G96 주속 일정 제어와 G97·G50: 단면 가공에서 회전수가 변하는 원리
선반의 G96 주속 일정 제어가 X 지름에 따라 회전수를 바꾸는 계산, G50 최고 회전수 제한이 필요한 이유, 나사·드릴에서 G97로 돌아가야 하는 경우를 단면 가공 예제로 설명합니다.
절삭 속도는 회전수가 아니라 표면 속도
공구 카탈로그의 권장 조건은 보통 절삭 속도 V(m/min)로 나옵니다. 공구 날 끝을 소재 표면이 1분에 몇 미터 지나가는지를 뜻합니다. 같은 회전수라도 지름이 크면 표면은 빨리, 작으면 느리게 지나갑니다. 회전수 N과의 관계는 V = π × D × N ÷ 1000입니다.
외경을 일정한 지름으로 깎을 때는 회전수를 고정해도 V가 변하지 않지만, 정면 가공처럼 X가 계속 줄어드는 작업에서는 V가 계속 떨어집니다. 중심 쪽 표면이 거칠고 바깥쪽과 색이 다른 정면은 대개 이 때문입니다.
G96: 제어기가 회전수를 계속 다시 계산
G96 S200은 “절삭 속도를 200m/min으로 유지하라”는 명령입니다. 제어기는 공구의 현재 X 위치(지름)를 읽어 N = 1000 × 200 ÷ (π × D)를 실시간으로 계산하고 주축 회전수를 바꿉니다. Ø60에서는 약 1,061rpm, Ø20에서는 약 3,183rpm이 됩니다.
이때 X 지름은 공구 날끝 기준이므로 공구 형상 보정과 작업 원점이 정확해야 계산도 정확합니다. X 원점이 실제 주축 중심과 어긋나 있으면, 프로그램이 Ø10이라고 믿는 위치가 실제로는 Ø14일 수 있고 회전수도 그만큼 틀립니다.
| 현재 지름 | G96 S200 계산 회전수 | G50 S2500 적용 후 |
|---|---|---|
| Ø60 | 약 1,061rpm | 1,061rpm |
| Ø40 | 약 1,592rpm | 1,592rpm |
| Ø25 | 약 2,546rpm | 2,500rpm |
| Ø10 | 약 6,366rpm | 2,500rpm |
| Ø0 (중심) | 무한대 | 2,500rpm |
G50 최고 회전수 제한이 반드시 필요한 이유
표에서 보듯 지름이 0에 가까워지면 계산 회전수는 끝없이 커집니다. 제한이 없으면 주축은 기계 최고 회전수까지 올라가고, 척의 그립력은 원심력 때문에 회전수가 높을수록 약해집니다. 큰 소재를 약한 그립으로 고속 회전시키면 소재가 튀어나올 위험이 있습니다.
그래서 G96을 쓰기 전에 G50 S2500처럼 최고 회전수를 지정합니다. 이 값은 공구가 아니라 척, 조, 소재 크기와 무게로 정합니다. 긴 봉재가 주축 뒤로 튀어나와 있다면 더 낮게 잡아야 합니다.
예제 경로
정면을 X62.에서 X-0.8까지 깎는 동안 회전수는 약 1,027rpm에서 출발해 Ø25 근처부터 2,500rpm 상한에 붙습니다. 중심을 약간 넘긴 X-0.8은 공구 노즈 반경 때문에 중심에 작은 돌기가 남는 것을 막기 위한 값입니다. 그림에서는 경로만 보이지만, 정면 구간 내내 회전수가 바뀌고 있다는 점을 떠올리며 보세요.
G96 S200으로 Ø60 정면을 중심까지 깎고 Ø56 외경 선삭 후 G97로 전환
O3005
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G50 S2500
G96 S200 M03
G00 X62. Z0.2
G01 X-0.8 F0.12
G00 Z2.
X56.
G01 Z-30. F0.2
G00 X62. Z2.
G97 S800
G00 X100. Z100.
M30위 그림은 이 프로그램을 CNC Path Analyzer로 해석한 결과입니다 (직선 절삭 2 구간, 급속 4 구간).
G97로 돌아가야 하는 작업
- 나사 절삭: G76이나 G92 나사는 패스마다 같은 위치에서 나선이 시작돼야 합니다. 회전수가 변하면 나사산이 어긋나므로
G97 S_고정 회전수를 씁니다. - 센터 드릴·드릴·탭: 공구가 X0(중심)에 있으므로 G96이면 즉시 최고 회전수가 됩니다. 드릴 조건에 맞는 회전수를 G97로 직접 지정합니다.
- 공구 교환 위치로 크게 이동할 때: X가 큰 값으로 가면 G96은 회전수를 떨어뜨리고, 다시 들어오면 올립니다. 불필요한 가감속을 줄이려고 교환 전에 G97로 바꾸는 경우가 많습니다. 예제의
G97 S800이 그 예입니다.
도구가 계산한 가공 시간의 한계
회전당 이송(G99)과 G96을 함께 쓰면 분당 이송 속도도 회전수에 따라 바뀝니다. CNC Path Analyzer의 가공 시간은 지원되는 조건에서 이 변화를 반영한 참고값이며, 실제 주축 가감속 시간은 포함하지 않습니다. 이송 단위는 G98·G99 이송 단위에서 이어집니다.