CNC 가공은 높은 기능성과 정밀도 등 여러 이점 덕분에 산업 제조에서 주축입니다. 제품 제작 시 제조업체는 CNC 터닝과 CNC 밀링 작업 같은 하나 이상의 가공 작업을 사용할 수 있습니다.
CNC 터닝 정의는 공작물이 절삭 공구를 향해 회전하면서 소재 조각을 제거하는 것을 포함합니다. 이 글은 CNC 터닝(절차, 공정용 기계, 응용)을 종합적으로 설명합니다. 더 이상 미루지 말고 시작해 보겠습니다.
CNC 터닝이란?
CNC 터닝은 절삭 공구를 사용해 소재 외부에서 소재 일부를 제거하는 전형적인 절삭 제조 공정입니다. 공작물은 연속적으로 회전(지속적 터닝)하며, 원하는 최종 제품의 형상, 직경, 크기에 도달할 때까지 조각이 떨어져 나갑니다.
그러나 절삭 공구(일반적으로 단일 점 끝단)는 비회전식입니다. 대신 공작물만 그 주위를 회전합니다. CNC 선반은 산업적으로 터닝 작업을 달성하는 데 사용되는 전형적인 기계입니다.
한편 CNC 터닝은 금속, 목재, 플라스틱, 기타 폴리머 절삭에 적합합니다. 또한 컴퓨터 생성 프로그램과 코드를 사용하므로 제품의 치수 정확도가 높습니다. 이는 주요 장점 중 하나입니다.
CNC 터닝 작동 기초 이해
CNC 터닝 작업은 꽤 복잡할 수 있습니다. 그러나 CAD 파일을 CMC 기계가 인식할 수 있는 프로그램으로 변환한 후, 터닝 공정을 시작할 준비가 되도록 기계를 설정해야 합니다.
터닝은 공작물을 회전시키고 회전시키면서 절삭 공구가 외부에서 소재 조각을 깎아내기 시작하는 것을 포함합니다. 보통 가공 소재는 원통형 또는 원형입니다. 다만 호환 가능한 어댑터 사용 시 다양한 형상의 소재에서도 터닝이 잘 작동하는 경우가 있습니다.
절삭 공구는 공작물이 기계에서 회전하는 동안 원하는 프로그래밍된 형상에 도달할 때까지 계속 절삭합니다. 주목할 점은 CNC 선반이나 터닝 센터는 터렛에 다양한 공구를 가지고 있으며, 모두 컴퓨터 프로그램과 코드로 제어됩니다. 그러나 더 많은 공구를 수용할 수 있는 기계는 더 정교하고 더 많은 능력을 가지며, 복잡한 설계에 더 적합합니다.
CNC 터닝 작업의 종류
터닝 기계와 CNC 선반은 다양한 변형으로 제공되며, 일부는 특정 작업에 이상적인 독특한 절삭 특징을 가집니다. 아래는 다양한 CNC 터닝 공정 유형에 대한 간략한 설명입니다.
직선 터닝 (Straight Turning)
직선 터닝은 절삭 공구를 사용해 공작물 직경의 균일한 감소를 유도합니다. 이 기법은 소재를 지정된 두께로 가공하는 것을 목표로 합니다. 제품 직경의 변동을 방지하면서 소재 일부를 빠르게 제거합니다. 때로는 '러프 터닝'이라고도 하며 치수 정확도를 얻기 위해 추가 마감이 필요합니다.
너링 (Knurling)
이 작업은 공작물 표면에 톱니 모양, 각진, 또는 교차 선의 절삭 패턴을 도입하는 것을 포함합니다. 이 공정은 일반적으로 패턴이 마찰을 향상시키기 때문에 단단한 그립을 도입합니다. 또한 나사 구멍용 볼트와 너트 제작에도 적합합니다. 주목할 점은 이 작업에 특별히 설계된 너링 공구가 필요할 수 있다는 것입니다.
파팅 (Parting)
파팅은 단일 점 절삭 공구를 사용해 소재에 깊은 홈을 만들어 내부 구성요소를 제거하는 가공 기법입니다. 이름에서 알 수 있듯 부품을 생산하거나 원래 조각의 일부를 잘라내는 결과를 낳습니다.
테이퍼 터닝 (Taper Turning)
테이퍼 터닝은 소재 직경을 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 점진적으로 감소시키는 것을 포함합니다. 소재와 절삭 공구 사이의 각도 운동이 공작물 직경의 전이와 감소를 유발합니다. 대부분의 터닝 작업처럼 최종 제품은 원통형입니다.
나사 가공 (Threading)
나사 가공은 공작물 측면을 따라 절삭 공구가 움직이며 공작물 외부 구성요소에 나사산을 절삭하는 또 다른 CNC 터닝 공정입니다. 나사산은 특정 길이와 피치를 가진 나선형 홈입니다.
그루빙 (Grooving)
이 터닝 작업은 공작물에 좁은 절삭(홈)을 만듭니다. 소재에 맞서는 뾰족한 공구 헤드의 작용으로 절삭 공구와 같은 폭으로 절삭합니다. 그러나 여러 절삭 공구의 도움으로 더 넓은 직경의 홈 가공도 가능합니다.
CNC 터닝에 적합한 소재는?
CNC 가공의 중요한 장점 중 하나는 방대한 범위의 소재와 호환된다는 점입니다. 마찬가지로 대부분의 금속과 플라스틱 소재는 CNC 터닝 공정에 이상적입니다. 이들은 다음과 같습니다:
알루미늄 (Aluminum)
나일론 (Nylon)
구리 (Copper)
강철 (Steel)
목재 (Wood)
티타늄 (Titanium)
PEEK
ABS
유리 (Glass)
PVC
황동 (Brass)
왁스 (Wax) 등
각 소재는 다양한 구조적 무결성을 가지므로 이송 속도와 터닝 속도 같은 독특한 사양을 가진 다른 선반이나 터닝 센터가 필요할 수 있습니다.
CNC 터닝 기계의 종류
선반이 터닝에 사용되는 전형적인 기계임은 분명합니다. 그러나 이 장치들은 각각 특정 터닝 작업에 더 적합한 다양한 종류로 존재합니다. 귀하의 가공 프로젝트를 위한 네 가지 다른 CNC 터닝 기계 유형이 있습니다.
수평 CNC 선반 (Horizontal CNC Lathes)
이 선반들은 전형적인 선반의 모든 특징을 가지며 다양한 산업 응용 분야에서 가장 많은 기계 중 하나입니다. 그러나 터닝과 보링 작업 모두에 적합합니다. 또한 CNC 기계로서 컴퓨터 프로그램으로 작동합니다.
수직 CNC 선반 (Vertical CNC Lathes)
수평 선반과 유사하지만, 예상하시듯 주요 차이점은 공작물을 고정하는 방식입니다. 소재가 회전, 회전, 절삭이 발생하기 전에 아래에서부터 수직으로 위치합니다. 결과적으로 이 기계들은 공간 제약이 있는 작업에 가장 적합합니다. 또한 무겁고 튼튼한 공작물에 가장 적합합니다.
수평 터닝 센터 (Horizontal Turning Centers)
수평 터닝 센터는 드릴링과 밀링 기능을 가진 밀폐된 장치입니다. 이름에서 알 수 있듯 터닝 센터는 수평 방향을 가지며 공구는 위에서 회전하고 공작물에 절삭하며 중력에 의존해 절삭 조각을 제거합니다.
수직 터닝 센터 (Vertical Turning Centers)
이 장치는 수평 터닝 센터와 CNC 밀러의 콤보 역할을 합니다. 설계상 회전 척이 지면 가까이에 있어 대형 공작물 작업이 더 쉽습니다.
터닝 선반의 다양한 구성요소
다양한 터닝 선반이 있지만 실제로는 유사한 구성요소를 가집니다. 전형적인 선반 기계의 각 요소를 간단히 살펴보겠습니다.
1. CNC 제어 패널 (CNC Control Panel)
패널은 기계의 두뇌 상자나 다름없습니다. 가공 기술자와 기술자가 컴퓨터 프로그램과 코드를 입력하는 제어실을 가리킵니다. CNC 제어 패널에는 시작, 새 프로그램 입력, 프로젝트 종료 등 모든 장치 작업을 제어하는 키 세트가 있습니다.
2. 스핀들 (Spindles)
스핀들은 헤드스톡의 심장입니다. 축이 있는 터닝 선반의 회전 축입니다. 또한 테일스톡에도 스핀들이 있는 것이 흔합니다.
3. 헤드스톡 (Headstocks)
헤드스톡은 선반의 다른 구성요소들을 제자리에 고정하는 클램프 역할을 합니다. 기어, 스핀들, 척, 제어 레버 등 기계 부품들을 포함합니다.
4. 테일스톡 (Tailstocks)
헤드스톡의 반대쪽 끝이 테일스톡입니다. 보링 작업이 가능한 비회전 센터입니다.
5. 베드 (Beds)
베드는 헤드스톡, 척, 테일스톡 등 다른 모든 구성요소가 부착되는 터닝 선반에서 가장 중요한 부품입니다. 또한 대형 공작물을 수용하기 위해 추가로 연장 가능한 큰 수평 구조물입니다.
6. 척 (Chucks)
척은 선반 기계의 또 다른 필수 구성요소입니다. 가공을 위해 소재를 고정(그립)하는 데 도움을 줍니다.
7. 캐리지 (Carriages)
캐리지는 안장, 크로스 슬라이드, 에이프런 같은 다른 구성요소를 포함하는 헤드스톡과 테일스톡 사이에 있습니다. 공작물 외부를 절삭하며 지나가는 절삭 공구의 가이드 역할을 합니다.
8. 절삭 공구 (Cutting Tools)
절삭 공구에는 터닝 중 소재 조각을 제거하는 공구 비트가 포함됩니다. 종종 선반 장치에 있는 절삭 공구의 종류에 따라 절삭과 터닝 공정이 달라질 수 있습니다.
9. 공구 터렛 (Tool Turrets)
공구 터렛은 선반의 공구 홀더입니다. 전형적인 공구 터렛의 크기와 형상이 수용할 수 있는 공구 수를 결정합니다.
10. 풋 페달 (Foot Pedals)
풋 페달은 테일스톡이나 척을 빠르게 여닫는 데 도움을 줍니다.
5가지 흔한 터닝 공구 유형
우리는 이미 다양한 터닝 작업이 있음을 확인했습니다. 따라서 각 공정에 더 적합한 다양한 선반 절삭 공구가 있습니다. 이들 중 일부를 빠르게 살펴보겠습니다.
1. 페이스 또는 터닝 공구 (Face or Turning Tools)
이는 소재 회전 축에 직각인 평평한 표면을 절삭하는 데 적합한 선반 기계입니다. 공정 중 캐리지의 공구 홀더가 절삭 공구를 고정하고, 이는 회전 축에 수직으로 절삭합니다.
2. 나사 절삭 공구 (Thread Cutters)
이 절삭 공구는 소재의 외부 및 내부 절삭에 적합합니다. 또한 이름에서 알 수 있듯 선반 기계에서 나사산 절삭에 이상적입니다.
3. 보링 바 (Boring Bars)
보링 바는 정확히 터닝 공구는 아닙니다. 대신 공작물에 내부 절삭을 하는 단일 점 공구로, 보링 구멍에 적합합니다. 이 장치들은 본질적으로 기존 구멍의 직경을 확대합니다.
4. 그루빙 공구 (Grooving Tools)
그루빙 공구는 공작물에 채널(홈)과 O-링 같은 특징을 절삭하는 데 적합합니다. 또한 서로 다른 공작물의 넥킹을 허용하는 훌륭한 맞춤으로 소재에 윤곽을 만드는 데 이상적입니다.
5. 너링 공구 (Knurling Tools)
이 선반 공구들은 공작물의 그립을 개선하기 위한 특정 설계와 패턴을 갖추고 있습니다. 소재에 눌러지면 너링 패턴을 각인합니다. 따라서 장비 손잡이, 볼트, 너트 제작에 유용합니다.
CNC 터닝의 응용 분야
CNC 터닝과 가공 공정은 다양한 제조 부문에 매우 유익합니다. 아래에서 터닝 작업의 응용 분야를 간략히 살펴보겠습니다.
자동차 산업
CNC 터닝 작업은 차량 기능 향상에 도움이 되는 자동차 부품 제조에 꽤 흔합니다. 이 공정은 실린더 블록 같은 금속 부품과 대시보드 구성요소 같은 플라스틱 부품 제조와 호환됩니다.
전기 산업
CNC 터닝은 회로 기판 등 전기 부품 제작에 적합합니다. 극도로 정밀한 가공 공정이므로 제품은 전자적으로 효율적이며 모든 요구사항과 사양을 충족합니다.
항공우주 산업
항공 산업은 높은 치수 정확성 때문에 CNC 터닝과 가공 같은 공정을 요구합니다. 셔틀용 강철 부품, 항공기 패스너, 내부 부품 설계에 적합합니다.
WayKen의 CNC 터닝 역량
CNC 터닝에 대한 자세한 정보를 얻었으니 귀하의 제작에 필요한지 알 수 있습니다. 다음은 귀하의 설계를 제작하는 데 도움을 줄 올바른 파트너를 찾는 것입니다. WayKen은 터닝 서비스 제공 전문가입니다. 거의 20년의 가공 경험으로 우리 가공 기술자들은 모든 유형의 터닝 작업과 기타 가공 기술을 처리할 수 있습니다.
우리는 또한 ISO 90001:2015 인증 기업이므로 우리 모든 제품이 업계 최고 표준임을 보장합니다. 한편 귀하의 요청에 따라 경쟁력 있는 가격으로 주문형 솔루션을 제공합니다. 또한 DFM 분석으로 귀하의 설계를 개선하는 방법에 대한 전문적인 조언을 제공할 수 있습니다.
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결론
CNC 터닝은 다양한 부문에서 광범위한 응용을 가진 중요한 제조 기법입니다. 높은 다재다능함, 치수 정확성, 대량 생산 적합성 덕분에 오랫동안 산업 제조의 주축 기술로 자리 잡았습니다.
이 잘 상세한 글을 읽으시면 공정이 무엇을 수반하는지 종합적으로 알 수 있습니다. 따라서 귀하의 제작에 이 기법을 언제 채택해야 할지 알 수 있습니다.
자주 묻는 질문 (FAQs)
선반의 가공 축은 무엇인가요?
CNC 선반은 축의 움직임으로 더 잘 정의되는 다양한 구성으로 제공될 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
2축: 전형적인 선반에 해당; X와 Y 축.
3축: 회전 드릴이 X, Y, Z 축을 따라 작동.
4축: 두 개의 일반 축과 추가 Y 및 A 축 포함.
5축: X, Y, Z에 A 및 B 축을 더해 다섯 방향으로 움직임.
다축: 자동 슬라이딩 선반은 9개 이상의 서로 다른 축을 가질 수 있음.
터닝과 밀링의 차이점은?
터닝은 공작물이 비회전 단일 점 절삭 공구를 향해 회전하는 반면, 밀링은 회전 절삭기를 사용해 고정된 공작물 구성요소를 제거합니다. 또한 터닝 제품은 종종 원통형 또는 원뿔형인 반면, 밀링 최종 제품은 평평한 표면을 가집니다.
터닝 작업의 세 가지 주요 움직임은?
터닝 중 다음 움직임이 발생합니다:
회전: 터닝 중 공작물은 절삭 공정이 발생하는 동안 지속적으로 회전하고 회전합니다.
전진 운동: 공구는 소재에 대해 평행 구성으로 직선 운동을 해 가공을 유도합니다.
관통: 절삭 공구가 관통하며 소재 조각을 절삭하는데, 이는 절삭 깊이를 결정할 수 있습니다.