3대 가공법: 선반, 밀링, 드릴링 비교 (Comparison of 3 Major Machining Methods: Lathe, Milling, Drilling)

대학교 교과서에서는 선반, 밀링, 드릴링을 각각의 고유한 동작 원리로 구분하여 설명합니다. 선반은 공작물이 회전하고 공구가 이송하며, 밀링은 공구가 회전하고 공작물이 이송한다고 정의하죠.

하지만 제가 현장에서 수십 년간 부품을 만들어오면서 깨달은 핵심은 동작 방식보다 어떤 형상을 만들어내는가에 있습니다. 선반은 회전 대칭형 부품(축, 원통)을 만들 때 절대적으로 유리하며, 밀링은 복잡한 평면이나 곡면을 깎아낼 때 사용합니다.

드릴링은 이 두 가지 가공으로는 구현하기 어려운 정확한 지름과 깊이를 가진 구멍을 뚫는 데 특화되어 있습니다. 이 세 가지 가공법의 특징을 명확히 이해해야만 부품의 도면 공차(公差)와 경제성을 동시에 만족시킬 수 있습니다.

📘핵심 요약

3대 가공법의 근본적인 차이는 ‘회전하는 공작물’ (선반), ‘회전하는 공구’ (밀링), ‘고정된 위치에 구멍을 생성’ (드릴링)으로 요약됩니다. 특히 도면상에서 요구하는 동심도나 평행도와 같은 기하 공차를 맞추기 위해서는 이들 가공법의 특징을 정확히 파악해야 합니다.

2. 3대 기본 가공법 비교 분석

선반, 밀링, 드릴링은 사용하는 공작 기계, 주요 가공 대상, 그리고 달성 가능한 정밀도 수준에서 큰 차이를 보입니다. 특히 대량 생산 시의 생산성과 특수 공구의 사용 여부가 중요합니다.

구분 (Factor)	🌀 선반 (Lathe)	🔪 밀링 (Milling)	🔩 드릴링 (Drilling)
주운동 (Main Motion)	공작물 회전	공구 회전	공구 회전
이송 운동 (Feed)	공구의 직선 이동 (길이/지름 방향)	공작물의 직선 이동 (X, Y, Z축)	공구의 수직 이동 (Z축 진입)
사용 공구 (Tool)	바이트 (Byte) 단인 공구 (Single Point)	엔드밀, 페이스커터 다인 공구 (Multi Point)	드릴 비트 (Drill Bit) 트위스트 드릴
주요 가공 형상	원통, 나사, 테이퍼, 중공축 (Shaft)	평면, 홈, 기어, 복잡한 3차원 형상	구멍 (Hole), 탭 기초 구멍
대표 생산품	자동차 축, 볼트, 피스톤 로드	엔진 블록, 금형, 브라켓, 플레이트	PCB 기판 구멍, 볼트 체결 홀

3. 선반 가공의 장단점

선반 가공의 가장 큰 장점은 회전 대칭체를 높은 정밀도로 빠르게 가공할 수 있다는 점입니다. 베어링 축이나 실린더 로드처럼 외경과 내경의 동심도가 중요한 부품에 최적입니다.

또한 공구가 단순한 바이트 형태이므로 공구 제작 비용이 저렴하고 칩 배출이 용이합니다. 단점은 오직 회전체만 가공할 수 있어 사각 형태나 불규칙한 형상에는 적용이 어렵다는 것입니다. 공작물을 길게 가공할 때는 떨림(채터링)이 발생하기 쉬워 안정적인 지지대가 필수적입니다.

💡현장 전문가의 팁

긴 축을 선반으로 가공할 때 채터링(공구 떨림)을 방지하는 것이 핵심입니다. 초심자들은 단순히 절삭 깊이를 줄이지만, 더 중요한 것은 이송 속도(F)와 주축 회전수(S)의 균형입니다. 공구 오버행(돌출부) 길이를 최소화하고, 절삭유를 충분히 사용하여 진동 주파수를 분산시키면 표면 거칠기를 크게 개선할 수 있습니다.

4. 밀링 가공의 장단점

밀링 가공은 평면, 경사면, 곡면 등 거의 모든 복잡한 형상을 가공할 수 있는 유연성이 최대 장점입니다. 특히 CNC 밀링 머신을 사용하면 3축, 5축 제어를 통해 금형이나 복잡한 기계 부품 제작에 필수적으로 사용됩니다.

다만, 공구가 다날 커터이므로 공구 파손 시 전체 인선이 영향을 받고, 절삭 시 발생하는 발열이 커서 열변형 관리에 주의해야 합니다. 또한 선반 가공에 비해 공구 교체 및 프로그램 설정 시간이 길어 단일 부품 생산성은 상대적으로 낮을 수 있습니다.

5. 드릴링 가공의 장단점

드릴링 가공은 구멍을 뚫는 데 가장 빠르고 효율적인 방법입니다. 특히 관통 구멍이나 간단한 깊이의 구멍을 뚫는 작업에서는 다른 가공법이 따라올 수 없는 생산성을 보여줍니다.

하지만 드릴링의 단점은 정밀도가 비교적 낮다는 점입니다. 드릴 비트 자체의 편심이나 공구 흔들림 때문에 구멍의 위치 정밀도나 지름 정밀도가 밀링이나 보링에 비해 떨어집니다. 따라서 높은 정밀도가 요구될 경우, 드릴링 후 리머나 보링 바를 이용한 후가공이 필수적입니다.

⚠️주의사항

드릴링 시에는 초기 칩 배출이 원활하지 않으면 드릴 비트 끝이 과열되어 날 끝이 쉽게 마모됩니다. 또한, 특히 깊은 구멍(L/D 비율이 3 이상)을 가공할 때는 주기적으로 공구를 빼서 칩을 제거하고 충분한 절삭유를 공급해야 합니다. 그렇지 않으면 구멍 벽면에 손상이 가거나 공구 파손으로 이어집니다.

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📝 마치며

선반, 밀링, 드릴링은 기계 제작의 알파이자 오메가입니다. 신입 엔지니어라면 이 세 가지 공정을 단순히 기계의 종류가 아니라, 내가 만들고자 하는 부품의 형상과 요구되는 정밀도에 따라 선택하는 도구로 이해해야 합니다. 예를 들어, 베어링이 끼워지는 축이라면 선반을, 체결 구멍이 있는 플레이트라면 밀링과 드릴링을 복합적으로 사용하는 설계 능력을 키우는 것이 중요합니다. 기본적인 절삭 원리를 숙지하고 공차표(ISO IT 등급)와 연계하여 최적의 가공법을 선택하는 연습을 계속해 나가시길 바랍니다.