CNC 가공 시간 계산: 절삭 거리, 이송, 급속, 비절삭 시간을 나눠 견적하기
선반 외경 2패스 예제로 절삭 시간 = 거리 ÷ 분당 이송 계산, 회전당 이송 환산, 급속 이동과 공구 교환 같은 비절삭 시간, 시뮬레이션 시간과 실제 사이클 타임이 다른 이유를 설명합니다.
견적의 기본 공식
가공 시간 계산의 출발점은 단순합니다. 절삭 시간(분) = 절삭 거리(mm) ÷ 분당 이송(mm/min). 회전당 이송으로 적힌 프로그램이라면 먼저 분당 이송 = F(mm/rev) × S(rpm)로 바꿉니다. 여기에 급속 이동, 공구 교환, 주축 가감속, 절삭유·도어 같은 보조 동작 시간을 더하면 사이클 타임이 됩니다.
견적을 틀리게 만드는 것은 대부분 공식이 아니라 빠뜨린 항목입니다. 절삭 시간만 계산해 견적을 내면 실제보다 짧게 나오는 것이 보통이고, 작은 부품일수록 비절삭 시간의 비중이 커집니다.
예제 프로그램
S1000, F0.25로 Ø50과 Ø46 외경을 각각 62mm씩 두 번 선삭
O3008
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G97 S1000 M03
G00 X52. Z2.
G01 X50. F0.25
Z-60.
G00 X54. Z2.
X46.
G01 Z-60. F0.25
G00 X100. Z100.
M30위 그림은 이 프로그램을 CNC Path Analyzer로 해석한 결과입니다 (직선 절삭 3 구간, 급속 3 구간).
예제 절삭 시간 직접 계산
선반의 X 이동 거리는 지름 차이의 절반이라는 점에 주의하세요. X52에서 X50으로의 진입은 프로그램상 2mm지만 공구는 1mm만 움직입니다. 또한 Z2에서 출발하므로 소재 정면 앞 2mm의 공기 절삭도 절삭 시간에 포함됩니다. 접근 여유는 안전을 위해 필요하지만, 수백 개를 반복하는 양산에서는 이 몇 mm가 누적되어 의미 있는 시간이 됩니다.
| 구간 | 거리 | 분당 이송 | 시간 |
|---|---|---|---|
G01 X50. 진입 | 지름 2mm → 반경 1mm | 0.25 × 1000 = 250 | 약 0.24초 |
Z-60. 1패스 | 62mm (Z2 → Z-60) | 250 | 약 14.9초 |
G01 Z-60. 2패스 | 62mm | 250 | 약 14.9초 |
| 합계 | 약 125mm | - | 약 30초 |
급속 이동 시간
급속은 기계 최대 속도로 움직이지만 0초가 아닙니다. 급속 속도가 분당 20m인 선반에서 예제의 급속 이동 거리를 합하면 200mm 남짓이고, 순수 이동 시간은 1초 미만입니다. 하지만 축마다 가속·감속 구간이 있어 짧은 급속 이동을 여러 번 하면 실제 시간은 계산보다 훨씬 길어집니다. 짧은 이동이 많은 드릴 패턴이나 펙 사이클에서 차이가 특히 큽니다.
견적에서 자주 빠뜨리는 시간
- 공구 교환: 터렛 인덱싱이나 ATC 한 번에 보통 수 초가 걸립니다. 공구가 열 번 바뀌는 프로그램이라면 이것만 수십 초입니다.
- 주축 가감속: 정지에서 3,000rpm까지, 정회전에서 역회전으로 바뀌는 탭 사이클처럼 회전수가 크게 바뀔 때마다 시간이 듭니다.
- G96 회전수 변화: 주속 일정 제어로 지름이 바뀌면 회전수가 따라 바뀌며, 회전당 이송의 분당 속도도 함께 바뀝니다. 단면 가공 시간은 고정 회전수 가정보다 짧아지거나 길어질 수 있습니다.
- 코너 감속: 짧은 블록이 이어지는 윤곽이나 CAM 출력은 모서리마다 감속해 프로그램된 F에 도달하지 못합니다.
- 소재 교체와 측정: 프로그램 밖의 시간이지만, 실제 시간당 생산량을 결정합니다.
시뮬레이션 시간을 쓰는 법
CNC Path Analyzer는 지원되는 블록의 거리와 이송, 회전수를 이용해 참고 가공 시간을 계산합니다. 가감속과 공구 교환 시간은 기계마다 다르므로 포함하지 않습니다. 그래서 이 값은 실제 사이클 타임의 하한에 가깝다고 보는 것이 맞습니다.
실무에서 쓸 만한 방법은 같은 설비에서 실제로 잰 사이클 타임과 계산값의 비율을 한 번 구해 두는 것입니다. 예를 들어 비슷한 부품에서 계산 3분, 실측 3분 40초였다면 보정 계수 약 1.22를 다음 견적에 곱해 볼 수 있습니다. 부품 종류(짧은 이동이 많은지, 긴 절삭이 많은지)가 비슷할수록 이 계수가 잘 맞습니다.
가공 시간을 줄이려면 먼저 확인할 점
계산을 해 보면 시간이 어디에 쓰이는지 보입니다. 절삭 시간이 대부분이라면 절삭 조건과 패스 수(G71과 G72 선택 같은)를, 비절삭 시간이 크다면 공구 순서, 접근 여유, 급속 경로를 먼저 봅니다. 빠른 이송보다 불필요한 이동을 없애는 쪽이 안전하면서도 효과가 큰 경우가 많습니다.