2021년 주목해야 할 CNC 가공 핵심 트렌드 5가지

컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 컴퓨터 제어와 공작 기계를 사용하여 재료 층을 제거하고 원하는 파트를 생산하는 감산 제조 공정으로, 가장 일반적으로 사용되는 제조 기술 중 하나입니다. 그러나 실제로는 18세기에 개발된 기술을 기반으로 합니다.

18세기 중반 산업화의 시작은 CNC 가공의 기술적 전조를 보았습니다. 그러나 냉전 시대가 되어서야 기술이 자동화되고 CNC 가공 방법이 완전히 실현되었습니다. 마침내 1952년 Richard Kegg가 최초의 현대식 CNC 밀링 머신으로 여겨지는 'Cincinnati Milacron Hydrotel'을 개발했습니다.

CNC 밀링 기술은 급속히 발전하는 컴퓨터 및 제조 기술과 함께 매년 진화하며 새로운 애플리케이션을 찾고 있습니다. '스마트' 기술의 붐과 COVID-19 팬데믹(및 소비자 행동에 미치는 지속적 영향)을 포함한 혼란 속에서 제조업체들은 비용을 절감하면서 생산성과 유연성을 개선하는 방법을 점점 더 모색하고 있습니다.

이 과제는 새로운 기술의 광범위한 채택을 요구하며, 그중 일부는 내년에 업계 전반에 걸쳐 자리 잡을 가능성이 높습니다. 이 다섯 가지 트렌드는 지평선에 있으며 2021년 CNC 가공의 방향을 거의 확실하게 형성할 것입니다.

1. 더 많은 축으로 더 큰 비용 절감

전통적인 CNC 기계는 3축 선형 운동을 특징으로 합니다. 많은 기계가 이제 이동식 베드를 포함하지만, 3축 밀링 센터는 커터 자체가 움직이면서 가만히 있습니다. 일반적으로 3축 기계에서는 베드가 두 축을 따라 선형으로 움직이고 스핀들이 세 번째 축을 따라 위아래로 이동합니다. 4축 기계는 회전 축을 통합하여 더 세밀한 절삭을 가능하게 합니다.

일반적으로 4축 회전 장치는 기계 테이블에 장착되고, 파트는 4축 회전 장치의 면에 장착됩니다. 이는 4축 기계가 의료 기기와 복잡한 지오메트리를 가진 파트 제조에 적합하게 만듭니다.

마지막으로 5축 기계는 밀링 능력의 정점입니다. 이 기계는 마이크로 가공을 가능하게 하며, 비교할 수 없는 속도로 극도로 세밀한 절삭을 할 수 있습니다. 3개의 선형 축과 2개의 회전 자유도로 구성됩니다. 4축 및 5축 CNC 기계는 수년간 상업적으로 이용 가능했지만, 최근에야 많은 제조업체가 재정적으로 접근 가능해졌습니다.

또한 레거시 CNC 기계는 더 많은 축을 포함하도록 개조할 수 있습니다. 더 큰 틸트와 회전을 허용하는 트러니언을 추가하면 3축 기계를 쉽게 5축 기계로 만들 수 있습니다. 이는 기계의 능력을 증가시켜 더 적은 설정으로 더 많은 작업을 가능하게 합니다.

각 설정은 추가 작업, 재료, 시간, 잠재적 오류를 요구하므로, 설정 감소는 직접적인 비용 절감으로 이어집니다. 동시에 다축 기계의 확산은 소형 CNC 기계 전반의 가격을 낮추어, 밀링 관행을 소규모 작업장과 취미가들에게 더 접근 가능하게 만들고 있습니다.

2. 툴링을 위한 범용 솔루션

고정하기 어렵거나 쉽게 변형될 수 있는 프로젝트를 제자리에 고정하는 데 사용되는 진공 고정구 또는 진공 플레이트는 전통적으로 각 프로젝트별로 맞춤 제작되었습니다. 결과적으로 꽤 비쌌고, 대부분의 제조 팀은 엄격히 필요하지 않은 한 사용을 피하는 경향이 있었습니다.

그러나 Pierson SmartVac 및 Blue Photon UV 작업 고정 시스템 같은 범용 베이스의 도입으로 단일 파트를 여러 작업에 맞게 맞춤 구성할 수 있게 되었습니다. 맞춤 고정구의 턴키 대안으로서, 이 도구들은 이전 비용의 일부만으로 특정 파트를 제작할 수 있게 합니다.

Matrix Innovations는 범용 소프트 죠라는 유사한 솔루션을 만들었는데, 이것도 맞춤화하여 반복 작업에 사용할 수 있습니다. 함께, 진공 테이블과 재사용 가능한 소프트 죠는 복잡한 CNC 가공 프로젝트를 완료하는 것을 훨씬 더 저렴하게 만듭니다.

3. 로봇 공학의 사용 증가

로봇은 오랫동안 CNC 가공에 사용되어 왔지만, 협업 로봇 또는 '코봇(cobots)'이 광범위하게 채택된 것은 최근의 일입니다. 산업용 로봇과 달리 코봇은 인간 작업자와 나란히 밀접하게 작업하도록 설계되었습니다. 직관적으로 작동하도록 프로그래밍되며, 수동 움직임으로 의도한 작업을 가르칠 수도 있습니다.

코봇 채택은 로봇 비전 시스템의 발전으로 급속히 가속화되고 있습니다. 테슬라 자동차가 자동차와 보행자를 인식하는 비전 시스템을 가진 것처럼, 비전 시스템을 코봇에 부착하여 보고, 인식하고, 픽업하고, 공작 기계 공장에서 파트를 배치하도록 가르칠 수 있습니다.

이 로봇들은 최소한의 프로그래밍과 훈련 필요로 인해 믿을 수 없을 만큼 다재다능하며, 전면적인 시간 투자를 거의 요구하지 않습니다. 이 기술이 작업자의 생산성을 높이는 동시에 장기적으로 인간 오류 가능성을 줄여 비용을 절감할 것으로 기대됩니다. 게다가 머신 러닝 기능이 로봇 시스템에 점점 더 내장됨에 따라, 일부 전문가들은 코봇이 가까운 미래에 훨씬 더 효과적인 직장 협업자가 될 것이라고 예측합니다.

4. 인력 훈련의 발전

장비 제조업체들은 점점 더 표준 기계 플랫폼에 3D CAD 뷰어를 설치하고 있습니다. 이 화면은 작업 설정 및 진행의 주요 시각적 가이드 역할을 하며, 문제 해결 비디오를 포함하도록 구성할 수도 있습니다.

이 소프트웨어의 CNC 가공 장비 통합은 제조업체가 인력 훈련을 개선할 뿐만 아니라 기존 직원의 효과성과 효율성을 높이는 데 도움이 될 것입니다. 게다가 이 기술은 높은 초기 비용이 들지만, 작업자 오류를 줄여 장기적으로 비용 절감을 증가시킬 가능성이 높습니다.

5. CAD/CAM 소프트웨어의 발전

지난 5~10년 동안 CAD/CAM은 점점 더 민주화되었습니다. 한때 지나치게 비쌌던 소프트웨어가 이제 더 저렴할 뿐만 아니라 더 접근 가능하고, 직관적이며, 사용자 친화적이고, 강력해졌습니다. 이 업그레이드된 CAD/CAM 소프트웨어는 효율성과 정확성을 높일 뿐만 아니라 훨씬 더 혁신적인 워크플로를 가능하게 합니다.

게다가 CAD/CAM 소프트웨어는 기계 플랫폼, 모델 기반 정의(MBD) 소프트웨어, 3D 뷰잉 시스템 등과 수많은 통합을 제공합니다. 이러한 통합은 사용자 오류 가능성을 줄이고 CAD/CAM 소프트웨어의 접근성을 높입니다.

CNC 가공의 미래

CNC 가공의 이러한 발전은 2021년 이후에도 기술을 더 접근 가능하고 신뢰할 수 있게 만들 것을 약속합니다. 게다가 이러한 트렌드가 맞춤 프로젝트를 빠르고 저렴하게 완료하기 쉽게 만듦에 따라, CNC 가공은 그 어느 때보다 더 큰 민첩성을 제공할 것입니다. 이는 끊임없이 증가하는 소비자 기대가 온디맨드 제조의 부상을 부추기는 상황에서 핵심 경쟁 우위입니다.

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