부품을 선삭해야 할까요, 밀링해야 할까요? 3축 가공으로 충분할까요, 아니면 5축이 필요할까요? 잘못된 CNC 가공 공정 선택은 비용이 많이 드는 지연, 공차 문제, 과도한 지출로 이어질 수 있습니다. 이 CNC 가공 공정 비교에서는 각 주요 방법과 간결한 개요를 명확하고 실용적인 방식으로 설명합니다.
이 가이드가 프로젝트 특성에 맞춘 비용 효율적인 결정을 내리는 데 도움이 되기를 바랍니다. 그럼 시작해 보겠습니다!
"CNC 가공 공정은 원하는 부품을 형성하기 위해 공작물에서 소재를 제거하는 일련의 제조 공정을 의미합니다."
이러한 각 공정은 컴퓨터의 도움으로 관리되며, 컴퓨터는 공구를 정밀하게 이동시키는 데 도움을 줍니다. 이것이 CNC가 Computer Numerical Control(컴퓨터 수치 제어)을 의미하는 이유입니다. 3D 프린팅과 달리, 이는 감산적 제조 방식으로, 처음에는 필요한 것보다 더 많은 소재가 사용되고, 원하는 형태가 드러날 때까지 여분이 점진적으로 제거됩니다.
이 방식은 뛰어난 정확도와 일관성 덕분에 제조 산업에서 특히 널리 사용됩니다.
많은 설계 및 엔지니어링 전문가들이 의문을 품는 질문입니다. 답은 간단합니다: 모든 부품은 다릅니다. 어떤 부품은 구멍과 곡선이 있고, 다른 부품은 매끄러운 마감이나 날카로운 모서리가 필요할 수 있습니다. 따라서 모든 형상, 크기, 소재에 사용할 수 있는 단일 접근 방식은 없습니다.
이러한 모든 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 공정이 등장했습니다. 각각은 금속 블록 절삭, 실린더 성형, 표면 마감 등 특정 작업을 담당합니다.
이 글에서는 다양한 공정 유형을 설명하여 더 나은 관점을 가질 수 있도록 돕겠습니다. 먼저 각각을 간단히 살펴보겠습니다.
CNC 밀링에서는 공작물이 고정된 상태에서 절삭 공구가 회전하며 마치 껍질을 벗기듯 소재를 제거합니다. 이 방식은 평평한 표면, 슬롯, 포켓이 있는 부품에 최적입니다.
이 공정은 구멍, 각도, 복잡한 3차원 형상이 필요한 설계 및 엔지니어링 부품에 자주 사용됩니다. CNC 밀링은 금속과 플라스틱 모두에 적용 가능한 정밀하고 유연한 공정입니다.
CNC 선삭은 약간 다르게 작동합니다. 여기서 공작물은 회전하고 공구는 고정됩니다. 공구는 공작물 표면을 따라 절삭 작업을 수행합니다.
따라서 로드, 파이프, 샤프트 같은 원통형 또는 원형 부품 생산에 이상적입니다. 일반적으로 선삭은 밀링보다 더 일반적이며, 특히 중심선을 기준으로 대칭이 필요한 부품에 유용하고 밀링보다 훨씬 빠릅니다.
구멍을 뚫는 데는 여러 옵션이 있습니다. 회전하는 드릴 비트로 수행하는 가장 기본적인 CNC 드릴링이 있습니다. 더 높은 정확도와 향상된 표면 마감을 위해 보링과 리밍으로 구멍을 가공할 수도 있습니다.
보링은 구멍 크기를 키우면서 위치를 개선하고, 리밍은 특정 크기와 초매끄러운 표면으로 마무리합니다. 이 공정들은 종종 부품의 전체 효율을 높이기 위해 조합되어 수행됩니다.
위에서 언급한 가장 일반적인 것들 외에도 주목할 만한 다른 CNC 제조 공정 범주가 있습니다.
이 기술들은 기존 공구의 능력을 넘어 복잡한 디테일이나 고품질 마감이 필요할 때 필수적입니다.
각 방법은 CNC 가공에서 특정 기능을 수행합니다. 일부 방법은 평평한 형상에 더 적합하고, 다른 방법은 원형이나 복잡한 디테일에 적합합니다. 이처럼 다양한 CNC 가공 공정 유형을 아는 것은 프로젝트 준비에 필수적입니다. 올바른 작업을 위한 올바른 공구를 선택할 수 있게 하여 실수를 방지합니다.
자! 이제 이 섹션에서는 CNC 가공 공정 간의 차이점, 원리, 장단점, 적용 분야 등을 분석하겠습니다. 계속 지켜봐 주세요!
CNC 라우팅 vs 밀링? 지금 바로 알아봅시다! CNC 밀링과 CNC 선삭은 CNC 내 감산적 제조의 두 가지 주요 공정입니다. 두 공정 모두 고체 공작물에서 소재를 제거하지만, 이동 메커니즘이 다릅니다. 밀링은 회전하는 공구와 고정된 공작물을 사용하고, 선삭은 공작물을 회전시키고 고정된 공구를 사용합니다.
두 공정 중 어느 쪽에서 공구가 회전하고, 어느 쪽에서 부품이 회전할까요? 이것이 핵심 구분입니다.
CNC 밀링에서는 회전 절삭 공구가 고정된 공작물을 따라 X, Y, Z 축을 이동하며 소재를 제거하고 복잡한 윤곽을 형성합니다.
CNC 선삭에서는 공작물이 척에 고정되어 고속으로 회전합니다. 정지된 공구가 표면을 따라 이동하여 원통형 특징을 형성합니다.
+ 고급 정밀도: 밀링 기계는 높은 정밀도 요구 사항이 있는 복잡하고 다면적인 부품을 다룰 때 최고의 옵션 중 하나입니다.
+ 다양한 소재 호환성: 강철, 티타늄, 알루미늄, 엔지니어링 플라스틱 등 까다로운 소재를 가공할 수 있습니다.
+ 다기능성: 드릴링, 슬로팅, 윤곽 가공, 표면 마감 등 다양한 작업을 단일 설정으로 수행할 수 있습니다.
– 원형 부품에 대한 시간 비효율성: 회전 또는 원통형 부품에는 적합하지 않습니다. 시간과 자원 효율이 낮기 때문입니다.
– 가속된 공구 마모: 다축 절삭 시 접촉 면적 증가로 인해 장비가 더 빨리 마모될 수 있습니다. 특히 경금속 가공 시 그렇습니다.
– 높은 초기 준비: 복잡한 부품에는 상세한 CAM 프로그래밍과 설정이 필요합니다.
+ 원형 부품에 빠르고 효과적: 샤프트, 로드, 부싱 같은 대칭 부품을 빠르고 정확하게 제작하는 데 효과적입니다.
+ 운영 비용 절감: 선삭 센터는 원통형 부품의 대량 생산에 더 저렴하고 빠릅니다.
– 원통형 표면 제한: 평평하거나 각진, 또는 기타 복잡한 형상에는 효과적이지 않습니다.
– 제한된 공구: 밀링에 비해 공구 종류와 옵션이 적습니다.
– 제한된 공구 접근성: 표준 선반 공구는 특정 형상에 도달하는 능력이 부족할 수 있습니다.
| 특징 | CNC 밀링 | CNC 선삭 |
|---|---|---|
| 이동 유형 | 회전 공구, 고정 부품 | 회전 부품, 고정 공구 |
| 이상적 형상 | 평평하고 3D 복잡한 부품 | 원통형 및 대칭 |
| 축 구성 | 3~5축 | 일반적으로 2축 |
| 설정 시간 | 긴 설정 | 빠른 설정 |
| 원형 가공 속도 | 느림 | 훨씬 빠름 |
| 설계 유연성 | 높음 | 원형 특징으로 제한 |
3축과 5축 가공은 모두 CNC 밀링 유형이지만, 공구와 공작물의 회전 방식에서 차이가 있습니다.
3축 가공에서는 공구가 X, Y, Z 세 개의 선형 축으로 이동하며 공작물은 고정됩니다. 5축 가공에서는 공구 또는 테이블이 기울거나 회전할 수 있어 2개의 자유도가 추가되어 총 5개의 자유도를 가집니다.
3축 가공에서는 공구가 수직으로만 선형 방향으로 이동할 수 있으며, 이는 회전을 통해서만 달성됩니다. 공작물은 움직이지 않으므로 재위치 없이 가공할 수 있는 형상에 한계가 있습니다.
5축 가공에서는 공구 또는 작업 테이블이 기울고 회전하여 공작물에 거의 모든 각도에서 접근할 수 있습니다. 이는 설정 횟수를 최소화하고 접근하기 어려운 표면에 도달하는 데 도움이 됩니다.
+ 낮은 유지보수 비용: 5축 기계는 설치 및 유지보수 비용이 더 많이 듭니다.
+ 기본 부품에 효과적: 드릴링, 포켓팅, 페이싱 같은 평면 작업에 적합합니다.
+ 높은 접근성: 단순한 설계로 인해 소규모 CNC 샵과 작업장에서 흔히 볼 수 있습니다.
– 더 많은 시간과 오류: 부품을 재위치해야 하므로 다중 설정으로 인한 시간과 오류 가능성이 증가합니다.
– 낮은 정밀도: 수동 재위치와 공구 교체 증가로 복잡한 작업에서 정밀도가 떨어질 가능성이 높습니다.
– 깊은 캐비티에 비효율적: 더 긴 공구가 필요하고 진동이 증가해 정밀도가 떨어질 가능성이 높습니다.
+ 설정 횟수 감소: 공작물을 클램핑하는 대신 연속적으로 재위치하여 가공 시간을 단축합니다.
+ 마모 감소: 최적의 각도에서 절삭하여 공구 수명을 연장합니다.
+ 더 나은 표면 마감: 윤곽 표면에 더 매끄러운 마감을 가능하게 합니다.
– 높은 초기 투자: 고가의 기계, 고급 소프트웨어, 숙련된 인력, 정교한 하드웨어가 필요합니다.
– 복잡한 프로그래밍: 충돌과 제품 손상을 방지하기 위해 숙련된 CAM 설계자와 고급 시뮬레이션이 필요합니다.
– 항상 필요한 것은 아님: 3축 가공으로 가능한 단순한 부품에는 이 설정의 비용과 복잡성이 정당화되지 않습니다.
| 특징 | 3축 가공 | 5축 가공 |
|---|---|---|
| 자유도 | X, Y, Z | X, Y, Z + A(회전), B(기울임) |
| 최적 용도 | 단순, 평평한 형상 | 복잡한 다면 부품 |
| 설정 시간 | 복잡한 부품에 더 김 | 단일 설정 가공으로 최소화 |
| 프로그래밍 용이성 | 쉬움 | 복잡하고 고급 |
| 장비 비용 | 낮음 | 높음 |
| 표면 마감 | 양호 | 최적 공구 각도로 우수 |
CNC 밀링과 CNC 라우팅은 모두 회전 공구를 사용하여 소재를 절삭하고 제거하는 공정입니다. 두 공정은 공통 기반을 공유하지만, 이를 수행하는 기계는 주로 가공 소재, 요구 정밀도, 용례 때문에 크게 다릅니다.
CNC 밀링 기계는 3개 이상의 선형 방향으로 전진할 수 있는 절삭 공구를 견고한 본체가 지지합니다. 이는 높은 정확도로 경질 소재를 성형할 수 있게 합니다.
CNC 라우터는 더 민첩한 기계를 사용해 CNC 밀링 기계보다 더 빠르게 작동합니다. 이 기계는 고속 RPM으로 커터를 회전시켜 목재, 폼 같은 연질 소재를 빠르게 절삭합니다.
+ 높은 내충격성: CNC 밀링 기계는 견고한 본체를 사용하여 진동 충격을 더 잘 흡수합니다. 따라서 경질 소재 가공 시 더 나은 정확도와 신뢰성을 제공합니다.
+ 소재 가공 다양성: 금속 및 합금(강철, 알루미늄), 엔지니어링 플라스틱, 연질 엔지니어링 플라스틱 등 경질 소재를 가공할 수 있습니다.
+ 강력한 공정 지원: 포켓팅, 드릴링, 윤곽 가공 등 복잡한 공정을 단일 설정으로 수행할 수 있습니다.
– 속도 저하: 경질 소재와 관련된 정밀도로 인해 CNC 밀링은 다른 기술보다 더 많은 시간이 필요합니다.
– 비용 증가: CNC 가공 공정 비교 시 밀링 기계의 유지보수 및 구매 비용이 라우터보다 높습니다.
+ 높은 절삭 속도: 목재, 플라스틱, 폼 같은 연질 소재를 빠르게 가공하는 데 특히 효과적입니다.
+ 저렴한 기계 비용: CNC 라우터는 보통 더 저렴해 소규모 작업장과 신규 비즈니스가 쉽게 도입할 수 있습니다.
+ 가벼운 설정: 설치 및 조작이 쉬워 소규모 작업의 설치 및 이전 프로젝트에 적합합니다.
– 낮은 정확도: 가벼운 프레임으로 인해 정밀도가 떨어져 복잡하거나 정밀한 부품에 부적합합니다.
– 더 많은 진동: 깊거나 밀도 높은 절삭 시 특히 두드러집니다.
– 짧은 공구 수명: 고속 스핀들과 경질 소재로 공구 마모가 심해 공구 수명이 단축됩니다.
| 특징 | CNC 밀링 | CNC 라우팅 |
|---|---|---|
| 기계 강성 | 높음 | 낮음 |
| 핵심 차이 | 정밀도와 경질 절삭용 | 연질 소재 고속 가공용 |
| 적합 소재 | 금속, 경질 플라스틱 | 목재, 연질 플라스틱, 폼 |
| 절삭 속도 | 느림 | 빠름 |
| 정밀도 수준 | 매우 높음 | 보통 |
| 적용 산업 | 항공우주, 자동차, 금형 | 간판 제작, 가구, 포장 |
| 비용 및 설정 | 비싸고 복잡한 설정 | 저렴하고 쉬운 설정 |
드릴링: 드릴 비트를 사용하여 고체 소재에 구멍을 만드는 것을 드릴링이라고 합니다. 이는 홀 가공 공정의 초기 단계입니다.
보링: 자, 이제 CNC 드릴링 vs 보링을 논의해 봅시다. 보링은 단일 날 절삭 공구를 사용하여 구멍을 확대하고 원통형 정밀도를 개선하는 공정입니다.
리밍: 이제 CNC 드릴링 vs 리밍을 생각해 보겠습니다. 리밍은 공정의 마지막 단계입니다. 미리 드릴링하거나 보링한 구멍을 매끄럽게 하고 확대하여 특정 치수와 매끄러운 표면을 제공합니다.
드릴링은 초기 구멍을 만들고, 보링은 구멍을 정렬하고 확대하며, 리밍은 구멍을 필요한 정확한 치수와 표면 마감으로 매끄럽게 합니다.
+ 빠르고 비용 효율적
+ 모든 소재에 유연하게 적용 가능
+ 후속 공정을 위한 이상적
– 구멍 직경의 정밀도가 중요한 경우 사용할 수 없음
– 내부 벽이 거칠 수 있음
– 구부러진 표면에서 드릴 비트가 휘어질 수 있음
+ 부정형과 정렬 불량 해결
+ 회전 축으로 구멍 정렬 개선
+ 동일한 공구 본체로 다양한 크기의 구멍 생성 가능
+ 드릴링 구멍의 결함 수정 탁월
+ 무에서 구멍을 만들 수 없음
+ 드릴링보다 완료 시간 더 김
+ 고속 설정에서 작동 불가
+ 거울 같은 내부 구멍 표면 생성
+ 미크론 단위 정밀도로 구멍 크기 엄격 제어
+ 정확한 구멍 요구 사항이 있는 대량 생산에 최적
– 구멍 없이 작동 불가
– 정렬 불량에 민감
– 단일 공구가 정해진 직경으로 제한
| 특징 | 드릴링 | 보링 | 리밍 |
|---|---|---|---|
| 주 목적 | 구멍 생성 | 구멍 확대 및 정렬 | 구멍 마감 |
| 구멍 정밀도 | 낮음 (±0.1mm 일반적) | 중간 (±0.05mm 일반적) | 높음 (±0.01mm 이상) |
| 표면 마감 | 거침 | 개선됨 | 매끄러움~거울면 |
| 공구 유형 | 트위스트 드릴 비트 | 단일 날 보링 바 | 다중 날 리머 |
| 구멍 시작 가능 | 예 | 아니오 | 아니오 |
| 소재 제거율 | 높음 | 중간 | 낮음 |
어떤 CNC 가공 공정을 선택하기 전에 부품의 정확한 제작 요구 사항을 이해하는 것이 중요합니다. 이 간단한 흐름도는 CNC 가공 공정 선택 방법을 간단한 단계로 설명합니다.
윤곽을 살펴보는 것으로 시작합니다. 주로 원통형인 부품에는 CNC 선삭이 적합합니다. 카운터보어나 포켓이 있는 복잡한 프리즘형 부품은 CNC 밀링으로 가장 잘 해결됩니다. 원통형 구멍의 경우 직경과 마감에 따라 드릴링, 보링, 리밍을 수행할 수 있습니다.
플라스틱이나 목재 같은 연질 소재는 CNC 라우팅으로 가장 잘 관리됩니다. 반면 경금속은 밀링이나 연삭이 가장 좋습니다. 또한 연삭은 경화강과 초매끄러운 표면에 최적입니다.
설계에 항공우주나 의료 부품처럼 중요한 끼워맞춤이 있는 엄격한 공차가 포함되면 밀링이나 연삭이 가장 좋습니다. 일반적인 정밀도에는 선삭과 라우팅도 충분합니다.
전체 생산량 측면에서 선삭과 밀링 공정은 자동화 시 꽤 효율적입니다. 단일 부품이나 프로토타입은 소재 유형에 따라 수동 가공이나 라우팅으로 빠르게 제작할 수 있습니다.
| 기준 | CNC 밀링 | CNC 선삭 | 5축 CNC | 드릴링 | 보링 | 리밍 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 부품 형상 | 평평, 프리즘형, 복잡한 3D 표면 | 원통형, 동심 특징 | 매우 복잡, 다면 부품 | 단순 구멍 | 확대된 구멍 | 최종 구멍 치수 |
| 소재 적합성 | 금속, 플라스틱, 복합재 | 금속, 플라스틱 | 금속, 합금, 복합재 | 금속, 플라스틱 | 금속 | 금속, 일부 플라스틱 |
| 정밀도 | 높음 | 중간~높음 | 초고정밀 | 중간 | 높음 | 매우 높음 |
| 표면 마감 | 매끄러움~매우 미세 | 양호 | 탁월 | 거침~양호 | 드릴링보다 개선 | 탁월 |
| 공구 접근성 | 3축(일부 제한) | 단일 축 | 다각도, 언더컷 가능 | 직선만 | 직선만 | 직선만 |
| 생산량 | 낮음~중간 | 중간~높음 | 낮음~중간 | 높음 | 중간 | 중간 |
| 비용 | 보통 | 낮음~보통 | 높음 | 낮음 | 보통 | 보통 |
| 일반적 용례 | 인클로저, 브라켓, 복잡한 표면 | 샤프트, 부싱, 원형 부품 | 항공우주 부품, 의료 임플란트 | 구멍 생성 | 구멍 직경 정제 | 최종 치수 및 표면 정확도 |
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CNC 기계
하이덴하인 TNC 640 머신 컨트롤의 Gen 3 버전은 3~5축 밀링, 터닝, 연삭 작업에 최대 24축까지 대응하도록 설계되었습니다. Gen 3 드라이브는 스핀들과 축의 동역학을 높이면서 전기 캐비닛 공간을 줄여 보관·설치·서비스 비용과 시간을 절감한다고 합니다. 주요 신기능 지그 연삭 및 연삭 공구 드레싱 지원: 연삭 가공의 필수 요건인 공구 축에 선택적 왕복 스트로크 중첩 기능 탑재 24인치 와이드스크린 분할: 두 개의 작업 영역으로 나누어 컨트롤 화면과 추가 애플리케이션 동시 표시 가능 HTML 5 통합 및 카메라 표시:
지연 위험을 줄이기 위해 피츠버그 대학 연구진이 IoT 디바이스에 혼잡을 피하는 사이드 채널을 제공하는 시스템을 제안했습니다. 더 많은 사물인터넷(IoT) 디바이스가 작업장에 진입함에 따라 네트워크가 혼잡해지고 지연된 연결로 이어질 수 있습니다. 데이터가 빠르게 전송되지 않으면 치명적인 실패를 일으킬 수 있으며, 이는 지연과 사고로 이어질 수 있습니다. 이 위험을 줄이기 위해 피츠버그 대학 연구진이 IoT 디바이스에 혼잡한 트래픽 지연을 피할 수 있는 사이드 채널을 제공하는 시스템을 제안했습니다. EasyPass: 다중 액세스 무선
