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CNC Machining Material Guide: Speeds, Coolant & Tooling for 7 Common Metals

CNC 加工材質指南：7 種常見金屬的切削速度、冷卻策略與刀具選型 · CNC 가공 소재 가이드: 7대 금속의 절삭 속도·절삭유·공구

Published: 2026-07-07 · Written by Z&Z STROTEC

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Cutting Conditions — 7 Common Metals MATERIAL · Vc (m/min) · COOLANT · COATING MATERIALVc (m/min)COOLANTCOATING / INSERT Stainless304 / 31660–120Soluble 10–12%TiAlN / AlCrN TitaniumTi-6Al-4V30–75HP CTS 70bar+Polished carbide / TiAlN Aluminium6061 / 7075300–900+Emulsion / MQLDLC / polished bare Brass黃銅150–300Dry / light solubleUncoated / TiN Copper (pure)紅銅90–240Rich emulsion / oilPolished bare / DLC InconelNi superalloy15–45HP CTSCeramic / CBN / AlCrN Tool SteelD2 / H1345–90Dry+air / coolantAlCrN / multi-layer Ranges are approximate for carbide tooling; actual values vary with grade and machine rigidity. Z&Z STROTEC

Picking the Machine Is Only Half the Job

Profitable machining depends on understanding the metallurgy of your workpiece. From gummy aluminium to heat-resistant Inconel, different materials demand very different strategies. The wrong insert coating or coolant concentration leads to rapid tool failure and scrapped parts. Below is a quick reference for the 7 most common — and most challenging — CNC materials.

1. Stainless Steel (304 / 316)

Notorious for work-hardening (加工硬化) and poor thermal conductivity, so stainless traps heat at the cutting edge.
  • Cutting speed: medium (60–120 m/min)
  • Coolant: high-concentration for maximum lubricity to prevent material tearing
  • Insert: TiAlN or AlCrN coatings that withstand high temperatures
  • Tool: sharp edges with a positive rake; use variable-pitch end mills (不等分割銑刀) to reduce chatter

2. Titanium (Ti-6Al-4V)

Widely used in aerospace and medical implants — very strong but highly reactive to heat, easily welding itself to the tool.
  • Cutting speed: low (30–75 m/min). Going too fast can quickly overheat and damage the tool.
  • Coolant: is essentially mandatory — blast heat and chips away instantly to stop chips igniting or recutting.
  • Insert: uncoated, highly polished carbide, or a specialized TiAlN
  • Tool: very rigid setup, high positive rake, and a large core diameter to resist deflection

3. Aluminium (6061 / 7075)

Soft and highly machinable, but gummy and prone to , where aluminium melts and sticks to the tool.
  • Cutting speed: very high (300–900+ m/min)
  • Coolant: standard emulsion or MQL (minimum quantity lubrication)
  • Insert: DLC coating or highly polished uncoated carbide. (Avoid TiN/TiAlN — aluminium has a chemical affinity for the titanium in the coating and tends to stick.)
  • Tool: 2- or 3-flute end mills with high helix angles (45°+) for chip evacuation

4. Brass

One of the easiest materials to machine — chips break easily and it generates little heat.
  • Cutting speed: high (150–300 m/min)
  • Coolant: dry machining is often possible, or light soluble oil for finish
  • Insert: uncoated carbide or basic TiN
  • Tool: neutral to negative rake. Brass is soft, so a sharp positive rake can "grab" the material and pull the part from the chuck.

5. Copper (pure)

Unlike brass, pure copper is very soft, sticky, and ductile, producing long stringy chips that tangle around the tool.
  • Cutting speed: medium to high (90–240 m/min)
  • Coolant: rich water-soluble emulsion or straight oil for extreme lubricity
  • Insert: highly polished uncoated carbide or DLC to stop copper sticking
  • Tool: the sharpest possible edge with high positive rake to shear cleanly rather than push

6. Inconel (Ni superalloy)

One of the toughest materials to machine. Used in jet engines, it keeps its strength at extreme temperatures and is very abrasive to carbide tools.
  • Cutting speed: very low (15–45 m/min)
  • Coolant: is critical to shatter the tough chips and cool the tool
  • Insert: ceramic inserts (for high-speed turning), CBN, or heavily coated AlCrN carbide
  • Tool: tough micro-grain carbide. Keep a continuous feed — if the tool dwells or rubs, Inconel work-hardens instantly and breaks the tool on the next pass.

7. Tool Steel (D2 / H13)

Known for extreme hardness and abrasive wear resistance; heavily used in mold-making (模具加工).
  • Cutting speed: low to medium (45–90 m/min), depending on Rockwell hardness (HRC)
  • Coolant: when roughing or using ceramic tools, dry machining with high-pressure air blast is preferred to avoid thermal shock (熱裂紋); use standard coolant for finishing.
  • Insert: AlCrN or advanced multi-layer coatings designed for hard milling
  • Tool: rigid multi-flute end mills (4–6 flutes) with strong edge preparation to withstand impact

Matching the tool to the material only works if the machine has the rigidity and peripheral support to back it up. For exotic materials like Inconel and titanium, upgrading to and heavy-duty is particularly helpful for a stable, lights-out process.

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七種金屬切削條件速查 材質 · Vc(m/min) · 冷卻液 · 塗層 材質Vc (m/min)冷卻液塗層／刀片 不鏽鋼304 / 31660–120水溶性 10–12%TiAlN / AlCrN 鈦合金Ti-6Al-4V30–75高壓 CTS 70bar+拋光無塗層 / TiAlN 鋁合金6061 / 7075300–900+乳化 / MQLDLC / 拋光無塗層 黃銅Brass150–300乾切 / 輕水溶性無塗層 / TiN 紅銅（純銅）Pure copper90–240濃乳化 / 純油拋光無塗層 / DLC 英高鎳鎳基高溫合金15–45高壓 CTS陶瓷 / CBN / AlCrN 工具鋼D2 / H1345–90乾切+氣吹 / 冷卻液AlCrN / 多層膜 數值為初步碳化鎢刀具的概略範圍，依刀片等級與機台剛性而異。 Z&Z STROTEC

選對機台只是成功的一半

獲利加工的關鍵，在於理解工件的金屬冶金特性。從黏軟的鋁合金到耐熱的英高鎳，不同材質需要截然不同的加工策略。用錯刀片塗層或冷卻液濃度，會導致刀具快速失效與報廢。以下彙整最常見也最具挑戰的 7 種材質速查。

1. 不鏽鋼（304 / 316）

以加工硬化與低導熱著稱，熱量會集中在切削刃。
  • 切削速度：中等（60–120 m/min）
  • 冷卻液：需高潤滑性的高濃度以防材料撕裂
  • 刀片：TiAlN 或 AlCrN 塗層，須耐高溫
  • 刀具：正前角的鋒利刃口；使用不等分割銑刀降低震刀

2. 鈦合金（Ti-6Al-4V）

廣泛用於航太與醫療植入物，強度極高但對熱高度活性，易熔焊沾黏於刀具。
  • 切削速度：低（30–75 m/min）。過快會使刀具迅速過熱受損。
  • 冷卻液：幾乎是必要條件，即時帶走熱與鐵屑，防止鐵屑燃燒或二次切削。
  • 刀片：無塗層高拋光碳化鎢，或專用 TiAlN
  • 刀具：極高剛性設定、大正前角、大芯徑以防刀具偏擺

3. 鋁合金（6061 / 7075）

軟且易加工，但偏黏，容易產生，鋁會熔黏在刀具上。
  • 切削速度：極高（300–900+ m/min）
  • 冷卻液：一般乳化液或 MQL（微量潤滑）
  • 刀片：DLC（類鑽碳膜）塗層或極拋光無塗層碳化鎢。（不建議用 TiN／TiAlN，因鋁會與塗層中的鈦產生化學親和沾黏）
  • 刀具：2 或 3 刃、高螺旋角（45°+）以利排屑

4. 黃銅（Brass）

最易加工的材質之一，切屑易斷、幾乎不生熱。
  • 切削速度：高（150–300 m/min）
  • 冷卻液：常可乾切，或用輕質水溶性以顧表面
  • 刀片：無塗層碳化鎢或基本 TiN
  • 刀具：中性至負前角。黃銅偏軟，鋒利的正前角可能「咬入」材料，把工件從夾頭拉出

5. 紅銅（純銅）

與黃銅不同，純銅極軟、黏且延展性高，會產生長而纏繞的鐵屑。
  • 切削速度：中至高（90–240 m/min）
  • 冷卻液：濃的水溶性乳化液或純油以獲得極佳潤滑
  • 刀片：高拋光無塗層碳化鎢或 DLC，以防紅銅沾黏
  • 刀具：盡可能鋒利的刃口配大正前角，以剪切而非推擠方式切削

6. 英高鎳（鎳基高溫合金）

對任何 CNC 機台都是嚴苛考驗。用於噴射引擎，在極高溫下仍維持強度，對碳化鎢刀具磨耗極為劇烈。
  • 切削速度：極低（15–45 m/min）
  • 冷卻液：對打斷強韌鐵屑與冷卻刀具極為關鍵
  • 刀片：陶瓷刀片（高速車削用）、CBN，或厚塗層 AlCrN 碳化鎢
  • 刀具：強韌的微粒碳化鎢。務必維持連續進給；若刀具停滯或摩擦，英高鎳會瞬間加工硬化，下一刀就斷刀。

7. 工具鋼（D2 / H13）

以極高硬度與研磨性著稱，大量用於模具加工。
  • 切削速度：低至中（45–90 m/min），視洛氏硬度（HRC）而定
  • 冷卻液：粗加工或使用陶瓷刀具時，偏好乾切＋高壓氣吹以防熱裂紋；精加工則用一般冷卻液。
  • 刀片：專為硬銑設計的 AlCrN 或先進多層膜塗層
  • 刀具：多刃（4 至 6 刃）剛性銑刀，並強化刃口處理以承受衝擊

選對材質對應的刀具，仍需機台具備足夠剛性與周邊支援才能發揮。面對英高鎳、鈦合金等難切削材，升級與重負荷，對達成穩定的無人化加工特別有幫助。

한국어
7대 금속 절삭 조건 요약 소재 · Vc(m/min) · 절삭유 · 코팅 소재Vc (m/min)절삭유코팅/인서트 스테인리스304 / 31660–120수용성 10–12%TiAlN / AlCrN 티타늄Ti-6Al-4V30–75고압 CTS 70bar+연마 초경 / TiAlN 알루미늄6061 / 7075300–900+에멀전 / MQLDLC / 연마 무코팅 황동Brass150–300건식 / 경수용성무코팅 / TiN 순동Pure copper90–240진한 에멀전 / 오일연마 무코팅 / DLC 인코넬Ni 초합금15–45고압 CTS세라믹 / CBN / AlCrN 공구강D2 / H1345–90건식+에어 / 절삭유AlCrN / 다층막 수치는 초경공구 기준 개략 범위이며 등급·기계 강성에 따라 다릅니다. Z&Z STROTEC

올바른 기계 선택은 절반일 뿐

수익성 있는 가공의 핵심은 공작물의 금속학적 특성을 이해하는 데 있습니다. 무른 알루미늄부터 내열 인코넬까지, 소재마다 전략이 완전히 다릅니다. 잘못된 코팅이나 절삭유 농도는 급속한 공구 손상과 불량으로 이어집니다. 아래는 자주 가공되는 7대 소재의 요약입니다.

1. 스테인리스 (304 / 316)

가공 경화(加工硬化)와 낮은 열전도로 절삭날에 열이 갇힙니다.
  • 절삭 속도: 중간 (60–120 m/min)
  • 절삭유: 재료 찢김을 막기 위해 윤활성이 높은 고농도 권장
  • 인서트: 고온을 견디는 TiAlN 또는 AlCrN 코팅
  • 공구: 포지티브 레이크의 예리한 절삭날, 채터 감소용 부등분할 엔드밀(不等分割銑刀)

2. 티타늄 (Ti-6Al-4V)

항공·의료용으로 널리 쓰이며 매우 강하지만 열에 반응성이 커서 공구에 쉽게 용착됩니다.
  • 절삭 속도: 낮음 (30–75 m/min). 너무 빠르면 공구가 빠르게 과열·손상됩니다.
  • 절삭유: 가 사실상 필수. 열과 칩을 즉시 배출해 칩 발화·재절삭을 막습니다.
  • 인서트: 무코팅 초정밀 연마 초경 또는 전용 TiAlN
  • 공구: 매우 강성 높은 셋업, 큰 포지티브 레이크, 큰 코어 직경으로 휨 방지

3. 알루미늄 (6061 / 7075)

가공성은 좋지만 점착성이 있어 이 잘 생깁니다.
  • 절삭 속도: 매우 높음 (300–900+ m/min)
  • 절삭유: 일반 에멀전 또는 MQL(미량 윤활)
  • 인서트: DLC 코팅 또는 초정밀 연마 무코팅 초경. (TiN·TiAlN은 권장하지 않음 — 알루미늄이 코팅의 티타늄에 달라붙기 쉬움)
  • 공구: 칩 배출을 위한 고나선각(45°+)의 2·3날 엔드밀

4. 황동 (Brass)

가장 가공하기 쉬운 소재 중 하나. 칩이 잘 부서지고 열이 거의 없습니다.
  • 절삭 속도: 높음 (150–300 m/min)
  • 절삭유: 건식 가공도 가능, 또는 표면용 경(輕)수용성
  • 인서트: 무코팅 초경 또는 기본 TiN
  • 공구: 중립~네거티브 레이크. 무른 황동은 예리한 포지티브 레이크가 재료를 물어 부품을 척에서 뽑아낼 수 있음

5. 순동 (Pure copper)

황동과 달리 순동은 매우 무르고 끈적이며 연성이 커서 길게 엉키는 칩이 나옵니다.
  • 절삭 속도: 중~높음 (90–240 m/min)
  • 절삭유: 진한 수용성 에멀전 또는 스트레이트 오일로 윤활성 확보
  • 인서트: 점착 방지를 위한 초정밀 연마 무코팅 또는 DLC
  • 공구: 가능한 한 예리한 절삭날 + 큰 포지티브 레이크로 재료를 밀지 않고 깔끔히 전단

6. 인코넬 (Ni 초합금)

제트 엔진 등에 쓰이며 극한 온도에서도 강도를 유지하고 초경 공구를 매우 심하게 마모시킵니다.
  • 절삭 속도: 매우 낮음 (15–45 m/min)
  • 절삭유: 질긴 칩을 끊고 공구를 냉각하려면 가 매우 중요
  • 인서트: 세라믹(고속 선삭용), CBN, 또는 두껍게 코팅한 AlCrN 초경
  • 공구: 강인한 미립자 초경. 항상 연속 이송을 유지 — 공구가 머물거나 문지르면 인코넬이 즉시 가공 경화되어 다음 패스에서 공구가 파손됩니다.

7. 공구강 (D2 / H13)

극도의 경도와 내마모성으로 금형 가공에 많이 쓰입니다.
  • 절삭 속도: 낮음~중간 (45–90 m/min), 로크웰 경도(HRC)에 따라
  • 절삭유: 황삭이나 세라믹 공구 사용 시 열충격(熱裂紋) 방지를 위해 건식+고압 에어 블로가 선호됨. 정삭에는 일반 절삭유.
  • 인서트: 하드 밀링용 AlCrN 또는 고급 다층막 코팅
  • 공구: 충격을 견디도록 에지 처리를 강화한 다날(4–6날) 강성 엔드밀

소재에 맞는 공구도, 기계의 강성과 주변장치 지원이 뒷받침될 때 효과가 있습니다. 인코넬·티타늄 같은 난삭재에는 와 강력한 업그레이드가 안정적인 무인 가공에 특히 도움이 됩니다.

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