CNC 가공이 재래식 공법보다 뛰어난 9가지 이유

개인용 컴퓨터 발전 이후 수치 시스템이 모든 산업에 스며들었습니다. 제조업도 예외가 아닙니다. 요즘 CNC 가공의 장점은 제조 및 제작 응용 분야에서 다양한 산업의 수많은 제조업체들 사이에서 인기를 끌고 있습니다.

CNC 시스템은 현대 가공 기술의 떼려야 뗄 수 없는 부분이 되었습니다. 'CNC'는 컴퓨터 수치 제어를 의미하며 원칙은: 공작기계 메커니즘이 전문 디지털 제어 시스템에 의해 연결되고 통합된다는 것입니다. 하나의 공작기계 작동이 수작업을 완전히 대체할 수 있습니다. WayKen에서는 CNC 프로토타이핑 기법이 CNC 공작기계의 혁명적 혁신 덕분에 크게 향상되었습니다. 재래식 vs CNC 가공에 대해 깊이 이해한 내용을 아래에 정리했습니다.

재래식 가공과 CNC 가공의 원리

이 시스템은 컴퓨팅용 하드웨어 파트와 소프트웨어 파트로 구성됩니다. 작업자는 소프트웨어와 상호작용해 공작기계 파라미터를 모니터링하고 CNC 프로그램을 생성합니다.

NC 프로그램은 기본적으로 공작기계가 특정 부품을 가공하기 위해 어떻게 작동해야 하는지에 대한 명령어 리스트입니다. NC 하드웨어는 고전 프로그램을 라인별로 읽고 공작기계에 따라 작동하라고 지시합니다.

이제 재래식 가공이란 공작기계의 모든 움직임을 작업자가 직접 제어하는 것을 의미합니다. 언제 공구를 움직이고 어느 이송으로 할지, 언제 멈출지 어디에서 멈출지 작업자가 선택합니다. 작업자는 주로 제어 레버에 내장된 게이지와 특수 자를 사용해 더 높은 정밀도를 얻습니다.

CNC 가공의 장점

1. 작업자 안전 (Labour Safety)

최우선으로 CNC 가공은 생명을 지킵니다. CNC 공작기계 작업자는 특수 보호 구조물로 모든 날카로운 부분과 안전하게 분리됩니다. 유리를 통해 공작기계 내부 상황을 볼 수 있지만 밀이나 스핀들에 가까이 갈 필요가 없습니다. 작업자는 냉각 유체와 접촉할 필요도 없습니다. 소재에 따라 일부 유체는 사람 피부에 해로울 수 있습니다.

2. 인건비 절감 (Labour Economy)

재래식 공작기계는 지속적인 주의가 필요했습니다. 작업자가 공구 모든 부분을 직접 움직였으니까요. 즉, 작업자 한 명이 한 대의 공작기계만 다룰 수 있었습니다. CNC 시대가 오자 상황이 급변했습니다. 대부분 부품은 세팅당 최소 30분 이상 가공됩니다. 하지만 CNC 공작기계가 절삭 부분을 스스로 수행합니다. 아무것도 만질 필요가 없습니다. 공구가 자동으로 움직이고 작업자는 프로그램이나 세팅에 오류가 없는지만 확인하면 됩니다. 즉, CNC 작업자들은 많은 여유 시간을 갖게 되었습니다. 이 시간을 추가 공작기계 작업에 쓸 수 있습니다. 한 작업자, 여러 공작기계. 이는 인력 절감을 의미합니다.

3. 최소 세팅 오차 (Minimum Setup Error)

재래식 공작기계는 작업자의 측정 도구 숙련도에 의존합니다. 물론 훌륭한 작업자는 높은 정밀로 부품을 세팅할 수 있습니다. 하지만 국내에 훌륭한 작업자는 소수에 불과합니다. 그래서 많은 CNC 시스템이 특수 좌표 측정 프로브를 채용합니다. 보통 스핀들에 공구로 장착되고 고정 부품을 프로브가 터치해 위치를 결정합니다. 이후 좌표계 영점이 결정되어 세팅 오차가 최소화됩니다.

4. 우수한 공작기계 상태 모니터링 (Excellent Machine Tool Conditions Monitoring)

조건부 가공에서 작업자는 공작기계를 거의 '느낌'으로 알아야 했습니다. 가공 결함과 절삭 공구 마모를 본능과 경험으로 판별해야 했습니다. 그래도 결정이 최적이지 않을 수 있습니다. 현대 CNC 가공 센터는 다양한 센서로 가득 차 있습니다. 공작물이 가공되는 동안 토크, 온도, 공구 수명 등 요소를 모니터링할 수 있습니다. 이 정보를 바탕으로 실시간으로 공정을 완벽하게 만들 수 있습니다.

예를 들어 온도가 너무 높으면 공구 마모, 금속 물성 악화 등이 일어납니다. 이송을 낮추거나 냉각수 압력을 높여 문제를 해결할 수 있습니다. 많은 사람이 뭐라고 해도 가공은 오늘날 가장 널리 쓰이는 제작 방법입니다. 칩을 하나씩 제거하는 이 공정은 태초부터 존재해 왔고 이제 정밀한 제작의 완성된 도구가 되었습니다. 모든 산업이 어느 정도 가공을 사용합니다. 예외는 없습니다. 하지만 일부 산업은 가공에서 더 많은 것을 얻습니다.

5. 안정된 복제 정밀도 (Stable Replication Accuracy)

검증된 컴퓨터 프로그램보다 더 안정적인 게 있을까요? 기구 움직임은 항상 동일합니다. 그 정밀도는 스텝 모터 정밀도에만 의존하기 때문입니다. 재래식 가공에서 복제 정밀도는 작업자에게서 오므로 크게 다릅니다. 인적 오류는 항상 프로그램보다 큽니다.

6. 적은 테스트 런 (Fewer Test Runs)

재래식 가공은 필연적으로 몇 개의 테스트 부품이 나옵니다. 작업자가 기술에 익숙해져야 하고 첫 부품을 만들며 뭔가를 놓치고 신기술을 테스트하게 됩니다. CNC 시스템은 테스트 런을 피하는 방법이 있습니다. 작업자가 모든 공구 패스 완료 후 소재에 무슨 일이 일어날지 실제로 볼 수 있게 하는 시각화 시스템을 채용합니다.

7. 복잡한 표면도 쉽게 제조 (Complex Surfaces Are Easy To Manufacture)

재래식 방식으로 복잡한 표면을 고정밀도로 제조하는 건 거의 불가능합니다. 엄청난 수작업이 필요합니다. CAM 시스템은 모든 표면에 대한 공구 궤적을 자동으로 형성합니다. 아무런 노력도 들이지 않아도 됩니다. 이것이 현대 CNC 가공 기술의 가장 큰 장점 중 하나입니다.

8. 높은 절삭 파라미터 (Higher Cutting Parameters)

고속 가공은 밀폐된 절삭 구역 덕분에 가능해졌습니다. 그런 속도에서 칩이 사방으로 고속으로 날아갑니다. 고속 가공 시 고압으로 냉각수가 분사되므로 칩 뒤에는 냉각수 샤워가 따릅니다. 속도가 10000rpm 이상에 이르면 수동 조작은 단순히 불가능합니다. 절삭 속도가 높고 이송률과 칩 폭을 안정적으로 유지해 진동을 방지하는 게 매우 중요합니다. 수동으로는 불가능에 가깝습니다.

9. 높은 공작기계 유연성 (Higher Machine Tool Flexibility)

재래식 방식은 밀링 머신은 홈이나 평면, 선반은 원통과 테이퍼, 드릴링 머신은 구멍을 냈습니다. CNC 가공은 이 모든 걸 한 공작기계에 결합할 수 있습니다. 공구 궤적을 프로그래밍할 수 있어 어떤 공작기계에서든 어떤 움직임이든 복제할 수 있습니다. 그래서 실린더 부품을 만드는 밀링 센터와 홈 가공하는 선반이 생깁니다. 이 모든 건 부품 세팅 횟수를 줄이기 위함입니다.