컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공을 위해 설계를 최적화하기 위해 취할 수 있는 몇 가지 쉬운 단계가 있습니다. DFM(Design-for-Manufacturing) 규칙을 따르면 CNC 가공의 광범위한 기능을 최대한 활용할 수 있습니다. 하지만 산업 전반에 걸친 특정 표준이 존재하지 않기 때문에 어려울 수 있습니다.
이 기사에서는 CNC 가공을 위한 최상의 설계 방법에 대한 포괄적인 가이드를 제공합니다. 이 광범위한 최신 정보를 수집하기 위해 업계 전문가와 CNC 가공 서비스 제공업체의 피드백을 요청했습니다. 비용을 최적화하는 경우 CNC용 비용 효율적인 부품 설계에 대한 이 가이드를 확인하십시오.
CNC 가공은 절삭 가공 기술입니다. CNC에서는 CAD 모델을 기반으로 부품을 생산하기 위해 수천 RPM으로 고속 회전하는 다양한 절단 도구를 사용하여 솔리드 블록에서 재료를 제거합니다. 금속과 플라스틱 모두 CNC 가공이 가능합니다.
CNC 가공 부품은 높은 치수 정확도와 엄격한 공차를 가지고 있습니다. CNC는 대량 생산 및 일회성 작업 모두에 적합합니다. 사실, CNC 가공은 현재 3D 프린팅에 비해 금속 프로토타입을 생산하는 가장 비용 효율적인 방법입니다. .
CNC는 뛰어난 설계 유연성을 제공하지만 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 이러한 제한은 절단 프로세스의 기본 역학과 관련이 있으며 주로 도구 형상 및 도구 액세스와 관련이 있습니다.
가장 일반적인 CNC 절삭 공구(엔드밀 공구 및 드릴)는 원통형 모양과 제한된 절삭 길이를 가지고 있습니다.
공작물에서 재료가 제거되면 도구의 형상이 가공된 부품으로 전송됩니다. 예를 들어, 절삭 공구가 아무리 작더라도 CNC 부품의 내부 모서리에는 항상 반경이 있습니다.
재료를 제거하기 위해 절삭 공구가 위에서 직접 공작물에 접근합니다. 이 방법으로 액세스할 수 없는 기능은 CNC 가공할 수 없습니다.
이 규칙에는 예외가 있습니다:언더컷. 이 기사의 끝에 언더컷에 대한 섹션이 있습니다.
좋은 설계 방법은 모델의 모든 기능(구멍, 공동, 수직 벽 등)을 6가지 주요 방향 중 하나로 정렬하는 것입니다. 그러나 이 규칙은 5축 CNC 시스템 이므로 제한 사항이 아니라 권장 사항으로 간주하십시오. 고급 공작물 고정 기능을 제공합니다.
깊이 대 너비 비율이 큰 형상을 가공할 때도 공구 접근이 문제입니다. 예를 들어 깊은 공동의 바닥에 도달하려면 도달 범위가 확장된 도구가 필요합니다. 이는 엔드 이펙터의 더 넓은 동작 범위를 의미하며, 이는 기계 떨림을 증가시키고 달성 가능한 정확도를 낮춥니다.
가능한 가장 큰 직경과 가장 짧은 길이를 가진 도구로 CNC 가공할 수 있는 부품을 설계하면 생산이 단순화됩니다.
CNC 가공용 부품을 설계할 때 자주 발생하는 문제는 산업 전반에 걸친 특정 표준이 없다는 것입니다. CNC 기계 및 도구 제조업체는 기술의 능력을 지속적으로 개선하여 가능성의 한계를 확장합니다. 아래 표에는 CNC 가공 부품에서 발생하는 가장 일반적인 기능에 대한 권장 및 실현 가능한 값이 요약되어 있습니다.
중공 및 주머니의 그림
권장 캐비티 깊이: 캐비티 폭의 4배
엔드밀 공구는 절삭 길이가 제한되어 있습니다(일반적으로 직경의 3-4배). 공구 처짐, 칩 배출 및 진동은 캐비티의 깊이 대 너비 비율이 더 작을 때 더 두드러집니다.
캐비티의 깊이를 너비의 4배로 제한하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
더 큰 깊이가 필요한 경우 가변 캐비티 깊이로 부품을 설계하는 것을 고려하십시오.
딥 캐비티 밀링: 깊이가 공구 직경의 6배보다 큰 공동은 깊은 것으로 간주됩니다. 최대 30:1의 공구 직경 대 캐비티 깊이 비율은 특수 공구를 사용하여 가능합니다(최대 깊이:1인치 직경 엔드밀 공구의 경우 35cm).
내부 가장자리 내부 모서리 그림
수직 모서리 반경
권장: 캐비티 깊이의 ⅓배(또는 그 이상)
내부 모서리 반경에 권장 값을 사용하면 적절한 지름 도구를 사용할 수 있고 권장 캐비티 깊이에 대한 지침과 정렬할 수 있습니다.
바닥 반경
권장: 0.5mm, 1mm 또는 반경 없음 가능: 모든 반경
엔드밀 공구는 평평하거나 약간 둥근 하단 절삭날을 가지고 있습니다. 다른 바닥 반경은 볼 엔드 도구를 사용하여 가공할 수 있습니다. 기계 기술자가 선호하는 권장 값을 사용하는 것이 좋은 설계 방법입니다.
얇은 벽
최소 벽 두께
권장: 0.8mm(금속), 1.5mm(플라스틱) 가능: 0.5mm(금속), 1.0mm(플라스틱)
벽 두께를 줄이면 재료의 강성이 감소하여 가공 중 진동이 증가하고 달성 가능한 정확도가 낮아집니다. 플라스틱은 뒤틀림(잔류 응력으로 인해) 및 연화(온도 상승으로 인해)가 발생하기 쉬우므로 더 큰 최소 벽 두께가 권장됩니다. 위에 명시된 실현 가능한 값은 사례별로 검토해야 합니다.
구멍
직경
권장: 표준 드릴 비트 가능: 1mm보다 큰 모든 직경
구멍은 드릴 비트 또는 엔드밀 도구를 사용하여 가공됩니다. 드릴 비트의 크기는 표준화되어 있습니다(미터법 및 영국식 단위). 리머와 보링 도구는 공차가 필요한 구멍을 마무리하는 데 사용됩니다. 직경이 20mm 미만인 고정밀 구멍의 경우 표준 직경을 사용하는 것이 좋습니다.
최대 깊이
권장: 공칭 직경의 4배 일반: 공칭 직경의 10배 가능: 공칭 직경의 40배
비표준 직경의 구멍은 엔드밀 공구로 가공해야 합니다. 이 경우 최대 캐비티 깊이 제한이 적용되며 권장되는 최대 깊이 값을 사용해야 합니다. 일반적인 값보다 깊은 구멍은 특수 드릴 비트(최소 직경 3mm)를 사용하여 가공됩니다. 드릴로 가공된 막힌 홀은 바닥이 원추형(135도 각도)인 반면 엔드밀 공구로 가공된 홀은 평평합니다.
스레드 스레드 그림
스레드 크기
최소: M2 권장: M6 이상
나사산은 탭으로 절단되고 외부 나사산은 다이로 절단됩니다. 탭과 다이를 사용하여 나사산을 M2까지 줄일 수 있습니다. CNC 스레딩 도구는 탭 파손의 위험을 제한하기 때문에 일반적이며 기계 기술자가 선호합니다. CNC 나사산 도구를 사용하여 나사산을 M6까지 줄일 수 있습니다.
실 길이
최소: 공칭 직경의 1.5배 권장: 공칭 직경의 3배
나사산에 가해지는 하중의 대부분은 몇 개의 첫 번째 톱니(공칭 지름의 최대 1.5배)에 의해 가해집니다. 따라서 공칭 직경의 3배보다 긴 나사산이 필요하지 않습니다.
탭으로 절단된 막힌 구멍의 나사(즉, M6보다 작은 모든 나사)의 경우 구멍 바닥에서 공칭 직경의 1.5배에 해당하는 나사 없는 길이를 추가합니다. CNC 나사산 도구를 사용할 수 있는 경우(즉, M6보다 큰 나사산), 구멍은 전체 길이에 걸쳐 나사산을 만들 수 있습니다.
소형 기능 소형 CNC 기능의 그림
최소 구멍 직경
권장: 2.5mm(0.1인치.'') 가능: 0.05mm(0.005인치.'')
대부분의 기계 공장에서는 직경이 2.5mm(0.1인치) 이하인 도구를 사용하여 구멍과 구멍을 정확하게 가공할 수 있습니다. 이 한계 미만이면 모든 것이 미세 가공으로 간주됩니다. 이러한 형상을 가공하려면 특수 공구(마이크로 드릴)와 전문 지식이 필요합니다. 이 스케일에 따라 절단 공정의 물리적 변화가 일어나기 때문입니다. 따라서 절대적으로 필요한 경우가 아니면 피하는 것이 좋습니다.
공차 CNC 공차 그림
일반: +-0.1mm 가능: +-0.02mm
우리의 허용 오차는 2768 중간 또는 미세입니다. 공차가 지정되지 않은 경우 제조 파트너는 선택한 2768 등급을 사용합니다.
텍스트 및 글자
권장: 글꼴 크기 20(또는 그 이상), 5mm 각인
음각된 텍스트는 제거되는 재료가 적기 때문에 엠보싱된 텍스트보다 선호됩니다. -20 sans -serif 글꼴(예:Arial 또는 Verdana)의 최소 크기를 사용하는 것이 좋습니다. 많은 CNC 기계에는 이러한 글꼴에 대해 사전 프로그래밍된 루틴이 있습니다.
CNC 기계 설정 및 부품 방향
공구 접근은 CNC 가공의 주요 설계 제한 사항 중 하나입니다. 모델의 모든 표면에 도달하려면 공작물을 여러 번 회전해야 합니다.
공작물이 회전할 때마다 기계를 재보정하고 새 좌표계를 정의해야 합니다.
설계하는 동안 다음 두 가지 이유로 기계 설정을 고려하는 것이 중요합니다.
총 기계 설정 수는 비용에 영향을 미칩니다. 부품을 회전하고 재정렬하려면 수작업이 필요하고 총 가공 시간이 늘어납니다. 부품을 최대 3~4회 회전해야 하는 경우에 이는 종종 허용되지만 이 제한을 초과하는 것은 과도합니다.
최대 상대 위치 정확도를 달성하려면 동일한 설정에서 두 가지 형상을 가공해야 합니다. 이는 새로운 보정 단계에서 작은(그러나 무시할 수 없는) 오류가 발생하기 때문입니다.
5축 CNC 가공이란 무엇입니까?
5축 CNC 기계는 동시에 5개의 축을 따라 절삭 공구 또는 부품을 이동합니다. 다축 CNC 기계는 두 개의 추가 회전 축을 제공하므로 복잡한 형상을 가진 부품을 제조할 수 있습니다. 이러한 기계를 사용하면 여러 기계를 설정할 필요가 없습니다.
5축 CNC 가공의 장점과 한계는 무엇입니까?
5축 CNC 머시닝을 통해 공구는 절삭 표면에 지속적으로 접선 상태를 유지할 수 있습니다. 공구 경로가 더 복잡하고 효율적일 수 있으므로 표면 조도가 향상되고 가공 시간이 단축되는 부품이 생성됩니다.
즉, 5축 CNC에는 한계가 있습니다. 기본 도구 형상 및 도구 액세스 제한은 계속 적용됩니다(예:내부 형상이 있는 부품은 가공할 수 없음). 더욱이 그러한 시스템을 사용하는 비용은 더 높습니다.
CNC 가공 언더컷
언더컷은 표면의 일부가 위에서 직접 접근할 수 없기 때문에 표준 절단 도구를 사용하여 가공할 수 없는 기능입니다.
언더컷에는 T-슬롯과 더브테일의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 언더컷은 단면 또는 양면이 가능하며 특수 도구를 사용하여 가공됩니다.
T-슬롯 절삭 공구는 수직 샤프트에 부착된 수평 절삭 날로 만들어집니다. 언더컷의 너비는 3mm에서 40mm까지 다양합니다. 너비에 대해 표준 크기(예:전체 밀리미터 증분 또는 표준 인치 분수)를 사용하는 것이 좋습니다. 적절한 도구를 이미 사용할 수 있을 가능성이 더 높기 때문입니다.
더브테일 절단 도구의 경우 각도가 정의하는 피쳐 크기입니다. 45도 및 60도 더브테일 도구가 모두 표준으로 간주됩니다. 5도, 10도, 최대 120도(10도씩 증가)의 각도를 가진 도구도 존재하지만 덜 일반적으로 사용됩니다.
CNC 가공을 위한 언더컷 디자인
내부 벽에 언더컷이 있는 부품을 설계할 때 도구에 충분한 여유 공간을 추가해야 합니다. 경험상 가공된 벽과 다른 내부 벽 사이에 언더컷 깊이의 최소 4배에 해당하는 공간을 추가하는 것이 좋습니다.
표준 공구의 경우 절삭 직경과 샤프트 직경의 일반적인 비율은 2:1이므로 절삭 깊이가 제한됩니다. 비표준 언더컷이 필요한 경우 기계 공장에서 자체 맞춤형 언더컷 도구를 제조하는 것이 일반적입니다. 이는 리드 타임과 비용을 증가시킬 수 있으므로 가능하면 피하십시오.
기술 도면 초안 작성
기술 도면은 엔지니어가 특정 제조 요구 사항을 기계 기술자에게 전달하기 위해 사용하는 경우가 있습니다. 이 주제에 관심이 있다면 기술 도면을 사용하는 방법, 시기 및 이유에 대한 이 기사를 읽으십시오.
허브 견적과 함께 기술 도면 업로드
일반적으로 플랫폼에서 주문에 대한 기술 도면이 필요하지 않지만 경우에 따라 견적 요청에 귀중한 컨텍스트를 추가할 수 있습니다. 특정 설계 사양은 STEP 또는 IGES 파일에 포함될 수 없습니다. 예를 들어, 모델에 선택한 2768 등급보다 더 엄격한 공차가 있는 나사 구멍이나 샤프트 및/또는 치수가 포함된 경우 2D 기술 도면을 포함해야 합니다.
기술 도면을 추가하는 경우 업로드된 파일의 사양과 일치하는지 확인하십시오. 기술 도면이 업로드된 파일 또는 견적 사양과 일치하지 않는 경우:
견적 사양은 기술, 재료 및 표면 마감에 대한 기준점으로 간주됩니다.
기술 도면은 나사 사양, 공차 사양, 표면 마감 세부 사항, 부품 마킹 요청 및 열처리 사양에 대한 참조 지점으로 간주됩니다.
CAD 파일은 부품 설계, 형상, 치수 및 기능 위치에 대한 참조 지점으로 간주됩니다.
자세한 내용은 사양 정책 을 참조하세요. .
CNC 가공에 대한 Hubs의 모범 사례는 무엇입니까?
가능한 가장 큰 직경의 공구를 사용하여 가공할 수 있는 부품을 설계하십시오.
모든 내부 수직 모서리에 큰 필렛(캐비티 깊이의 1/3 이상)을 추가합니다.
구멍의 깊이를 너비의 4배로 제한합니다.
디자인의 주요 기능을 6가지 주요 방향 중 하나에 맞추십시오. 그게 불가능하다면 5축 CNC 가공이 옵션입니다.
설계에 나사산, 공차, 표면 마감 사양 또는 기계 작업자를 위한 기타 참고 사항이 포함된 경우 도면과 함께 기술 도면을 제출하십시오.
CNC 가공이 필요한 부품이 있습니까? 디자인을 업로드하면 DFM 도구가 최적화를 제안하고 즉각적인 가격을 제공합니다.
