Invar 36 가공을 위한 속도, 이송, 공구 수명

작성 Invar Machining editorial team· 수정일 2026년 9월 26일

전형적인 Invar 36 가공 파라미터는 304 스테인리스와 비슷한 수준입니다. 코팅 카바이드 밀링은 30 ~ 60 m/min, HSS는 15 ~ 25 m/min, 이송은 엣지가 항상 실제 칩을 떠내도록 충분히 높게, 절삭유는 절삭부에 직접 향하게 합니다. 이 합금은 점성이 있고 가공경화가 잘 일어나며, 프로그램이 이에 맞춰져 있지 않으면 엣지에 부담을 줍니다. 아래 표는 업체가 실제로 관찰하는 공구 수명과 마감에 맞춰 조정하는 출발점이며, 업체 자체의 프로그램이 실제 기준입니다.

Invar 36이 이렇게 거동하는 이유

Invar 36은 약 64 % 철, 36 % 니켈이며 오스테나이트계 스테인리스를 점성 있게 만드는 것과 같은 면심입방 구조를 공유합니다. 어닐링된 경도는 약 70 ~ 80 HRB, 대략 130 ~ 160 HB에 불과하므로 소재 자체는 부드럽고, 문제는 경도가 아닙니다. 이 소재는 무딘 엣지나 가볍게 문지르는 절삭 아래서 빠르게 가공경화되어 다음 패스의 절삭력을 높입니다. 방치하면 채터, 빌트업 엣지, 공구가 닳을수록 오히려 나빠지는 표면 마감으로 이어집니다. 절삭성 등급은 자유절삭강 대비 약 40 ~ 50 % 수준으로 304 스테인리스와 같은 대역입니다.

이 합금은 탄소강보다 열전도율도 낮아 절삭 엣지에서 생긴 열이 잘 빠져나가지 않습니다. 그 열은 공구가 가장 많은 작업을 하는 곳에 집중되며, 이것이 비슷한 경도의 스틸보다 Invar에서 공구 수명이 더 짧은 이유 중 하나입니다. Invar의 철-니켈 성분과 면심입방 구조가 이 거동의 대부분을 설명하며, Invar가 가공경화되는 이유에서 그 메커니즘을 더 깊이 다룹니다.

전형적인 밀링 파라미터

Invar 36 밀링의 핵심은 엣지가 계속 절삭하게 하고, 머무름을 피하고, 다시 절삭되기 전에 칩을 치워내는 것입니다. 전형적인 출발점은 다음과 같습니다.

작업	공구 소재	속도, m/min	날당 이송, mm	깊이 참고
황삭, 측면 밀링	코팅 솔리드 카바이드, AlTiN 계열	30 ~ 60	0.05 ~ 0.10	축 방향 최대 1x 지름, 반경 방향 지름의 25 ~ 40 %
황삭, HSS	HSS-Co (M42 등급)	15 ~ 25	0.04 ~ 0.08	축 방향 0.5x 지름, 반경 방향은 더 얕게
정삭	코팅 솔리드 카바이드	40 ~ 70	0.03 ~ 0.06	축 방향 0.2 ~ 0.5 mm, 반경 방향 0.1 ~ 0.3 mm, 응력 제거 후
페이스 밀링	인덱서블 카바이드, 양각 레이크	40 ~ 70	0.08 ~ 0.15	축 방향 0.5 ~ 2 mm, 얇은 플레이트에서는 풀 인게이지먼트 피함

클라임 밀링이 일반적인 선택인데, 칩 두께가 절삭 내내 줄어들게 하여 가공경화를 유발하는 얇고 문지르는 칩으로 톱니가 시작하지 않도록 해주기 때문입니다. 포켓에서는 작은 반경 방향 스텝과 전체 축 방향 깊이를 갖는 트로코이달 또는 다이나믹 툴패스가 하중과 열을 칩에 일정하게 유지시킵니다. 전략 선택은 Invar 밀링 전략에서 다룹니다.

전형적인 선삭 파라미터

견고한 CNC 선반에서 카바이드 공구를 쓸 때 업체는 4140 스틸보다 낮은 표면 속도로 Invar 36을 절삭하며, 공구가 문지르지 않고 절삭하도록 이송을 선택합니다. 전형적인 출발점은 다음과 같습니다.

작업	공구 소재	속도, m/min	이송, mm/rev	깊이 참고
황삭	코팅 카바이드 인서트, 양각 칩 브레이커	40 ~ 70	0.15 ~ 0.30	1 ~ 3 mm, 가공경화된 단차를 피하기 위해 깊이 일정 유지
황삭, HSS	HSS-Co	15 ~ 25	0.10 ~ 0.20	1 ~ 2 mm
정삭	코팅 카바이드, 날이 선 노즈	60 ~ 90	0.05 ~ 0.15	0.2 ~ 0.5 mm, 응력 제거 후
파팅 및 그루빙	카바이드, 좁은 칩 브레이커	30 ~ 50	0.05 ~ 0.10	그루브 안쪽으로 절삭유, 이송은 최소 칩 이하로 내려가지 않게

선삭에는 자체 함정이 있는데, 인서트가 끊어주지 않으면 긴 칩이 부품과 척을 휘감습니다. 이송 범위에 맞춘 칩 브레이커가 범용 브레이커보다 일반적으로 더 나은 해결책입니다. Invar CNC 선삭에서 렌즈 셀, 스페이서 등 원형 부품을 더 자세히 다룹니다.

전형적인 드릴링 및 탭핑 파라미터

구멍에서 가공경화가 가장 심하게 나타나는데, 너무 가볍게 펙(peck)하거나 바닥에서 머무는 드릴이 다음 펙이나 탭이 뚫고 지나가야 하는 단단한 표피를 만들기 때문입니다. 전형적인 출발점은 다음과 같습니다.

작업	공구 소재	속도, m/min	이송	깊이 참고
드릴링	HSS-Co 트위스트 드릴, 130° ~ 135° 스플릿 포인트	10 ~ 15	지름에 따라 상승, 0.05 ~ 0.12 mm/rev	1x 지름 펙, 칩 제거를 위한 완전 후퇴
드릴링	스루쿨란트 솔리드 카바이드 드릴	30 ~ 50	0.08 ~ 0.15 mm/rev	스루쿨란트로 더 깊은 펙 또는 펙 없이
리밍	카바이드 또는 HSS-Co 리머	8 ~ 15	0.15 ~ 0.30 mm/rev	0.1 ~ 0.2 mm 남기고, 플러드 절삭유
탭핑, 절삭형	HSS-E 스파이럴 플루트, TiN 또는 TiCN	3 ~ 6	피치	65 ~ 70 % 나사, 크기 대역의 큰 쪽으로 드릴
탭핑, 성형형	HSS-E 폼 탭	5 ~ 10	피치	더 큰 예비 구멍, 연성 합금이라 성형에 적합, 오일 또는 고윤활성 절삭유
스레드 밀링	솔리드 카바이드 스레드밀	25 ~ 40	0.03 ~ 0.05 mm/tooth	블라인드 홀과 M6 이상에 선호, 탭 파손 위험 없음

Invar에서 탭이 멈추면 탭뿐 아니라 부품까지 잃는 경우가 많아, 많은 업체가 가능한 곳은 스레드 밀링을 하고 반복 조립되는 구멍에는 스레드 인서트를 지정합니다. Invar 드릴링 및 탭핑과 Invar용 스레드 인서트를 참고하세요.

공구 마모와 가공경화

Invar 36에서 공구 마모는 일정한 패턴을 따릅니다. 날이 선 엣지는 한동안 깨끗하게 절삭합니다. 무뎌지기 시작하면 문지르기 시작하고, 그 문지름이 표면을 가공경화시키며, 경화된 표면이 마모를 가속하여 곧 엣지가 사라집니다. 곡선은 평평하다가 급격히 떨어지므로, Invar를 꾸준히 가공하는 업체는 눈에 보이는 파손까지 쓰기보다 일정에 따라 공구를 교체합니다.

Invar에서는 스틸보다 세 가지 선택이 더 중요합니다.

• 날이 선 양각 엣지. 음각이거나 크게 호닝된 엣지는 절삭하기 전에 문지르며, 그 문지름이 표면을 경화시킵니다.
• 니켈 합금에 맞춘 코팅. AlTiN과 유사한 내열 코팅이 대부분의 업체 경험상 일반 TiN보다 낫습니다. 코팅의 엣지 호닝이 너무 크다면 무코팅 날이 선 카바이드가 정삭에 더 나은 선택일 수 있습니다.
• 이송에 맞춘 칩 브레이커. Invar는 길고 가느다란 칩을 만들며, 형상이 이를 끊어주지 않으면 공구나 부품을 휘감습니다.

가장 자주 잘못 설정되는 것이 이송입니다. “마감을 더 좋게 하려고” 날당 0.02 mm로 정삭하면 Invar에서는 반대 효과가 나는데, 엣지가 경화된 표피 아래로 들어가지 못하고 문지르기 때문입니다. 칩을 엣지 반경보다 위로, 카바이드 정삭 공구는 대략 날당 0.03 mm 이상으로 유지하고, 마감은 가벼운 칩이 아니라 날이 선 공구와 견고한 셋업에서 얻으세요. 가공경화된 층이 부품의 이후 안정성에 무엇을 의미하는지는 Invar가 가공경화되는 이유와 Invar 가공 부품의 응력 제거에서 다룹니다.

절삭유와 칩 관리

일반적인 작업 영역이 아니라 절삭 엣지에 직접 향하는 플러드 절삭유는 열을 제거하고 가느다란 칩의 재절삭을 막아줍니다. 드릴링과 깊은 포켓에서의 스루스핀들 절삭유도 같은 목적을 합니다. 열이 절삭부에서 빨리 빠져나가지 않으면 공구와 부품에 남기 때문입니다. 스틸보다 농도를 높인 에멀전이나 탭핑 및 성형용 고윤활성 오일이 전형적입니다. 건식 절삭과 최소량 윤활은 황삭에서는 가능하지만 정삭에서는 거의 쓰지 않는데, 절삭 중 부품의 열적 팽창이 중요하기 때문입니다. 선택 기준은 Invar용 절삭유 전략에서 다룹니다.

칩 제거는 나중에 생각할 일이 아니라 셋업 단계에서 고려할 사항입니다. 칩을 치우기 위해 멈추거나, 한 번에 뚫는 대신 더 깊은 구멍을 펙으로 나누는 프로그램은 공구 수명을 줄이는 재절삭을 피합니다. 이 합금은 강자성체라 미세한 칩이 부품과 지그에 붙으므로, 셋업 사이의 세정도 공정의 일부입니다.

예시: 가상의 12 mm 카바이드 엔드밀 출발점

두께 25 mm인 가상의 Invar 36 장착 플레이트를 예로 들어 봅시다. 견고한 수직 머시닝센터에서 플러드 절삭유와 4날 AlTiN 코팅 솔리드 카바이드 12 mm 엔드밀로 포켓을 가공하며, 응력 제거 전에 황삭하고 이후에 정삭합니다. 값은 전형적인 출발점이며 프로그램이 아닙니다.

황삭. 대역 중간인 표면 속도 45 m/min을 선택합니다. 스핀들 속도는 속도 곱하기 1000 나누기 파이 곱하기 지름입니다: 45 × 1000 / (3.1416 × 12) = 약 1190 rpm, 그러니 1200 rpm으로 합니다. 날당 이송 0.08 mm. 테이블 이송은 날당 이송 곱하기 날 수 곱하기 rpm입니다: 0.08 × 4 × 1200 = 384 mm/min, 약 380 mm/min. 축 방향 깊이 12 mm(1x 지름), 반경 방향 스텝 3.6 mm(지름의 30 %), 다이나믹 툴패스로 클라임 밀링. 소재 제거율은 약 12 × 3.6 × 384 = 16,600 mm3/min, 즉 16.6 cm3/min입니다. 정삭 패스를 위해 벽과 바닥에 0.5 mm를 남긴 뒤 부품을 응력 제거로 보냅니다.

정삭. 로 작업 후 새 공구로 진행합니다. 표면 속도 55 m/min은 약 1460 rpm, 1450 rpm으로 합니다. 날당 이송 0.05 mm는 0.05 × 4 × 1450 = 290 mm/min을 줍니다. 바닥은 축 방향 0.3 mm, 벽은 반경 방향 0.2 mm로 두 패스에 걸쳐 0.5 mm의 여유를 제거합니다. 칩이 엣지 반경 위로 유지되므로 공구가 끝까지 절삭하며, 바닥 마감은 느린 이송이 아니라 날이 선 엣지에서 나옵니다.

패스	rpm	이송, mm/min	축 방향 깊이, mm	반경 방향 깊이, mm
황삭	1200	380	12	3.6
정삭	1450	290	0.3	0.2

여기서부터 업체가 조정합니다. 칩이 청색으로 나오고 엣지가 크레이터링되면 이송을 만지기 전에 속도를 10 ~ 15 % 낮춥니다. 벽에서 문질러진 광택 밴드가 보이면 이송을 낮추지 않고 올립니다. 코너에서 채터가 나면 반경 방향 스텝을 낮추고 공구에 더 큰 코너 반경을 씁니다.

RFQ에 의미하는 것

이 내용이 도면에 직접 나타나지는 않지만, 왜 Invar 36 견적에 같은 형상의 스틸 부품보다 더 많은 기계 시간이 들어가는지 설명해 주며, 이는 Invar 36 부품이 비싼 이유에서 다룹니다. 또한 Invar 경험이 있는 업체가 절삭 전략을 확정하기 전에 공차를 물어보는 이유이기도 합니다. 정밀한 마감이나 엄격한 위치가 필요한 부품은 단순히 맞춤만 필요한 부품보다 응력 제거 후 더 느린 정삭 패스를 받습니다. 이 순서는 Invar 36 가공 페이지에 정리되어 있습니다.

파라미터를 정하는 것은 업체의 일입니다. 여러분의 일은 업체가 이를 선택할 수 있도록 필요한 정보를 주는 것입니다: 합금과 규격(예를 들어 ASTM F1684에 따른 Invar 36), 열처리 순서 또는 “업체 추천에 맡김”, 중요 면의 표면 마감, 기능을 좌우하는 공차, 공구를 제한하는 얇은 벽이나 깊은 포켓입니다. 형상에 접근하기 어렵거나 지그 잡기가 까다롭다면 알려주세요. Invar를 꾸준히 가공하는 업체는 종종 패스를 늘리지 않고도 공차를 유지할 수 있는 순서를 제안할 수 있습니다.

RFQ 양식으로 도면을 보내주시면, 이미 이런 파라미터로 작업하는 업체와 매칭해 드려 견적이 추측이 아니라 실제 절삭 시간을 반영하게 됩니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

• Wikipedia, Invar
• ASTM F1684, Standard Specification for Iron-Nickel and Iron-Nickel-Cobalt Alloys for Low Thermal Expansion Applications

이 가이드의 수치는 참고용으로 제시된 전형적인 핸드북 값입니다. 실제 판단은 해당 열처리 로트의 재질증명서와 귀사 형상에 대한 업체의 견적을 기준으로 하시기 바랍니다.

이어서 읽기

• Invar 가공 공차: 업체가 유지할 수 있는 수준과 그 비용 · 공정
• Invar 가공 부품의 응력 제거: 업체는 언제, 어떻게 하는가 · 공정
• 실제로 Invar를 가공해 본 업체를 찾는 방법 · 업체 선택
• Invar 36 vs Kovar vs Super Invar: 어떤 합금을 선택해야 하나 · 소재

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