CNC 가공에서 원치 않는 공차 최소화하는 방법

CNC 기술의 발전으로 CNC 가공은 더 정밀해져야 하지만, 가공 공정에서 바람직하지 않은 공차는 여전히 존재합니다. 그렇다면 바람직하지 않은 공차를 최대한 피하려면 어떻게 해야 할까요? 다음 내용이 문제 해결에 도움이 될 것입니다.

CNC 가공에서 '공차'라는 용어는 보통 두 가지 다른 맥락에서 사용됩니다: 하나는 CNC 공작기계이고, 다른 하나는 CNC 가공을 위한 설계입니다.

CNC 공작기계에서 공차는 부품을 가공할 때 기계가 접근할 수 있는 치수 정확도의 인증서입니다. CNC 공작기계의 가공 부품은 ±0.0025mm의 정확도를 달성할 수 있어 인증이 매우 정확할 수 있습니다. 이는 사람 머리카락 굵기의 1/4 크기에 불과합니다. 서로 다른 CNC 공작기계의 공차는 상하하지만, 보통 제조사가 지정합니다. 예를 들어 0.02mm가 일반적인 평균 공차이며, 공급업체는 고객 요구사항을 통해 지정합니다.

공차는 부품 기능에 영향을 주지 않는 조건에서 설계 및 제조 시 부품 치수의 허용 가능한 변동 범위입니다. 일반 정밀 CNC 가공의 공차와 달리, 설계자는 부품의 기능, 끼워맞춤, 형상을 통해 공차를 결정합니다. 이는 서로 맞물리거나 간섭하는 부품에 필수적인 열쇠입니다. 예를 들어 문손잡이에 비해 전기 모터 부품은 더 높은 공차가 필요합니다. 후자는 다른 부품과 맞물리는 많은 특징을 가지기 때문입니다. 공차는 적용되는 치수 옆에 표시된 숫자로 표현됩니다.

선형 치수 범위	f(정밀)	m(중간)	c(조잡)	v(매우 조잡)
0.5 ~ 3	±0.05	±0.1	±0.2	—
3 초과 ~ 6	±0.05	±0.1	±0.3	±0.5
6 초과 ~ 30	±0.1	±0.2	±0.5	±1.0
30 초과 ~ 120	±0.1	±0.3	±0.8	±1.5
120 초과 ~ 400	±0.2	±0.5	±1.2	±2.5
400 초과 ~ 1000	±0.3	±0.8	±2.0	±4.0
1000 초과 ~ 2000	±0.5	±1.2	±3.0	±6.0
2000 초과 ~ 4000	—	±2.0	±4.0	±8.0

CNC 가공에서 허용되는 표준 공차

일반 공차는 선형 또는 각도 치수, 모따기 또는 기타 둥근 부분에 대해 정의될 수 있습니다. 이 공차들은 부품 치수 범위에 기반하여 4가지 등급(매우 조잡 v, 조잡 c, 중간 m, 정밀 f)으로 표준 공차를 지정합니다.

특정 치수 구간에 대한 각 공차 한계의 범위는 국제 표준(EN 20286, JIS B 0401, ISO 286, ISO 1829, ISO 2768, ANSI B4.1, ANSI B4.2)에 기반합니다.

CNC 가공 중 공차를 유발하는 원인은?

다음은 CNC 공차를 유발할 수 있는 7가지 요인입니다.

1. 프로그래밍 오차

이 오차는 주로 CNC 프로그래밍 소프트웨어 과정에서 발생하며, 일종의 보간 오차에 속합니다. 즉, 부품 윤곽을 직선이나 호 세그먼트로 근사할 때 발생하는 오차로, 부품 가공 정밀도에 중요한 역할을 합니다. 영향 요인 중 매우 중요한 이유입니다.

2. 공구 코너 R 오차

내경 절삭 시 외경으로 작업이 진행될 때 공구 코너 R은 보통 크기와 형상에 영향을 주지 않지만, 테이퍼 면이나 호를 가공할 때 공구 코너 R이 영향을 주어 일반적으로 오버컷이나 언더컷을 초래합니다.

3. 측정 오차

이 오차는 보통 측정 공구의 측정 정밀도에 영향을 받으며, 측정자가 올바른 조작 방법으로 측정하지 않아 일정한 영향을 미칠 수도 있습니다. 측정된 치수는 보통 편차가 있습니다.

4. 공구 마모 오차

CNC 공작기계가 연속 작동할 때 가공할 부품 소재와 공구 자체가 고온 고압 환경에 놓이게 되며, 공구 선단부는 일반적으로 많은 마모를 겪어 일정한 오차를 유발합니다. 작업 초기에 공구 선단 마모 속도가 빠르고, 이후 점점 작아지다가 최종적으로 다시 점진적 가속 추세를 보입니다.

5. 역방향 모멘텀 손실로 인한 오차

CNC 공작기계의 오차는 기계 간 간극과 공작기계 전달 부품의 탄성 변형에 의해 발생합니다.

6. 공구 설정 오차

이 유형 오차의 주요 공정은 공구 설정 과정에 있습니다. 공구가 시작점으로 이동하기 시작할 때 운영 체제는 일정한 이송 조정 비율 값을 생성하여 편차에 영향을 줍니다.

7. 공작기계 시스템 오차

공작기계 본체가 일정한 영향을 미쳐 형상 및 위치 공차가 나타나며, 보통 조정할 수 없습니다. 서보 유닛에서 구동 장치는 작동 중 기계 펄스에 의해 일정한 반복 위치 결정 오차를 가지며, 펄스 당량의 크기가 시스템에 일정한 영향을 미칩니다. 균일도와 전달 경로도 시스템에 영향을 미치지만, 위 두 오차는 상대적으로 작고 안정적이어서 정밀 가공 시에만 고려하면 됩니다.

바람직하지 않은 공차를 어떻게 피해야 할까요?

실제 작업에서 CNC 공작기계는 오차 없이 부품을 가공할 수 없지만, CNC 공작기계 작동에 특정 개선을 가하면 오차를 합리적인 범위 내로 효과적으로 제어할 수 있습니다.

첫째, 부품을 CNC로 가공하기 전에 일정 수준의 실행 가능성을 가진 가공 프로그램을 작성해야 합니다. 일반적으로 프로그램을 작성하는 두 가지 방법이 있습니다: 수동 프로그래밍과 컴퓨터 지원 프로그래밍.

수치 제어로 부품을 가공하기 전에 일정 수준의 실행 가능성을 가진 가공 프로그램을 작성해야 합니다. 일반적으로 프로그램을 작성하는 두 가지 방법이 있습니다: 수동 프로그래밍과 컴퓨터 지원 프로그래밍.

수동 프로그래밍

수동 프로그래밍은 보통 단순한 부품 프로그램 작성에만 적용되며, 이 단계에서는 일반적으로 편차가 없습니다.

컴퓨터 지원 프로그래밍

컴퓨터 지원 프로그래밍은 고수요 및 복잡한 부품 프로그램 작성을 목적으로 하지만, 해당 소프트웨어를 사용하여 공구 교환 점과 궤적을 설정해야 하므로 필연적으로 몇 가지 문제가 발생하며, 매우 높은 수준의 수정과 설정이 필요합니다. 동시에 프로그램이 극도로 높은 실행 가능성을 가지는지 주의해야 합니다. 이러한 측면이 오류를 유발할 수 있습니다. 일반적으로 노드 수를 늘리면 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.

공구 코너 R 처리

프로그래밍 완료 후 공구 코너 R 값에 주의해야 합니다. 프로그램에서 해당 지시어를 사용할 뿐만 아니라, CNC 공작기계가 가진 공구 코너 R 값을 측정해야 합니다. 측정 후 매개변수 설정 페이지에서 설정해야 합니다. 이러한 과정을 거친 후에야 CNC 프로그램 명령의 해당 값을 사용할 수 있으며, 그렇지 않으면 시스템의 공구 코너 R 기본값은 항상 0입니다. 따라서 사용된 공구 소재에 주의하고, 공작물과 공구 홀더가 클램핑되어 있는지, 공작물이 고정구에서 튀어나온 길이가 표준을 충족하는지 자주 확인해야 합니다.

그다음 해야 할 일은 공구 설정으로, 보통 시험 절삭과 공구 설정을 사용합니다. 공구 선택은 가공 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 가공 효율 향상에도 기여합니다.

우리의 CNC 가공 공차

다음은 우리 가공으로 제어 가능한 부품 공차표입니다.

공정	공차
CNC 밀링	±0.005인치(금속)/±0.010인치(플라스틱)
CNC 터닝	±0.005인치(금속)/±0.010인치(플라스틱)
CNC 선반	±0.005인치(금속)/±0.010인치(플라스틱)
조각	±0.005인치(금속)/±0.010인치(플라스틱)
표면 처리	125RA

적절한 조작은 CNC 공차 개선뿐만 아니라 CNC 시간 절약도 가능

일반 공작기계와 비교해 CNC 공작기계는 매우 다릅니다. 일반 공작기계 관리 방법을 직접 CNC 공작기계에 적용하는 것은 불가능합니다. 오랜 경력의 공장 경험에 따르면, 일반적으로 많은 CNC 공작기계를 보유한 공장은 중앙 집중식 관리를 채택하고 생산에 따라 합리적인 배치를 하는 것이 최선입니다. 조건이 허락하면 컴퓨터로 통합 관리하여 모든 작업 정보를 통합 관리하여 정보 공유를 실현하면 생산 준비 시간을 크게 단축할 수 있고, 생산성은 자연스럽게 증가합니다.

결론

전체 가공 공정에서 오차는 불가피하지만, CNC 공작기계 작동 방법을 더 개선하면 실제 생산 공정에서 소량 부품 생산이든 중정밀 요구사항이든 상관없이 오차를 제어할 수 있습니다. 너무 타이트하거나 너무 큰 공차는 가공 시간만 늘릴 뿐입니다.

사실 많은 CNC 부품에는 고유한 공차가 필요하지 않으며, 서로 다른 기계 간에 사용되는 표준 공차가 존재합니다. 공차에 대해 확신이 없다면 표준값을 치수로 사용하십시오. 필요하지 않다면 공차를 지정하지 않으려 노력하십시오. JTR에서는 전문 팀으로부터 전문적인 조언을 얻으실 수 있습니다. 관심이 있으시다면 망설이지 말고 연락 주십시오.