CNC 가공 정확도와 효율성 향상: 검증된 4가지 전략

일부 공작물의 가공이 매우 긴급할 수 있는 반면, CNC 가공은 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 공정이므로, 가공 정확도에 영향을 주지 않으면서 가공 효율성을 어떻게 개선할 수 있을까요? JTR이 모두를 위해 몇 가지 지식 포인트를 정리했습니다.

강성이 허용되는 조건에서 황삭 가공은 더 큰 절삭 깊이를 취해 패스 수를 줄이고 공작물 생산성을 향상시킵니다. 정삭 가공은 일반적으로 더 높은 표면 품질을 얻기 위해 더 작은 절삭 깊이를 취합니다.

CNC 공작기계 자체의 이유 외에도, 최종 가공 정확도와 효율성에 영향을 미치는 요소로는 합리적인 가공 경로 설정, 절삭 공구 선택 및 올바른 설치, 합리적인 절삭량 선택, 프로그래밍 기술, 치수 정확도의 신속한 제어 등을 종합적으로 고려해야 합니다.

프로그래밍 기술 - 정확도를 직접 결정하는 요소

수치 제어 프로그래밍은 수치 제어 가공의 가장 기본적인 작업입니다.

공작물 가공 프로그래밍의 장단점은 공작기계의 최종 가공 정확도와 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 고유 프로그램의 영리한 활용, CNC 시스템의 누적 오차 감소, 메인 프로그램과 서브루틴의 유연한 활용 등 여러 측면에서 시작할 수 있습니다.

1. 메인 프로그램과 서브루틴의 유연한 활용

복잡한 금형 가공에서는 일반적으로 한 금형에 여러 부품을 가공합니다. 금형에 동일한 형상의 여러 부품이 있는 경우, 메인 프로그램과 서브루틴의 관계를 유연하게 활용하여 메인 프로그램에서 서브루틴을 반복 호출하여 가공을 완료할 수 있습니다. 이는 가공 치수의 일관성을 보장할 뿐만 아니라 가공 효율성도 향상시킵니다.

2. CNC 시스템의 누적 오차 감소

일반적으로 공작물 프로그래밍에 증분 방식을 사용하며, 이전 점을 기준으로 가공합니다. 이렇게 하면 프로그램의 여러 섹션이 연속 실행될 때 필연적으로 일정한 누적 오차가 발생합니다. 따라서 프로그래밍 시 절대 좌표 방식을 사용하여 각 프로그램 섹션이 공작물 원점을 기준으로 삼도록 하면 CNC 시스템의 누적 오차를 줄이고 가공 정확도를 보장할 수 있습니다.

가공 정확도는 주로 제품 생산 정도의 척도로 사용됩니다. 가공 정확도와 가공 오차는 모두 가공 표면의 기하학적 매개변수를 평가하는 용어입니다. 그러나 어떤 가공 방법으로 얻은 실제 매개변수도 절대적으로 정확하지 않습니다. 부품 기능 관점에서 가공 오차가 도면에서 요구하는 공차 범위 내에 있으면 가공 정확도가 보장된 것으로 간주합니다.

가공 정확도는 가공 후 부품의 실제 기하학적 매개변수(크기, 형상, 위치)를 말합니다. 이 둘의 차이를 가공 오차라 합니다. 가공 오차의 크기는 가공 정확도 수준을 반영합니다. 오차가 클수록 가공 정확도는 낮고, 오차가 작을수록 가공 정확도는 높습니다.

다음은 공작물 가공 정확도 향상 방법을 간략히 소개합니다:

• 공정 시스템 조정

①시험 절삭법: 시험 절삭-치수 측정-공구 절삭량 조정-절삭-재시험 절삭 등을 반복하여 요구 치수에 도달할 때까지 진행합니다. 이 방법은 생산 효율이 낮아 주로 단품 및 소량 생산에 사용됩니다.

②조정법: 공작기계, 고정구, 공작물, 공구의 상대적 위치를 미리 조정하여 요구 치수를 얻습니다. 이 방법은 생산성이 높아 주로 대량 생산에 사용됩니다.

• 기계 오차 감소

—베어링 회전 정밀도 향상

①고정밀 롤러 베어링 선택

②고정밀 다중 오일 웨지 동압 베어링 사용

③고정밀 정압 베어링 사용

—베어링 관련 부속품 정밀도 향상

①박스 지지 구멍과 스핀들 저널 가공 정밀도 향상

②베어링과의 결합 면 가공 정밀도 향상

③해당 부품의 방사형 런아웃 범위 측정 및 조정으로 오차 보상 또는 상쇄

—롤러 베어링 적정 예압

①간극 제거

②베어링 강성 증가

③롤링 요소 오차 균등화

—스핀들 회전 정밀도가 공작물에 반영되지 않게 함

• 전달 체인의 전달 오차 감소

(1) 전달 부품 수를 줄이고 전달 체인을 짧게 하며 전달 정밀도 높이기

(2) 감속 전달 사용은 전달 정밀도 보장의 중요한 원칙이며, 전달 쌍이 끝에 가까울수록 전달 비율을 작게 해야 함

(3) 끝단 부품의 정밀도는 다른 전달 부품보다 높아야 함

• 공구 마모 감소

(1) 공구 크기 마모가 급격한 마모 단계에 도달하기 전에 재연마해야 함

(2) 전용 절삭유로 충분한 윤활

(3) 공구 재료가 공정 요구사항 충족

• 가공 시스템의 힘 변형 감소

(1) 시스템 강성 향상, 특히 가공 시스템의 약한 고리 강성 향상

(2) 하중 및 그 변화 감소

• 가공 시스템의 열 변형 감소

(1) 열원 발열 감소 및 열원 격리

(2) 온도장 평형

(3) 합리적인 공작기계 부품 구조 및 조립 기준 채택

(4) 열전달 평형 가속화

(5) 주변 온도 제어

• 잔류 응력 감소

(1) 내부 응력 제거를 위한 열처리 공정 추가

(2) 공정 순서 합리적 배치

위 내용은 공작물 가공 오차 감소 방법이며, 공정의 합리적 배치는 공작물 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

가공 경로의 합리적 설정

가공 경로와 가공 순서의 합리적 설정은 공작물 가공 프로그래밍 최적화의 중요한 기초입니다. 가공 궤적과 이송 방식 측면에서 고려할 수 있습니다.

공작물이 CNC 밀링될 때, 공작물의 공정 요구사항에 따라 적절한 이송 방식을 선택하여 공작물의 절삭 정확도와 가공 효율을 보장해야 합니다. 평면 공작물의 외곽 윤곽을 밀링할 때 공구의 진입 및 퇴출 경로를 배치해야 합니다. 윤곽 곡선의 연장선을 따라 진입하고 퇴출하여 접합부의 칼자국을 피해야 합니다. 동시에 CNC 밀링 가공에서 공작물 상태에 따라 하향 밀링(다운 밀링) 또는 상향 밀링(업 밀링)을 선택해야 합니다.

공구의 선택과 올바른 설치

CNC 가공이든 일반 가공이든 공구는 공작물에 직접 작용하므로, 공구 선택과 설치 시 공작물의 가공 정확도와 표면 품질이 가장 중요한 요소입니다. 특히 공작물이 CNC 머시닝 센터에서 가공될 때 공구는 미리 공구 매거진에 저장되며, 가공이 시작되면 마음대로 교체할 수 없습니다. 따라서 공구 선택의 일반 원칙은 설치와 조정이 편리하고, 강성이 좋으며, 내구성이 높고, 정밀도가 높은 것입니다.

절삭량의 합리적 선택

절삭량 결정은 CNC 가공 공정의 중요한 내용입니다. 그 크기는 공작기계의 주운동과 이송운동의 중요한 매개변수입니다. 공작물의 가공 정확도, 가공 효율, 공구 마모에 중요한 영향을 미칩니다. 절삭량 선택에는 절삭 속도, 이송량, 절삭 깊이가 포함됩니다. 기본 선택 원칙은: 강성이 허용되면 황삭 시 더 큰 절삭 깊이를 사용하여 패스 수를 줄이고 공작물 생산성을 높이며, 정삭 시에는 일반적으로 더 작은 절삭 깊이를 사용하여 더 높은 표면 품질을 얻습니다.