🚀 선삭 절삭 속도 계산기 & 시뮬레이터
- 공작물 외경 직경(D) 지정: 회전 선삭할 환봉형 소재의 지름(10mm ~ 250mm)을 설정합니다.
- 주축 스핀들 회전수(N) 설정: 선반 헤드스톡의 회전 속도(100 ~ 4000 RPM)를 입력합니다.
- 바이트 이송속도 및 노즈 반경(R) 정의: 한 회전당 가공 인서트의 축방향 이동 이송속도(mm/rev)와 절삭 팁 모서리부의 코너 둥글기 노즈 알(mm)을 조절합니다.
- 가공 진행 및 조도 모니터링: 바이트가 진입해 외경을 깎아내며 나선 칩(Chip)을 배출하는 실시간 연동 과정과 표면 마이크로 조도 프로파일 변화를 분석합니다.
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1. 원주 절삭 속도(V_c)와 스핀들 회전 속도(N)의 상관 공식
선삭(Turning) 가공에서 절삭 속도(Cutting Speed, V_c)는 절삭 바이트 팁과 닿는 공작물 원주면의 접선 주속도(tangential speed)를 가리킵니다.
V_c = (π × D × N) / 1000 [m/min]
여기서 D는 공작물 외경(mm), N은 주축 속도(RPM)입니다. 수식에서 1000으로 나누는 이유는 직경 단위(mm)를 속도 표준 단위인 미터(m)로 맞추기 위한 단위 환산 계수입니다. 주축 속도 N을 역산하는 공식은 다음과 같습니다.
N = (1000 × V_c) / (π × D) [RPM]
2. 피드량과 공구 노즈알(r)에 따른 이론적 표면 거칠기(Ra, Ry)
둥근 반경(노즈 반경, r)을 가진 선반 인서트 바이트가 1회전당 이송량 f로 가공면을 쓸고 지나갈 때, 절삭면에는 나선형 골짜기가 남게 됩니다. 기하학적으로 완벽한 이상적인 표면의 거칠기 수식은 다음과 같습니다.
① 최대 높이 조도 (Peak-to-Valley, R_y / R_max):
R_y = (f² × 10^3) / (8 × r) [μm]
② 중심선 평균 조도 (Arithmetic Average, R_a): 이론적으로 최대 조도의 약 1/4배 수준으로 근사됩니다.
R_a ≈ (f² × 10^3) / (32 × r) [μm]
이론적 조도는 노즈 반경 r이 클수록, 이송속도 f가 느릴수록 감소하여 극도로 미려한 고광택 정밀 다듬질면(Finish face)을 형성하게 됩니다.
3. 칩 제거 배출율(MRR)과 가공 생산 효율
단위 시간당 피삭재의 깎여나가는 체적 가공 효율인 소재 제거율(Material Removal Rate, MRR)은 절입 깊이 a_p를 적용하여 다음과 같이 산출됩니다.
MRR = V_c × f × a_p × 1000 [mm³/min]
가공 능률을 향상하기 위해 MRR을 올릴 경우 소요 동력이 상승하고 공구 온도가 급격히 올라가며 마모 수명이 저하되므로 절삭 변수 간의 균형 설계가 대단히 중요합니다.