CNC 가공 완벽 해설: 정밀 금속 제작의 핵심

[CNC 가공 이미지]

금속 제품의 정밀 성형

금속으로 물체를 만드는 데는 다양한 제조 공정이 필요합니다. 그중 하나가 가공(machining)으로, 현대 대량 생산의 필수 요건입니다. 공작기계는 절삭면이나 연삭면을 이용해 금속의 일부를 제거하며 절단, 보링, 연삭 등으로 금속을 성형합니다. 보통 공작기계는 두 부분으로 구성됩니다: 하나는 가공할 금속을 고정하고 안내하며, 다른 하나는 성형 작업을 수행합니다. 특히 컴퓨터 시대에는 가공을 통해 정밀하고 미세한 금속 작업이 가능해졌습니다.

주조, 단조, 가공

금속 형상을 만드는 주요 방식은 여러 가지입니다.

• 주조(Casting): 용융 합금을 금형에 채우고 냉각시키는 공정입니다.
• 단조(Forging): 압축력을 가해 금속 격자를 변화시켜 소재의 물성을 바꾸는 공정입니다. 굽힘, 비틀기, 두드리기, 접기 등이 단조의 일반적인 작업입니다.
• 가공(Machining): 금속을 깎고, 갈고, 자르고, 보링하거나 다른 방식으로 성형합니다. 목공인이 나무를 다루듯 금속을 다루며, 소재의 본체는 변하지 않지만 형상과 마감이 가공됩니다.

현대에는 가공이 주조나 단조로 제작된 제품의 마무리 단계로 자주 사용되어, 단조품이나 주조품을 정밀 공차 내로 가공합니다. 밀링된 시트, 빌릿, 바도 가장 원시적인 기하학적 형태에서 가공되어 형상을 만듭니다.

주조와 단조는 보통 가공 전에 이루어집니다. 가공된 물체는 금속 제품이 완성되기 전에 추가 공정을 거칠 수 있습니다. 체결이나 용접으로 결합되거나, 열처리를 거치거나, 기타 표면 마감이 적용될 수 있습니다.

CNC 가공이란?

CNC는 Computer Numerical Control(컴퓨터 수치 제어)의 약자입니다. CNC 기계에서는 컴퓨터가 기계의 움직임을 정밀하게 제어합니다. CAD 소프트웨어에서 제작된 설계가 X, Y, Z 축상의 움직임으로 변환됩니다. 이렇게 하여 컴퓨터화된 공작소는 금속을 3차원으로 정확한 공차까지 깎아낼 수 있습니다.

가공의 역사

최초의 공작기계는 수제였습니다. 활 선반과 활 드릴은 나무, 상아, 납 같은 연질 금속을 돌리거나 구멍을 뚫는 데 사용되었습니다.

1774년, 존 윌킨슨(John Wilkinson)이라는 발명가가 물레방아의 연속 회전으로 구동되는 선반을 설계했습니다. 그는 이를 '보링 밀(Boring mill)'이라 불렀습니다. 이는 현대적 의미의 최초의 진정한 공작기계로, '닳은 실링(thin-worn shilling)' 두께만큼의 정밀도를 제공했습니다. 그러나 이 보링 밀은 나사산 같은 나선 절삭을 할 수 없었는데, 각 절삭마다 수동으로 재위치해야 했기 때문입니다. 1800년 헨리 모즐리(Henry Maudslay)가 재위치를 가능하게 설계를 개선했고, 증기 기관의 발전(윌킨슨의 보링 밀이 증기 기관의 효율적 작동에 필요했음)과 함께 현대 공작기계의 발전이 빠르게 이어졌습니다. 따라서 가공의 역사는 기계가 스스로를 만들고 완성해 나가는 반복적 설계의 역사입니다.

일반적인 금속 공작기계

일반적인 공작기계는 다음과 같습니다:

• 선반(Lathes) – 금속 공작물을 절삭 공구에 회전시켜 가공
• 드릴 프레스(Drill presses) – 드릴을 금속 표면에 밀어 넣어 구멍 가공
• 연삭기(Grinding machines) – 연마재나 그라인더를 공작물에 회전시켜 가공
• 밴드 머신(Band machines) – 연속 톱날로 금속 공작물 절단
• 밀링 머신(Milling machines) – 회전 절삭 공구를 표면에 움직여 금속 공작물 성형
• 브로칭 머신(Broaching machines) – 공작물을 긁어 소량의 재료만 제거
• 레이저 절단 및 에칭(Laser-cutting and etching) – 광선으로 절단, 드릴링, 에칭
• 초음파 가공(Ultrasonic machining) – 초음파와 연마 슬러리로 금속 제거
• 전자빔 가공(Electron beam machining) – 전자빔의 고열로 금속 기화
• 화학 및 전기화학적 방법(Chemical and electrochemical methods) – 화학약품으로 금속 제거 및 성형

선반은 오늘날 많은 공작기계의 조상입니다. 선반은 공작물을 절삭 공구의 날에 회전시킵니다. 따라서 선반은 보링, 드릴링, 나사 절삭, 밀링, 연삭 등 공작물을 회전시킬 수 있는 모든 경우에 다른 도구 대신 사용할 수 있습니다.

Reliance Foundry와 가공

가공은 우리 제품 다수의 중요한 단계입니다. 예를 들어 산업용 휠의 보어 정제, 볼라드 표면 매끄럽게 하기, 볼트 구멍 정의 등을 가공 단계로 수행합니다. 대량 주문 시 맞춤 가공도 가능합니다.

레이저 절단 CNC 기계를 사용해 일부 스테인리스강 볼라드를 맞춤형 하드와이어 조명 볼라드로 변환할 수 있습니다. 영업팀에 문의하여 귀사 프로젝트 가능 여부를 확인하세요.

참고 자료

• https://www.reliance-foundry.com/blog/what-is-machining