24% |
| Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr | Ti-5553 (준베타) | 초경합금 | 65–115 | 20–35 | 0.002–0.005 | 0.05–0.13 | ~15% |
*Carpenter Technology에 따르면, CP Grade 4 및 Ti-6Al-4V 소재의 HSS 드릴링 시 이송 속도는 직경에 따라 달라집니다: 1/16″–1/8″의 경우 0.001–0.002 IPR; 1/4″–1″의 경우 0.004–0.010 IPR; 1-1/2″–2″의 경우 0.012–0.025 IPR. 적절한 칩 로드를 유지하기 위해 이송 속도는 드릴 직경에 따라 조정됩니다.
이 표를 읽는 방법
이 수치를 제어판에 입력하기 전에 몇 가지 중요한 주의 사항을 알려드립니다:
10% 속도 규칙. 티타늄의 경우, 권장 범위보다 10% 더 높은 절삭 속도를 적용하면 가파른 테일러 수명 곡선 관계로 인해 공구 수명이 30–50% 단축됩니다. 권장 범위의 상한선에서 작업 중인데도 공구 수명이 짧아진다면, 다른 설정을 조정하기 전에 먼저 절삭 속도를 10–15% 낮추십시오.
이송 속도의 하한값은 상한값보다 더 중요합니다. 이송 범위 중 하한이 위험 구역이지, 상한이 아닙니다. 드릴 직경에 따라 0.005 IPR이 필요한 상황에서 0.002 IPR로 가공하면 가공 경화가 발생합니다. 확실하지 않을 때는 이송 범위의 상한 쪽으로 설정하는 것이 좋습니다. 그러면 공구 수명이 더 길어질 뿐, 짧아지지는 않을 것입니다.
HSS 대 초경합금의 손익분기점. 한 번의 가공에서 20~30개 미만의 구멍을 가공하는 소량 생산 작업의 경우, HSS 또는 코발트-HSS 드릴은 비용 효율적이며 기계 강성의 변동에도 잘 대응합니다. 50개 이상의 구멍을 가공하는 양산 작업의 경우, 초경 드릴의 속도 이점(HSS보다 3~5배 빠름) 덕분에 투자 비용을 빠르게 회수할 수 있으며, 내냉각식 초경 드릴을 사용하면 더 일관된 품질의 구멍을 얻을 수 있습니다. 위에서 언급한 HSS 가공 속도는 카펜터 테크놀로지(Carpenter Technology)의 가공 가이드에서 확인된 값입니다. 사용 중인 HSS 드릴이 진동 없이 이러한 속도를 달성하고 있다면, 설정이 올바른 것입니다.
9학년 때의 깜짝 사건. Ti-3Al-2.5V(Grade 9)는 동일한 가공 조건에서 Grade 5보다 15–20%를 더 빠르게 가공합니다. 열전도율은 약간 더 높으며(8.3 W/m·K 대 Grade 5의 6.7 W/m·K), 미세구조는 가공성이 다소 더 우수합니다(자유절삭강 기준 대비 가공성 등급 ~28% 대 ~20%). 많은 가공 업체들이 모든 티타늄 합금에 대해 Grade 5 매개변수를 기본값으로 사용하는데, 이는 항공기에서 흔히 사용되는 Grade 9 튜브 및 유압 피팅을 가공할 때 생산성을 제대로 활용하지 못하는 결과를 초래합니다.
티타늄 가공에 실제로 효과적인 드릴 형상
티타늄은 다른 어떤 소재보다도 부적절한 형상에 대해 훨씬 더 가혹한 반응을 보입니다. 강철에서는 아무 문제없이 작동할 수 있는 점각도 티타늄에서는 드릴의 편향 현상과 가공 경화를 유발합니다. 형상은 다음과 같아야 하며, 그 이유는 다음과 같습니다.
기하학적 사양 표
| 매개변수 | 권장 범위 | 참고 |
|---|---|---|
| 점각 | 130°–140° | 분할 지점 또는 웹 부위를 얇게 가공; 추력을 최소화하기 위해 끌날을 줄인다 |
| 나선각 | 28°–35° | 3×D보다 깊은 구멍용 고나선(35°+) |
| 1차 제거 (해소) | 10°–14° | 중요 — 간극이 부족하면 경화 처리된 벽면과 마찰이 발생합니다. |
| 2차 심사 | 15°–20° | — |
| 경사각 | 정삭 시 10°–15°; 황삭 시 5°–10° | 양각은 절삭력과 발열을 줄여줍니다 |
| 끌날 | 얇게 깎은 / 끝이 갈라진 | 표준 치즐 모서리는 과도한 추력력을 발생시키며, 자동 중심 맞추기 기능을 제거합니다. |
점각: NAS 907 드릴 표준(항공우주 분야 티타늄 드릴링에 사용되며, DTIC 보고서 AD0620508에 명시됨)은 휴대용 수동 드릴링의 경우 118°±5°, 고정 이송식 CNC 적용의 경우 133°–135°를 규정하고 있습니다. 현대적인 생산 관행에서는 티타늄 합금의 CNC 드릴링에 대해 스플릿 포인트 또는 웹 박화 공정을 적용하여 130°–140°를 주로 채택하고 있습니다. 점각이 클수록 드릴을 척에서 밀어내려는 축방향 추력을 줄여주며, 스플릿 포인트는 드릴 중심부에서 절삭 없이 열만 발생시키는 데드 치즐 영역을 제거합니다.
나선각: 28°–35°의 헬릭스 각도가 생산 표준입니다. 나선각이 높을수록(35° 이상) 나선 피치가 증가하고 칩이 홈을 따라 이동하는 거리가 줄어들어 깊은 구멍에서 칩 배출이 개선됩니다. 티타늄에서 구멍 깊이가 3×D를 초과하는 경우, 포물선형 홈 또는 고나선각 설계로 전환하십시오. 이러한 설계는 드릴 파손을 유발하는 칩 축적을 획기적으로 줄여줍니다. DTIC 티타늄 드릴링 보고서는 표준 용도의 티타늄 드릴에 29° 헬릭스를 명시하고 있으며, 대부분의 최신 초경 드릴 제품은 30°–35° 범위에 속합니다.
이탈각: 이 매개변수는 가장 흔히 사양이 부족하게 설정되는 항목입니다. 클리어런스 각도는 드릴의 측면이 가공 경화된 구멍 벽면에 마찰되지 않을 만큼 충분히 커야 합니다. 클리어런스가 너무 작으면(8° 미만), 드릴이 구멍을 절삭하는 대신 연마하게 되어 열이 발생하고, 진동이 일어나며, 구멍 벽이 점차 경화됩니다. DTIC 규격에 따르면 NAS 907 Type C 및 B 드릴의 1차 리리프 각도는 10°–14°로 지정되어 있으며, 10° 미만이면 티타늄 가공 시 문제가 발생합니다.
코팅: 티타늄에 TiN이 부적합한 이유
이 점은 별도의 섹션을 할애해 설명할 가치가 있는데, 그 이유는 TiN 코팅 드릴이 여전히 시중에 판매되고 있으며, 관련 정보를 접하지 못한 작업장에서는 티타늄 가공 시 이 드릴을 사용하고 있기 때문이다.
TiN(티타늄 질화물)은 티타늄 공작물을 드릴링하는 데 사용해서는 안 됩니다. 두 가지 이유가 있습니다:
- 화학적 친화력: TiN 코팅에 포함된 티타늄은 티타늄 가공물과 강한 화학적 결합 친화성을 보입니다. 티타늄 드릴링 시 발생하는 고온(계면 온도 900°C 이상)에서는 티타늄과 티타늄 간의 접착력으로 인해 코팅이 공작물 재료에 결합하게 되며, 이로 인해 드릴 표면에서 코팅 파편이 떨어져 나가 마모가 가속화됩니다. 이는 빌트업 에지(built-up edge)와 동일한 메커니즘이지만, 코팅층에서 발생하는 현상입니다.
- 열적 안정성: TiN은 약 550°C에서 산화됩니다. Ti-6Al-4V 드릴링 시 절삭 면의 온도는 종종 900°C를 초과합니다. 산화 온도 이상에서는 TiN이 기판을 보호하기보다는 분해됩니다. 귀하께서 사용 중인 코팅은 견뎌야 할 온도의 60% 수준에서 이미 성능이 저하되고 있습니다.
적절한 코팅 옵션
| 코팅 | 산화 온도 | 경도(HV) | 참고 |
|---|---|---|---|
| TiN | ~550°C | ~2,300 | 티타늄 가공물에는 사용하지 마십시오 |
| TiAlN | 약 700°C | 2,800-3,300 | Al₂O₃ 열차단층을 형성하며, 티타늄에 가장 널리 사용되는 생산용 코팅입니다. |
| AlTiN | ~800–900°C | 4,000–4,500 | Al:Ti 비율이 높을수록 열 차단 효과가 우수하며, 거친 절삭 및 고속 절삭에 적합합니다. |
| 비코팅 초경합금 | N/A | — | 날카롭고 얇은 절삭날; 저속(<50 m/min)에서 사용하기 적합함; 샌드빅은 티타늄 스택 가공에 코팅되지 않은 H13A 등급을 권장합니다. |
실제로는: TiAlN은 티타늄 가공용 드릴링 분야에서 가장 널리 사용되는 코팅으로, 케나메탈(Kennametal), 구링(Guhring), 샌드빅(Sandvik) 등이 자사의 티타늄 전용 드릴 제품군에 이 코팅을 적용하고 있습니다. AlTiN은 초경합금 절삭 속도 범위 중 상위 구간(200 SFM 이상)에서 유용하며, 이 구간에서는 향상된 열적 안정성 덕분에 공구 수명이 눈에 띄게 연장됩니다. 코팅되지 않은 초경 공구는 매우 낮은 속도에서 때때로 코팅된 공구보다 우수한 성능을 보이기도 합니다. 이는 날카로운 절삭날(날 부분에 코팅 두께가 없음) 덕분에 절삭을 시작하는 데 필요한 힘이 줄어들기 때문입니다. 샌드빅은 특히 티타늄-CFRP 적층재 가공을 위해 자사의 무코팅 H13A 등급을 권장합니다.
티타늄 드릴링을 위한 냉각 전략
대부분의 공장에서 티타늄 절삭유에 대해 잘못 파악하는 부분은 유체 종류가 아니라 압력입니다. 대부분의 범용 머시닝 센터는 150~400 PSI의 압력으로 절삭유를 공급합니다. 이 압력 범위는 알루미늄과 강철 가공에는 충분하지만, 약 100 SFM 이상의 절삭 속도에서는 티타늄 가공에 적합하지 않습니다.
1,000 PSI 기준치
티타늄 드릴링 시 절삭 면에서는 보수적인 절삭 속도를 적용하더라도 온도가 일상적으로 500°C를 초과합니다. 이러한 온도에서는 절삭 영역에 도달한 절삭유가 즉시 기화되어, 액체 절삭유가 공구나 가공물에 닿는 것을 막는 증기 장벽을 형성합니다. 이 증기 장벽은 절삭유와 절삭날 사이의 열 전달을 차단하는 효과가, 마치 절삭유가 전혀 없는 경우와 마찬가지로 효과적입니다.
CTE 매거진은 신체적 한계치를 다음과 같이 기록했습니다: 대략 1,000 PSI (70 bar) 절삭 경계면의 증기막을 뚫고 절삭 영역과 액체 상태로 접촉하기 위해서는 일정 수준의 절삭유 공급 압력이 필요합니다. 이 임계치 미만이면, 절삭유가 드릴 끝부분에 닿기도 전에 증발해 버립니다.
샌드빅 코로만트(Sandvik Coromant)의 기술 드릴링 가이드에서는 티타늄 및 HRSA 드릴링의 표준 사양으로 “최대 70 bar (~1,015 PSI)의 고압”을 권장하고 있습니다. 이 회사의 CoroDrill 860 시스템은 80 bar (1,160 PSI)까지 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 이는 단순한 마케팅 문구가 아니라, 물리적으로 필요한 조건입니다.
이것이 실질적으로 의미하는 바는 다음과 같습니다:
- 고압 절삭유 공급 장치(HPU)를 장착하지 않은 표준 CNC 머시닝 센터를 운영하는 공장은 티타늄 가공 시 구멍 깊이가 얕아지고 절삭 속도가 낮아지는 한계가 있습니다.
- 100–150 SFM에서 2×D 이하의 구멍의 경우, 절삭유 공급이 홈 입구를 정확히 향하도록 조절된다면 400–600 PSI의 플러드 냉각 방식이 효과적일 수 있습니다.
- 직경이 3×D 이상인 구멍을 가공하거나 절삭 속도가 150 SFM을 초과하는 경우, 고압 공구 내통 냉각유(800–1,000+ PSI)의 사용은 필수입니다.
통과식 냉각 방식 대 침수식 냉각 방식
| 배송 방법 | 적절한 깊이 | 압력 | 참고 |
|---|---|---|---|
| 냉각수 유입 (외부) | 최대 2×D | 최소 400–600 PSI | 칩은 형상 자체만으로 배출되어야 하며, 짧은 구멍에 유용합니다. |
| 공구 내 냉각유 | 3×D와 그 너머 | 800–1,000+ PSI | 모든 티타늄 가공 드릴링에 권장되며, 절삭날에 직접 절삭유를 공급합니다. |
| 건식 시추 | 절대 | — | 어떤 깊이의 티타늄 합금에도 권장되지 않습니다. 샌드빅은 “ISO S 재질에는 절대 권장하지 않는다”고 명시하고 있습니다.” |
냉각수 화학: 염소 문제
이것은 거의 아무도 공개하지 않는 지침입니다. 티타늄 가공 시 염소계 절삭유를 사용해서는 안 됩니다. 구형 황염소화 절삭유에 흔히 사용되는 염소계 극압(EP) 첨가제는 티타늄 합금, 특히 사용 중 응력을 받는 부품에서 응력 부식 균열(SCC)을 유발합니다. 이는 항공우주 구조용 티타늄(Ti-6Al-4V, Ti-6242)의 경우 가장 심각한 문제인데, 가공 과정에서 발생한 미세한 SCC 균열이 사용 중 하중을 받으면서 확대될 수 있기 때문이다.
티타늄 드릴링에 승인된 냉각제 종류:
- 반합성 및 합성 수용성 유체 (10%+ 농도) — 대부분의 최신 범용 냉각제는 염소가 함유되지 않아 안전합니다
- 유황 처리된 지방계 절삭유 (설포염소화되지 않은) — HSS를 사용한 저속 드릴링용
- 염소가 포함되지 않은 EP 첨가제가 함유된 순수 오일 — 냉각수 공급업체로부터 SDS/TDS를 확인하십시오
냉각수 공급업체의 데이터 시트에서 “염소 무함유” 항목을 확인하거나 EP 첨가제 관련 부분을 살펴보세요. “염소화 EP 첨가제”나 “염소화 파라핀”이 기재되어 있다면 티타늄 부품에는 사용하지 마십시오.
펙 드릴링 티타늄: G83 대 G73 및 점진적 깊이 전략
티타늄에서 약 2×D보다 깊은 구멍을 뚫을 때는 펙 드릴링이 필수적이지만, 강철에서는 잘 통하는 표준 방식이 티타늄에서는 오히려 문제를 일으킵니다. 문제는 각 펙 드릴링의 하단부에서 드릴을 잠시 멈추는 시간 때문입니다.
G83 체류 시간 문제
G83(심공 펙 드릴링 사이클, 완전 후퇴)는 대부분의 Fanuc 호환 CNC 제어 장치에서 기본으로 설정된 사이클입니다. 이 사이클에는 선택 사항인 P-워드(펙 깊이에서의 정지 시간, 밀리초 단위)가 포함되어 있습니다. 많은 프로그래머들이 체류 시간을 설정해 두는데, 때로는 강철 가공 프로그램에서 그대로 복사한 경우도 있고, 때로는 “이것이 칩 제거에 도움이 되기 때문”이기도 합니다.”
티타늄의 경우, 그 체류 시간은 완전히 잘못된 것입니다. 이송 속도가 0일 때, 회전하는 드릴이 체류 시간 동안 공작물 표면에 접촉하게 되는데, 이때 마찰만 발생하고 칩이 형성되지 않아 순수한 열만 발생합니다. 드릴이 후퇴했다가 다시 접촉할 무렵이면, 드릴 끝부분은 이미 경화되기 시작합니다. 다음 번 쪼아댐은 원래 재료보다 더 단단한 표면을 깎아냅니다.
G83 오류 수정 방법: P를 0(제로 드웰)으로 설정하거나, G83 사이클에서 P를 생략하십시오. 이 경우 후퇴 및 재접촉이 즉시 이루어져야 합니다.
G73: 절삭칩 분쇄 사이클 (티타늄 가공 시 권장)
G73(칩 분쇄 고속 펙 가공)은 각 펙 깊이에서 매우 짧은 후퇴 이동을 수행합니다. 이 거리는 기계 파라미터(Fanuc 파라미터 5114)로 설정되며, 일반적으로 완전한 클리어런스 후퇴 대신 0.1~0.5 mm 정도입니다. 이를 통해 칩을 구멍에서 완전히 제거하지 않은 채로 칩을 끊어내며, G83보다 속도가 빠를 뿐만 아니라, 무엇보다도 펙 깊이에서 정지 시간이 발생하지 않습니다. 공구는 즉시 다시 가공을 시작합니다.
티타늄 소재에서 8×D 이하의 구멍을 가공할 때는 일반적으로 G83보다 G73을 사용하는 것이 좋습니다. 칩 배출을 위해 완전 후퇴가 필요한 매우 깊은 구멍(10×D+)의 경우, P=0으로 설정된 G83을 사용하고 관통 냉각수를 통해 칩을 배출해야 합니다.
점진적 펙 깊이 표
| Peck # | 깊이 증가량 | 참고 |
|---|---|---|
| 첫 입맞춤 | 드릴 직경의 1배 | 칩 홈을 형성하기 위한 전체 직경 |
| 펙스 2–5 | 드릴 직경의 0.5배 | 열 축적 없이 칩 부하를 유지합니다 |
| 바닥 근처의 펙스 | 0.25× 드릴 직경 | 돌파 위험이 커짐에 따라 보수적인 포지션 유지 |
| 어떤 쪼기라도 | 0 체류 | 절대 얕은 수심에 머무르지 마세요 |
펙 드릴링의 시작 깊이: 대부분의 가공에서는 티타늄 소재의 경우 2×D로 펙킹을 시작합니다. 냉각수 공급이 매우 원활한 고성능 초경합금 공구 세팅의 경우, 일부 가공 업체에서는 펙킹 사이클로 전환하기 전에 3×D까지 가공하기도 하지만, 2×D가 안전한 시작점입니다.
칩 외관 검사: 새로운 세팅의 첫 번째 구멍에서 후퇴 사이클이 진행될 때마다 칩을 확인하십시오. 티타늄 칩은 짧고 말린 리본 모양(2–4 mm)이어야 하며, 열에 노출되어 약간 푸른빛을 띠어야 합니다. 가루나 먼지가 발생한다면 절삭이 아닌 마찰이 일어나고 있는 것입니다. 길고 실처럼 뻗은 칩이 나온다면 속도에 비해 이송량이 너무 적은 것이므로 이송량을 늘리십시오.
티타늄 드릴링 시 흔히 발생하는 문제 해결
티타늄 드릴링 과정에서 문제가 발생하면, 그 증상은 거의 항상 다음 다섯 가지 근본 원인 중 하나로 귀결됩니다. 즉, 회전 속도가 너무 빠르거나, 이송 속도가 너무 느리거나, 절삭유가 부족하거나, 공구 형상이 부적절하거나, 공구가 마모된 경우입니다. 이 표는 현장에서 가장 흔히 발생하는 상황들을 다루고 있습니다.
| 증상 | 가능한 원인 | 시정 조치 |
|---|---|---|
| 시공 도중 드릴이 부러짐 | 이송량이 너무 적음(절삭이 아닌 마찰 발생); 칩이 쌓임; 이전 가공으로 인한 표면 경화 | 이송 속도를 높이고, 절삭 깊이를 확인하며, 체류 시간이 0인지 확인하고, 구멍에 다시 진입하기 전에 드릴의 마모 상태를 점검하십시오. |
| 구멍이 항상 너무 크다 | 드릴의 열팽창; 가공 경화된 벽이 드릴을 바깥쪽으로 밀어냄 | 절삭 속도를 10–15%만큼 줄이고, 절삭유 압력을 높이며, 드릴을 더 일찍 교체하십시오. |
| 공구 수명이 짧음 (예상보다 짧음) | 속도가 너무 높음; 냉각수 압력이 부족함; 잘못된 코팅(TiN) | 합금 표를 참조하여 SFM을 확인하고, 800+ PSI에서 내통 냉각이 이루어지는지 확인한 후, TiAlN 또는 AlTiN 코팅으로 전환하십시오. |
| 드릴 홈에 나타나는 파란색/검은색 빛깔 | 열 축적 — 절단면 온도가 너무 높음 | 절삭 속도를 낮추고, 절삭유 압력을 높이며, 펙 간격을 줄이십시오. |
| 드릴링 시 발생하는 소음 | 공급 부족(절삭 대신 드릴이 건너뛰는 현상); 공작물 고정 강성 부족 | 이송량을 늘리고, 공작물이 단단히 고정되었는지 확인하며, 드릴의 편심도를 점검하십시오(티타늄의 경우 TIR 최대 0.002″). |
| 드릴 끝단의 적층 가장자리(BUE) | TiN 코팅 (화학적 친화력); 속도가 너무 빠름; 마모된 모서리 | 코팅을 TiAlN/AlTiN으로 변경하거나 무코팅 초경으로 교체하고, 절삭 속도를 확인한 후 드릴을 교체하십시오. |
| 드릴링 후 리머에서 진동이 발생합니다 | 드릴링으로 인해 경화된 보어 | 드릴링 공정의 근본 원인 분석: 리밍 공정을 진행하기 전에 이송 속도, 정지 시간 및 공구 마모 상태를 확인하십시오. |
| 탭핑 시 발생하는 토크 급증 | 부적절한 드릴링 매개변수로 인해 경화된 드릴링 표면 | 위와 마찬가지로 — 태핑 공정이 아니라 드릴링 공정을 수정하십시오. |
| 구멍 입구의 거친 부분이 지나치게 많음 | 점각이 너무 작음; 진입 시 이송량이 너무 큼 | 입구 부분에서 직경의 2배에 해당하는 구간까지 50% 공구의 절삭량을 줄이고, 입구 부분을 모따기하거나 먼저 스팟 드릴을 사용하십시오. |
| 홀 출구 박리 현상 (Ti 적층 구조에서) | 돌파 시 사료 공급량 감소 없음 | 관통 직전 드릴 직경 1개 분량부터 시멘트를 50%로 줄이십시오. |
얇은 벽체 및 CFRP-티타늄 스택 드릴링
티타늄은 항공우주 조립체에서 얇은 벽 두께(0.5~3 mm)의 부품으로 자주 사용되거나, 탄소 섬유와 티타늄 층을 단일 공정으로 드릴링하는 CFRP-티타늄 적층 구조에 사용되기도 합니다. 두 경우 모두 앞서 언급한 표준 지침을 넘어서는 매개변수 조정이 필요합니다.
얇은 벽 두께의 티타늄
문제: 얇은 벽은 시추 추력에 의해 휘어지면서 진동, 구멍의 벨마우팅 현상, 그리고 출구 쪽의 박리 현상을 일으킵니다.
조정 사항:
- 합금 표의 수치에 비해 사료량을 30–50%만큼 줄이십시오.
- 드릴링을 시작하기 전에 스팟 드릴이나 센터 드릴을 사용하여 정확한 시작점을 정하십시오.
- 재료가 들뜨는 것을 방지하기 위해 출구면에 백업 블록(견고한 받침판)을 사용하십시오.
- 마무리를 하기 전에 최종 직경의 50–60%까지 파일럿 드릴링을 수행하면 — 얇은 벽면에 가해지는 추력을 줄일 수 있습니다.
- 이송 속도가 낮아진 것을 보정하기 위해 스핀들 속도를 약간 높입니다(SFM을 10–15%만큼 높여 칩 부하를 유지).
CFRP-티타늄 스택 드릴링 (항공우주)
이는 항공우주 제조 분야에서 가장 까다로운 드릴링 공정 중 하나입니다. 두 재료는 상반된 요구 사항을 가지고 있습니다. CFRP의 경우 섬유 탈락과 박리 현상을 방지하기 위해 고속 및 저이송이 필요한 반면, 티타늄의 경우 가공 경화와 공구 접착을 방지하기 위해 저속 및 고이송이 필요합니다.
CFRP-Ti 적층재에 대한 공작 매개변수 설정 (Sandvik CoroDrill 452 및 CoroDrill 863 적용 지침 참조):
| 레이어 | 속도 (SFM) | 피드 (IPR) | 참고 |
|---|---|---|---|
| CFRP 항목 | 500–700 | 0.001–0.003 | 섬유가 빠지는 것을 방지하기 위한 저속 이송 |
| 과도 구역 | Ti 진입 전 속도를 줄이세요 | 0.003–0.005 | 티타늄에 부딪히기 전에 속도를 줄이세요 |
| 티타늄 층 | 130–200 | 0.004–0.008 | 가공 속도를 희생해야 함; 코팅되지 않은 초경합금을 권장함 |
| CFRP를 통해 나가기 | 500–700 | 0.001–0.002 | 출구에서 사료 공급량을 다시 줄이십시오 |
냉각수 관련 참고 사항: 샌드빅은 티타늄-CFRP 적층재 가공에 자사의 무코팅 H13A 초경합금 등급을 특히 권장하는데, 이는 코팅 두께가 없어 절삭날이 더 날카로워 CFRP 층 경계면에서의 버 발생을 최소화하고 티타늄 층에 대한 접착 경향을 줄여주기 때문입니다.
백업 플레이트: CFRP 출구면에는 견고한 백업 플레이트를 반드시 설치해야 합니다. 백업 플레이트가 없으면, 파열 시 탄소 섬유의 최상층이 박리됩니다.
티타늄 가공용 추천 초경 드릴 제품군
시작할 때 티타늄 전용 드릴이 꼭 필요한 것은 아닙니다. 위에서 언급한 회전 속도와 이송 속도는 적절한 형상을 갖춘 모든 초경 드릴에 적용됩니다. 하지만 티타늄 양산 작업(한 번에 50개 이상의 구멍 가공)을 수행하는 경우, 제조사별 전용 제품군은 해당 소재에 최적화된 형상과 코팅이 적용되어 있습니다.
케나메탈 KSEM 모듈형 드릴
교체 가능한 초경 인서트 블레이드를 갖춘, 직경 12.5–101.6 mm를 커버하는 모듈식 시스템입니다. ISO S 재질군(티타늄, HRSA)의 등급은 KC7315로, 초미세 입자 초경 기판 위에 TiAlN 기반의 PVD 다층 코팅이 적용되어 있습니다. ISO S 그룹에 권장되는 가공 조건: 50–80 m/min (165–260 SFM), 직경에 따라 0.09–0.20 mm/rev. 모듈식 설계 덕분에 드릴 전체를 교체할 필요 없이 블레이드만 교체할 수 있으며, 이는 각 드릴의 가격이 소형 솔리드 카바이드 드릴보다 훨씬 비싼 대구경 티타늄 가공 분야에서 특히 중요합니다.
샌드빅 코로만트 코로드릴 860-SM
직경 3–16 mm의 솔리드 카바이드 드릴로, 티타늄(ISO S 재질) 전용 “-SM” 형상을 적용했습니다. 내부 냉각수 통로가 있으며, 외각부의 치핑을 줄이기 위한 모서리 보강 구조와 구멍 벽면의 안정성을 높이기 위해 최적화된 이중 마진을 갖추고 있습니다. 안정적인 가공 조건에서 리밍 공정 없이 H8–H9 구멍 공차를 달성합니다. 설계 사양상 70–80 bar (1,015–1,160 PSI)의 관통식 냉각이 적용됩니다.
Guhring RT 100 T (6513 시리즈)
30×D까지 가공 가능한 티타늄 및 스테인리스강용 심공 드릴. TiAlN 코팅, 135° 선단각, 통냉각 방식 기본 적용. 칩 배출이 가장 큰 과제인 ISO S 및 M 재질의 심공 가공을 위해 특별히 설계되었습니다. 30×D라는 성능은 탁월합니다. 대부분의 경쟁사 제품은 티타늄 전용 솔리드 카바이드 드릴의 경우 최대 10×D에 그칩니다.
Guhring RT 100 US (5741 시리즈)
구링(Guhring)의 나노-A 코팅(경도 약 4,500 HV의 나노 구조 AlTiN 변형체)이 적용된 표준 깊이(3×D) 티타늄 및 스테인리스 드릴. 140° 절삭각, 내부 냉각수 공급 없음(외부 냉각 방식). 나노-A 코팅은 두꺼운 PVD 코팅에서 발생하는 절삭날 반경 손실 없이 뛰어난 열 보호 기능을 제공합니다.
Mikron Tool PDC 및 ADC 시리즈
미크론(Mikron)의 티타늄 전용 마이크로 드릴 제품군(직경 1–6.35 mm)은 두 가지 형상 변형을 갖추고 있습니다. 상업용 순수 티타늄(CP) 등급용 PDC(분당 45 m, CP Grade 4 기준 0.030 mm/rev, 의료용 뼈 고정판 가공 시 2,200홀의 공구 수명 기록)용 PDC와, Grade 5를 포함한 티타늄 합금용 ADC(60 m/min, 0.020 mm/rev)의 두 가지 기하학적 변형이 있습니다. 이 제품군은 구멍 직경이 6.35 mm 미만인 의료 기기 및 정밀 항공우주 분야에 적합한 선택지입니다.
자주 묻는 질문
티타늄을 드릴로 가공할 때 어떤 절삭 속도를 사용해야 하나요?
이는 합금과 공구 재질에 따라 다릅니다. Ti-6Al-4V(5등급)의 경우 솔리드 카바이드 공구를 사용할 때 160–230 SFM(50–70 m/min)이 표준 범위입니다. 카바이드를 사용하는 상업용 순수 티타늄(1~2급)의 경우, 80–130 SFM이 적절합니다. HSS 드릴링은 속도가 훨씬 더 느리며, 합금에 따라 30–55 SFM 정도입니다. 속도와 적절한 이송 속도를 항상 함께 설정해야 합니다. 저속에서 이송 속도를 너무 느리게 하면 가공 경화가 발생합니다.
티타늄은 왜 드릴링 시 경화 현상이 일어나는 것일까요?
티타늄 드릴링에서 발생하는 경화 현상은 공정의 결과일 뿐, 재료 자체의 필연적인 특성은 아닙니다. 이는 드릴이 한 곳에 머무르거나 마찰을 일으키거나, 칩 로드가 너무 낮은 상태에서 절삭할 때 발생합니다. 티타늄의 육방 밀집 배열 결정 구조는 전위 미끄러짐 시스템이 제한적입니다. 즉, 적절한 칩 형성 없이 표면 근처 층이 소성 변형될 때, 이러한 전위들이 쌓여 표면을 경화시킵니다. 근본적인 원인은 불충분한 이송 속도, 펙 사이클(G83 P-dwell) 중 드릴의 정지, 그리고 수명이 다한 마모된 드릴을 사용하는 것입니다.
티타늄 가공에 TiN 코팅 드릴을 사용할 수 있나요?
아니요. TiN(티타늄 질화물) 코팅은 티타늄 공작물을 드릴링하는 데 사용해서는 안 됩니다. TiN에 포함된 티타늄 성분은 절삭 온도(900°C 이상)에서 티타늄 공작물과 화학적 친화력을 나타내어, 코팅이 공작물 재료에 접착되어 마모를 가속화합니다. 또한 TiN은 약 550°C에서 산화되는데, 이는 Ti-6Al-4V 가공 시 흔히 발생하는 900°C 이상의 절삭 온도보다 낮은 수준입니다. 대신 TiAlN(약 700°C에서 산화) 또는 AlTiN(800–900°C) 코팅이 적용된 초경합금을 사용하십시오.
티타늄을 드릴링할 때 냉각수 압력은 어느 정도가 필요한가요?
티타늄 가공 시 공구 내부를 통한 절삭유 공급에는 최소 1,000 PSI(70 bar)의 압력이 필요합니다. 드릴링 시 발생하는 고온에서는, 증기층을 뚫을 수 있을 만큼 충분한 압력이 가해지지 않으면 절삭유는 절삭면에 도달하기도 전에 기화됩니다. 표준 머시닝 센터용 절삭유(150–400 PSI)는 낮은 절삭 속도에서 매우 얕은 구멍(2×D 미만)에만 적합합니다. 샌드빅의 표준 사양은 티타늄 및 HRSA 드릴링 시 70 bar입니다.
절삭유 없이 티타늄을 드릴로 뚫을 수 있나요?
아니요, 어떤 양산 공정에서도 마찬가지입니다. 티타늄을 건식 드릴링하면 공구 수명이 극도로 짧아지고, 가공 경화, BUE(절삭 부스러기) 발생, 그리고 공작물에 열 손상이 발생합니다. 샌드빅(Sandvik)은 ISO S 재질(티타늄, HRSA)의 경우 건식 드릴링을 “절대 권장하지 않는다”고 명시하고 있습니다. 최소한 플러드 쿨런트 방식을 사용해야 하며, 800–1,000+ PSI의 공구 내통 냉각 방식이 양산 표준입니다.
CP 티타늄과 Ti-6Al-4V를 드릴링할 때의 차이점은 무엇인가요?
상업용 순수 티타늄(1~4등급)은 Ti-6Al-4V보다 가공성이 훨씬 우수합니다. 대략 45–55%의 가공성을 보이는 반면, 5등급의 경우 20% 수준입니다. CP 등급에서는 5등급보다 30–80% 더 빠른 속도로 초경 공구를 사용할 수 있습니다(80–130 SFM 대 160–230 SFM). 또한 CP 티타늄은 동등한 구멍 품질을 얻기 위해 더 낮은 절삭유 압력만으로도 충분합니다. 5등급은 가공이 까다로운 합금인 반면, CP 등급은 난이도 면에서 오스테나이트계 스테인리스강을 드릴링하는 것과 더 유사합니다.
왜 제 드릴은 티타늄을 뚫을 때 자꾸 부러지는 걸까요?
티타늄 가공 시 발생하는 드릴 파손의 대부분은 다음 네 가지 원인 중 하나에서 기인합니다: (1) 이송 속도가 너무 낮음 — 드릴이 절삭이 아닌 마찰을 일으키며, 이로 인해 가공 경화가 발생하여 점점 더 많은 힘이 필요해짐; (2) G83 정지 명령 활성화 — 펙 깊이에서 일시 정지하면 각 펙 작업의 하단부에서 가공 경화가 발생함; (3) 절삭유 압력이 부족하거나 펙 증분 깊이가 너무 깊어 홈에 칩이 쌓임; (4) 부적절한 코팅 — TiN이 티타늄과 화학적으로 결합하여 빌드업 에지를 형성하고, 이로 인해 결국 절삭날이 파손됨.
티타늄 가공 시 펙 드릴링을 언제부터 시작해야 할까요?
티타늄 가공 시 2×D 깊이에서 펙 사이클을 시작하십시오. 사이클 시간을 최소화하고 드웰 위험을 제거하기 위해, 가능한 경우 G83(완전 후퇴) 대신 G73(단거리 후퇴, 칩 분쇄)을 사용하십시오. 첫 번째 펙의 증분 거리는 1×D로, 그 이후의 펙은 0.5×D로, 절삭 종료 직전 마지막 펙은 0.25×D로 설정하십시오. 티타늄 가공 시 G83에서 P-지연(P-dwell)을 절대 사용하지 마십시오.
제 생각: 티타늄 드릴링에서 실제로 중요한 5가지
카펜터 테크놀로지(Carpenter Technology)의 가공 데이터, 케나메탈(Kennametal)과 샌드빅(Sandvik)의 생산 적용 가이드, 그리고 티타늄 드릴링에 관한 동료 심사 문헌을 검토한 결과, 뚜렷한 패턴이 드러납니다. 티타늄 드릴링에 성공한 가공 업체들은 다섯 가지 관행을 공통적으로 따르고 있는 반면, 어려움을 겪는 업체들은 대개 이 중 적어도 하나를 지키지 못하고 있습니다.
1. 속도가 아니라 이송 속도가 가장 중요한 매개변수입니다. 모두가 절삭 속도에만 집착하는데, 이는 속도가 공구를 치명적으로 파손시키는 주된 원인이기 때문입니다. 하지만 칩이 생성될지 열이 발생할지는 이송 속도에 따라 결정됩니다. 이송 속도는 합금 표의 중상위 범위 내에서 유지해야 합니다. 저속에서 낮은 이송 속도를 적용하는 것은 잘못된 조합입니다. 이렇게 하면 드릴이 서서히 가열되어 구멍이 경화될 뿐입니다.
2. 냉각수 압력이지, 냉각수 양이 아닙니다. 가공 기계가 공구를 통해 800+ PSI 이상의 압력을 공급할 수 없다면, 어떤 드릴을 구입하든 드릴링 성능은 더 이상 향상되지 않을 것입니다. 표준 머시닝 센터에 고압 절삭유 공급 장치(HPU)를 장착하는 것은 티타늄 가공을 시작하는 공장에서 투자 대비 수익률(ROI)이 가장 높은 공구 투자입니다.
3. 펙 사이클에서 지체 시간을 없애세요. G83 프로그램을 열어 티타늄 가공 작업에서 ‘P’로 시작하는 모든 단어를 삭제하십시오. 이 한 가지 변경만으로도 티타늄 펙 드릴링 시 발생하는 드릴 파손의 상당 부분을 방지할 수 있습니다.
4. 공구의 수명은 생각보다 짧습니다. Ti-6Al-4V 가공 시, 양산 환경에서 초경 드릴의 교체 주기는 약 40~60홀 정도로 계획하십시오. 부하 급증이나 구멍 직경이 규격보다 커지는 등의 초기 이상 징후는 드릴의 측면 마모가 0.3mm 임계치를 넘어섰음을 의미합니다. 그 지점에 도달하기 전에 미리 교체를 진행하십시오.
5. 티타늄을 TiN으로 표기하는 것은 잘못된 것입니다. 작업대를 확인해 보세요. 티타늄 가공용으로 지정된 TiN 코팅 드릴이 있다면, 이를 TiAlN 또는 AlTiN 코팅 드릴로 교체하십시오. 이는 화학적 원리에 기인한 근본적인 문제이므로, 아무리 절삭 속도나 이송량을 조정해도 잘못된 코팅의 문제를 상쇄할 수는 없습니다.
