CNC 가공이란 무엇입니까?

CNC 가공은 오늘날 가장 보편적인 절삭 가공 기술이며 맞춤형 금속 및 플라스틱 부품을 생산하는 매우 유연하고 강력한 방법입니다. CAD 모델을 사용하여 CNC 기계는 다양한 절단 도구를 사용하여 단단한 블록에서 재료를 정확하게 제거합니다.

전반적으로 CNC 가공은 엄격한 공차와 인상적인 재료 특성을 가진 부품을 생산합니다. 높은 반복성으로 인해 단일 작업 및 중소량 생산(최대 1,000개 부품)에 적합합니다. 그러나 3D 인쇄보다 더 많은 디자인 제한이 있습니다. , 부분적으로 기술의 빼기 특성 덕분입니다.

이 소개 가이드에서는 기술의 기본 원칙과 이러한 원칙이 주요 이점 및 제한 사항과 어떤 관련이 있는지에 대한 개요를 제공합니다. 또한 밀링과 터닝이라는 두 가지 주요 CNC 기계 설정 간의 주요 차이점에 대해서도 설명합니다.

CNC 가공:제조 및 설계 가이드

필수 보너스:CNC 가공에 대한 무료 가이드를 다운로드하고 40페이지가 조금 넘는 분량에서 이 절삭 기술에 대해 알아야 할 모든 것을 배우십시오.

CNC 가공은 어떻게 작동합니까? 밀링 및 터닝에 대해 알아보겠습니다.

CNC(컴퓨터 수치 제어) 가공 시스템의 두 가지 주요 유형은 밀링입니다. 및 회전 . 각 기계 유형의 특성으로 인해 밀링 및 터닝은 각각 다른 형상을 제조하는 데 이상적입니다.

이 두 가지 고유한 기계 설정을 사용하여 부품을 제조하는 방법을 분석해 보겠습니다.

CNC 밀링은 어떻게 작동합니까?

CNC 밀링은 가장 널리 사용되는 CNC 기계 아키텍처입니다. 사실, CNC 밀링이라는 용어는 종종 CNC 머시닝과 동의어입니다. CNC 밀링 머신은 회전 절단 도구를 사용하여 머신 베드에 장착된 부품에서 재료를 제거합니다.

대부분의 CNC 밀링 시스템에는 X, Y 및 Z 축의 3가지 선형 자유도가 있습니다. 고급 시스템은 베드 및/또는 공구 헤드(A 및 B 축)의 회전을 통해 5도의 가공 자유도를 갖습니다. 5축 기계는 기하학적 복잡성이 높은 부품을 생산할 수 있으며 여러 기계 단계가 필요하지 않을 수 있습니다.

다음은 CNC 밀링 머신이 CAD 모델을 맞춤형 부품으로 바꾸는 방법에 대한 개요입니다.

• 작업자는 CAD 모델을 CNC 기계(G 코드)에서 해석할 일련의 명령으로 변환합니다.

• 블랭크 또는 공작물이라고 하는 재료 블록을 크기에 맞게 절단하고 바이스를 사용하거나 베드에 직접 장착하여 빌드 플랫폼에 배치합니다.

• 정확한 부품을 제조하려면 공작물을 정확하게 배치하고 정렬하는 것이 중요합니다. 위치 지정 및 정렬을 돕기 위해 특수 계측 도구(터치 프로브)를 사용할 수 있습니다.

• 매우 빠른 속도로(수천 RPM) 회전하는 특수 절단 도구가 블록에서 재료를 제거합니다. 첫째, 기계는 대략적인 형상을 얻기 위해 더 낮은 정확도로 재료를 빠르게 제거합니다. 그런 다음 최종 부품을 생산하기 위해 몇 가지 더 높은 정확도의 패스가 필요합니다.

• 모델에 단일 설정에서 절삭 공구로 도달할 수 없는 형상이 있는 경우 작업자는 공작물을 뒤집고 이 단계를 반복해야 합니다.

가공 후에는 밀링된 부품을 디버링해야 합니다. 디버링은 완성된 부품에서 작은 결함을 제거하는 수동 프로세스입니다. 일반적으로 날카로운 모서리에서 발견되는 이러한 결함은 가공 중 재료 변형으로 인해 발생합니다. 예를 들어, 드릴이 관통 구멍의 반대쪽에서 나올 때 제거해야 할 흠이 남습니다.

다음으로 기술 도면에 공차가 지정된 경우 부품의 중요한 치수를 검사하려고 합니다. 이 단계를 완료하면 부품을 사용하거나 후처리할 준비가 된 것입니다. . CNC 가공 부품(밀링 및 선삭 유사)에 대한 후처리와 관련하여 탐색해야 할 사항이 많으므로 지식을 새로 고치거나 수준을 높이는 것이 좋습니다.

CNC 터닝은 어떻게 작동합니까?

CNC 터닝 머신은 고정된 절삭 공구를 사용하여 회전 척에 장착된 부품에서 재료를 제거합니다. 이것은 중심 축을 따라 대칭으로 부품을 제조하는 이상적인 방법입니다. 선삭 부품은 일반적으로 밀링 부품보다 더 빠르고 저렴한 비용으로 생산됩니다.

일반적으로 선반이라고도 하는 CNC 터닝 시스템은 원통형 부품을 만드는 데 사용됩니다. CNC 밀링 도구가 장착된 최신 다축 CNC 터닝 센터는 비원통 부품을 제조할 수 있습니다. 이 시스템은 CNC 선삭의 높은 생산성과 CNC 밀링 기능을 결합하고 캠축 및 방사형 압축기 임펠러와 같이 회전 대칭을 가진 매우 다양한 형상을 제조할 수 있습니다.

다음은 CNC 터닝 머신이 부품을 제조하는 방법에 대한 개요입니다.

• 작업자는 CAD 모델에서 G 코드를 생성하고 스톡 재료의 실린더(블랭크)로 기계를 로드합니다.

• 부품이 고속으로 회전하기 시작하고 고정된 절삭 공구가 프로파일을 추적하여 설계된 형상이 될 때까지 재료를 점진적으로 제거합니다.

• 내부 절삭 공구와 센터 드릴을 사용하여 공작물의 중심 축을 따라 구멍을 절단할 수 있습니다.

• 부품을 뒤집거나 이동해야 하는 경우 이 과정을 반복해야 합니다. 그렇지 않으면 재료 절단을 마치면 부품을 사용하거나 추가 후처리할 준비가 되어 있어야 합니다.

CNC 밀링과 터닝 시스템 사이의 경계가 모호해지는 경향이 있기 때문에 이 가이드의 나머지 부분에서는 주로 CNC 밀링이 더 일반적으로 사용되는 제조 프로세스에 초점을 맞춥니다.

CNC 가공 매개변수에 대한 빠른 가이드

대부분의 가공 매개변수는 기계 작업자가 G 코드를 생성할 때 결정합니다. 우리가 다루고자 하는 주요 매개변수는 CNC 기계의 빌드 크기와 정확도입니다.

CNC 기계는 특히 3D 프린터에 비해 상대적으로 제작 면적이 큽니다. CNC 밀링 시스템은 최대 2,000 x 800 x 100mm(78” x 32” x 40”) 치수의 부품을 가공할 수 있으며 CNC 터닝 시스템은 최대 Ø 500mm(Ø 20')의 부품을 가공할 수 있습니다. ').

CNC 가공으로 높은 정밀도와 엄격한 공차로 부품을 제조할 수 있습니다. CNC 기계는 평균 인간 머리카락 직경의 절반 미만(± 0.025mm 또는 0.001'')의 공차도 달성할 수 있습니다. 기술 도면에 공차가 지정되지 않은 경우 작업자는 일반적으로 0.125mm(.005'')의 정확도로 부품을 가공합니다.

CNC 가공에 가장 많이 사용되는 절삭 공구는 무엇입니까?

다양한 형상을 만들기 위해 CNC 기계는 다양한 절단 도구를 사용합니다. 다음은 밀링에 가장 일반적으로 사용되는 가공 도구 중 일부입니다.  

납작한 머리 , 황소 머리 및 볼 헤드 공구는 슬롯, 홈, 캐비티 및 기타 수직 벽을 가공하는 데 사용됩니다. 각각의 기하학적 기능이 다르기 때문에 다양한 유형의 형상을 가공할 수 있습니다. 볼 헤드 도구는 곡률 및 자유형 형상이 있는 표면을 제조하기 위해 5축 CNC 가공에도 일반적으로 사용됩니다.

훈련 물론 빠르고 효율적으로 구멍을 만드는 데 가장 일반적으로 사용되는 도구입니다. 모든 표준 드릴 크기는 여기에서 찾을 수 있습니다. . 비표준 지름의 구멍을 만들려면 플런지 플랫 헤드를 사용할 수 있습니다. 도구(나선 경로를 따라).

슬롯 커터 샤프트의 직경 절삭날의 직경보다 작기 때문에 이러한 밀링 공구는 수직 벽의 측면에서 재료를 제거하여 T-슬롯 및 기타 언더컷을 절단할 수 있습니다.

스레딩 탭 나사 구멍을 제조하는 데 사용됩니다. 나사산을 생성하려면 탭의 회전 및 선형 속도를 정밀하게 제어해야 합니다. 기계 공장은 일반적으로 여전히 수동 태핑에 의존합니다.

페이스 밀링 커터 크고 평평한 표면에서 재료를 제거하는 데 사용됩니다. 엔드 밀링 공구보다 직경이 더 크므로 가공할 수 있는 상당한 영역에 더 적은 수의 패스가 필요합니다. 이것은 평평한 표면을 가진 부품을 생산하기 위한 총 가공 시간을 줄여줍니다. 작업자는 종종 가공 사이클 동안 블록 치수를 준비하기 위해 평면 밀링 단계를 수행합니다.

평면 절단, 나사산 및 홈 절단과 같은 모든 가공 요구 사항을 충족하는 CNC 터닝에 사용되는 똑같이 광범위한 절단 도구를 찾을 수 있습니다.

기하학적 복잡성이 있는 CNC 가공 부품:설계 제한 사항은 무엇입니까?

CNC 가공은 인상적인 디자인 자유를 제공합니다. , 터닝 및 밀링 머신은 모든 형상을 제조할 수 없습니다. 3D 프린팅과 달리 디자인이 복잡할수록 가공 비용이 더 많이 듭니다. 이는 더 복잡한 부품에 필요한 추가 단계 때문입니다.

CNC 가공과 관련된 주요 제한 사항은 각 개별 절삭 공구의 형상과 관련이 있습니다. 공구의 형상은 부품의 반경을 결정하며 대부분의 CNC 절삭 공구는 원통형이며 절삭 길이가 제한되어 있습니다. 이러한 요소는 날카로운 내부 모서리를 특히 어렵게 만듭니다.

공구에 대한 접근은 CNC 가공의 또 다른 주요 제한 사항입니다. 예를 들어, 3축 시스템은 특정 수준의 부품 복잡성만 달성할 수 있습니다. 3축 기계를 설계하는 경우 모든 부품 피쳐는 위에서만 직접 액세스할 수 있습니다. 5축 시스템은 공작물의 도달하기 어려운 영역에 접근하기 위해 부품과 도구 사이의 각도를 조정할 수 있으므로 뛰어난 유연성을 제공합니다.

또한 얇은 벽이나 기타 미세한 기능을 가진 부품은 CNC 기계에서 특히 어렵습니다. 얇은 벽은 진동이 발생하기 쉽고 터닝 또는 밀링의 힘으로 인해 파손될 수 있습니다. 최소 벽 두께가 0.8mm인 금속 부품과 벽 두께가 1.5mm인 플라스틱 부품을 설계하는 것이 좋습니다.

다양한 유형의 기계에 대해 부품을 설계할 수 있는 복잡성과 염두에 두어야 할 제한 사항을 이해하는 것은 부품이 설계한 대로 그리고 원하는 품질 표준에 맞게 나오도록 하는 데 매우 중요합니다. 설계를 통해 CNC 가공에서 많은 시간과 비용을 절약할 수 있는 방법에 대한 추가 지침은 이 문서를 확인하세요. .

CNC 가공의 특징은 무엇입니까?

CNC 가공의 핵심 강점은 매우 다양한 재료로 견고한 부품을 일관되게 생산할 수 있다는 것입니다. CNC 기계는 거의 모든 엔지니어링 재료를 처리할 수 있습니다. .

3D 프린팅과 달리 CNC 가공을 통해 제조된 부품은 가공된 벌크 재료의 속성과 동일한 완전 등방성 물리적 속성을 갖습니다.

CNC 머시닝은 프로토타이핑과 대규모 생산을 위한 금속을 주로 사용합니다. 플라스틱은 강성과 용융 온도가 낮기 때문에 일반적으로 가공하기가 더 어렵습니다. 그러나 우리가 볼 수 있는 일반적인 사용 사례 중 하나는 사출 성형으로 대규모 생산을 시작하기 전에 플라스틱에서 기능적 프로토타입을 CNC로 가공하는 것입니다. .

CNC 가공 재료 비용은 얼마입니까?

CNC 머시닝에 사용할 수 있는 재료가 엄청나게 많기 때문에 재료마다 비용이 상당히 다릅니다. 모든 재료에는 다른 가격표가 붙어 있으며 각 재료의 물리적 특성은 전체 가공 비용에 영향을 미칩니다.

알루미늄 6061은 150 x 150 x 25mm 크기의 블랭크에 대해 대략적인 벌크 비용이 $25인 금속 부품을 생산하려는 경우 가장 경제적인 옵션입니다. ABS는 가장 저렴한 옵션으로 동일한 크기의 블랭크에 대해 약 $17입니다. 그리고 가공의 용이성이 비용에 미치는 영향 측면에서 스테인리스 스틸이 좋은 예입니다. 알루미늄보다 훨씬 단단하여 기계 가공이 더 어려워 총 비용이 증가합니다.

다음은 Hubs 플랫폼에서 제공하는 가장 인기 있는 자료와 그 중요한 특성에 대한 포괄적인 개요입니다.

재료	특성	비용 비교
알루미늄 6061	중량 대비 강도가 우수하고 기계 가공성이 우수하며 경도가 낮습니다.	$
스테인리스 스틸 304	우수한 기계적 특성, 내식성 및 내산성, 상대적으로 기계 가공이 어렵습니다.	$$$
황동 C360	높은 연성, 우수한 가공성, 우수한 내식성	$$
ABS	우수한 내충격성, 우수한 기계적 특성, 용제에 취약	$$
나일론(PA6 &PA66)	우수한 기계적 특성, 높은 인성, 열악한 내습성	$$
POM(델린)	고강성, 우수한 열 및 전기적 특성, 상대적으로 취성	$$

CNC 가공 재료에 대해 자세히 알아보려면 어떻게 해야 합니까?

Hubs가 CNC 가공을 위해 제공하는 모든 재료에 대해 배울 것이 많습니다. 개별 자료 또는 자료 세트에 대해 자세히 알아보려면 YouTube 채널에서 제공되는 이러한 전문 비디오를 확인하십시오.

CNC 가공을 위한 후처리 및 표면 마감

기계에서 바로 나오는 CNC 가공 부품에는 일반적으로 눈에 띄는 도구 표시가 있지만 부품 요구 사항에 따라 항상 바람직한 것은 아닙니다. 부품 표면의 외관을 개선하고 마모, 부식 및 내화학성을 높이는 데 사용할 수 있는 많은 후처리 방법이 있습니다. 아노다이징, 비드 블라스팅 및 분말 코팅은 모두 맞춤형 부품을 마무리하기 위한 실행 가능한 방법입니다.

이것은 보다 일반적인 가이드이므로 후처리 및 표면 마감에 대해 자세히 설명하지 않습니다. 이 간편한 설명에서 CNC 가공을 위한 가장 일반적인 기술과 마감을 탐색할 수 있습니다. .

CNC 가공의 장점과 단점은 무엇입니까?

CNC 가공은 프로토타이핑에서 최종 사용 부품의 중간 규모 생산에 이르는 많은 응용 분야에서 실행 가능하고 이상적인 제조 공정이지만 결함이 없는 것은 아닙니다. 이 섹션에서는 이 절삭 가공 프로세스의 장점과 한계를 다룹니다.

CNC 가공은 뛰어난 정확도와 반복성을 제공합니다. 밀링과 터닝 모두 공차가 매우 엄격한 부품을 생산할 수 있으므로 CNC는 항공 우주, 항공 및 자동차 산업과 같은 고급 응용 분야에 이상적입니다. CNC 가공에 사용되는 대부분의 재료는 우수한 완전 등방성 물리적 특성을 가지며 대부분의 엔지니어링 응용 분야에 적합합니다.

일반적으로 CNC 머시닝은 금속 부품의 소량 생산을 위한 가장 비용 효율적인 제조 공정입니다. 즉, 단일 프로토타입에 CNC를 사용하거나 최대 1,000개까지 생산할 수 있습니다.

이러한 이점으로 인해 CNC 가공은 엔지니어에게 매력적인 옵션이 되지만 기술의 빼기 특성은 특정보다 복잡한 형상을 제조하는 데 비용이 많이 들거나 심지어 불가능하게 만듭니다.

재정적 관점에서 보면 CNC 머시닝의 시작 비용은 3D 프린팅보다 훨씬 높습니다. 플라스틱으로 저비용 프로토타입을 생산하려는 경우 설정과 관련하여 3D 프린팅이 더 나은 옵션일 수 있습니다.

CNC 머시닝의 리드 타임은 3D 프린팅보다 더 긴 경향이 있습니다. CNC의 평균 리드 타임은 3D 프린팅의 2-5일보다 훨씬 짧은 10일이기 때문입니다. CNC 기계는 효과적으로 작동하기 위해 더 많은 전문 지식이 필요하기 때문에 3D 프린터만큼 널리 사용되지 않습니다.

CNC 가공에 대한 Hubs의 경험 법칙은 무엇입니까?

금속 및 플라스틱 맞춤형 부품을 모두 CNC 가공할 때 고려해야 할 주요 매개변수를 분석해 보겠습니다.

핵심 CNC 매개변수	허브의 말
치수 정확도	일반:± 0.125mm(.005'') 최대:± 0.02mm(.0008'')
최소 벽 두께	금속:0.75mm(0.030") 플라스틱:1.5mm(0.060")
최대 빌드 크기	밀링:2000 x 800 x 100mm(78'' x 32'' x 40'') 터닝:Ø 500mm(Ø 20'')

자주 묻는 질문

CNC 머시닝의 가장 좋은 적용은 무엇입니까?

CNC 가공은 일회성 제조 작업과 수백 ~ 1,000개 부품의 소량 생산에 이상적입니다. 가장 가격 경쟁력이 있는 옵션인 CNC 가공을 사용하여 금속 프로토타입을 생산하는 것이 좋습니다. 또한 부품의 공차가 매우 엄격해야 하는 경우 CNC 가공을 선택해야 합니다.

가장 일반적인 CNC 가공 절삭 공구는 무엇입니까?

CNC 기계는 다양한 절단 도구를 사용하여 광범위한 부품 형상을 달성합니다. 이러한 도구에는 드릴, 슬롯 커터, 스레딩 탭, 평면 밀링 커터 및 플랫 헤드, 불 헤드 및 볼 헤드 도구가 포함됩니다.

CNC 가공을 가장 많이 사용하는 산업은?

CNC 가공은 널리 사용되는 절삭 가공 공정입니다. 항공 우주, 자동차, 항공, 운송 및 기타 필수 부문을 포함하여 수많은 산업이 CNC에 의존하고 있습니다. 예를 들어, 비행기 부품은 전체 기계가 설계된 대로 완벽하게 작동하도록 하기 위해 엄청난 정밀도로 제조되어야 합니다.

CNC 가공은 완전히 자동화되어 있습니까?

CNC 가공은 대부분 자동화되어 있으며 사전 프로그래밍된 소프트웨어에 의존합니다. CAD 소프트웨어는 CNC 기계가 물리적 부품을 생산하는 데 사용하는 부품의 치수를 설정합니다. 일반적으로 사람의 개입이 거의 필요하지 않지만 일부 복잡한 프로세스에서는 부품 설계가 고유하게 복잡한 경우 추가 수동 손 세트가 필요할 수 있습니다. 전반적으로 거의 완전한 자동화는 CNC 가공을 반복 가능하고 신뢰할 수 있는 제조 프로세스로 만듭니다.