모든 제조업체가 알아야 할 필수 CNC 작업 고정 솔루션

CNC 가공은 절삭 공구와 회전을 사용하여 고체 재료 블록에 미리 정해진 일련의 절삭을 수행하는 전통적인 제조 방법입니다. 절삭 작업은 디지털 설계 파일에서 파생되며, 이는 여러 CNC 기계에 동시에 배포될 수 있어 제조업체가 파트 사본을 더 신속하게 생산할 수 있게 합니다.

가공은 높은 정밀도와 정확도의 파트를 안정적으로 생산할 수 있는 다재다능한 공정(이것이 중요한 자동차, 의료, 항공우주 부품 제작에 자주 사용되는 이유)입니다. 그러나 공정의 고유한 특성은 CNC 가공으로 가능한 지오메트리에 제한을 만듭니다. 날카로운 내부 모서리 같은 설계 요소는 원형의 회전 공구로 만들기 어렵고, 더비테일과 T-슬롯 같은 언더컷 특징은 표준 공구로 도달하기 어렵거나 불가능합니다.

또 다른 잠재적 문제는 작업 고정(workholding), 즉 가공 공정 동안 공작물이 어떻게 제자리에 고정되는지와 관련이 있습니다. 공작물을 잡기 어렵거나 부적절하게 잡으면 파트의 생존 가능성, 생산 일정, 단위당 비용이 모두 부정적인 영향을 받을 수 있습니다.

제조업체가 작업 고정 솔루션을 최대한 활용하기 위해 알아야 할 내용은 다음과 같습니다.

CNC 작업 고정의 기초

파트가 어떻게 고정되는지는 실행 가능한 툴경로, 추가 설정 없이 가공 가능한 공작물 표면, 절삭 공구의 허용 속도와 힘 등 여러 물류 요인에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 죠, 바이스, 심지어 기계 테이블 같은 기본 작업 고정 구성 요소는 절삭 공구의 공작물 접근 능력을 제한할 수 있으며, 이는 스핀들을 돌리는 대신 파트 설정에 더 많은 시간을 소비하게 만들 수 있습니다.

그러나 5축 CNC 가공이 생산 중 절삭 공구와 공작물에 추가 회전 기능을 제공하는 것처럼, 5축 작업 고정 솔루션은 대부분 또는 모든 면에서 가공이 필요한 파트의 제조 효율을 극적으로 개선할 수 있습니다.

함께 사용될 때, 다축 가공과 작업 고정 솔루션은 공작물을 최적 위치에 배치하고, 한 번 고정하고, 가공한 다음, 빠르게 교체할 수 있게 합니다. 이는 종종 제로포인트, 퀵체인지 시스템을 통해 달성되며, 신뢰할 수 있는 공작물 배치를 보장하면서 필요에 따라 구성 요소를 다른 기계로 효율적으로 이송하여 2차 작업을 할 수 있게 합니다.

적절하게 구현되면 CNC 작업 고정 시스템은 설정 및 공작물 교체에 필요한 시간을 최소화하여 출력 효율을 개선할 수 있습니다. 작업 고정 솔루션은 생산 공정을 반복 가능하게 만드는 데 도움을 주며, 이는 생산 속도와 공정 신뢰성의 측정 가능한 개선뿐만 아니라 최종 파트의 정확도, 정밀도, 품질에 추가로 기여합니다.

일반적인 CNC 작업 고정 과제

가장 일반적인 CNC 작업 고정 과제는 제조업체가 비정상적인 지오메트리를 가진 파트나 크고 다루기 힘든 파트를 생산하려 할 때 발생합니다.

제조 가능 설계를 위한 설계 최적화(DFM) 외에, 비정상적이고 섬세하거나 얇은 벽의 공작물을 가공 중에 안정적이고 안전하게 유지하는 가장 좋은 방법은 무엇입니까? 많은 경우 희생 툴링이 비표준 형태의 공작물을 지지하는 데 사용되며, 내장된 설계 특징인 다웰 핀 구멍이나 나사 보스가 공작물을 고정하는 데 종종 사용될 수 있습니다. 공작물 바닥에 최소 1/16인치의 재료를 추가하는 것만으로도 그립 능력이 증가할 수 있습니다.

때로는 제조업체가 더 창의적인 솔루션을 채택해야 할 수도 있습니다. 예를 들어 모래주머니는 공작물 진동을 줄이는 데 사용될 수 있으며, 왁스, 점토, 특수 접착제는 공작물의 섬세한 부분을 지지하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 특히 왁스와 점토는 실온에서 꽤 단단하고 더 높은 온도에 노출되면 유체가 되는데, 이는 가공 공정 완료 후 제거할 때 유용합니다.

항공우주, 방산, 산업, 차량 용도에 사용되는 것과 같은 부피가 큰 파트는 또 다른 과제를 제시합니다. 특수 및 맞춤 작업 고정 옵션은 비싸고, 일부 큰 구성 요소는 상대적으로 제한된 볼륨으로만 생산되므로 투자 가치가 없을 수 있습니다. 그러나 큰 생산 런에 사용되거나 다른 파트와의 사용을 위해 재활용된다면, 맞춤 작업 고정 솔루션이 좋은 투자 수익을 제공할 수 있습니다.

작업장이 더 큰 파트를 위해 특수 또는 자동화된 작업 고정 솔루션에 투자하든, 수동 척, 죠, 기타 기성 솔루션의 조합을 사용하여 공작물을 안정적으로 유지하든, 목표는 총 절삭 작업 횟수와 재위치 횟수를 최소화하여 스핀들 가동 시간을 최대화하는 것이어야 합니다. 절삭 작업 횟수 제한은 인간 오류 기회도 최소화하고, 공정 신뢰성을 개선하며, 일반적으로 가공 정확도를 개선합니다.

크기 외에도 다루기 힘든 파트의 모양도 고려해야 합니다. 터빈 블레이드 같은 본질적으로 비대칭 구성 요소는 복잡하고 광범위한 스핀들 및 공구 운동을 요구합니다. 이러한 유형의 어려운 파트는 절삭 공구와 기계에 필요한 클리어런스를 허용하면서 파트를 적절한 위치에 단단히 고정할 수 있는 작업 고정 솔루션을 요구합니다.

최적의 작업 고정 솔루션 선택하기

특정 파트에 가장 적합한 작업 고정 솔루션은 생산 볼륨, 파트 모양, 파트 치수, 소재, 공차 요구 사항, 교체 빈도 등 몇 가지 요인에 의해 결정됩니다.

대량 가공은 소규모 작업과 다른 기초 요구 사항을 가집니다: 확장된 타임라인에 걸쳐 일관된 품질의 파트를 생산하는 신뢰할 수 있는 반복 가능 공정에 의존하며, 이는 일반적으로 특수 작업 고정 솔루션을 요구합니다. 데드렝스 척은 일반적인 솔루션으로, 2차 가공 작업을 위한 높은 위치 정확도와 증가된 파지력을 제공하여 거친 작업 중 주조품이나 단조품을 고정하는 데 유용합니다.

반면 저볼륨 CNC 가공 작업은 일반적으로 전통적인 작업 고정 도구에 의존할 수 있습니다. 콜렛 척은 슬라이딩 슬리브를 사용하여 원형, 육각형, 사각형 공작물과 바 스톡을 파지력 손실 없이 효과적으로 잡을 수 있습니다. 이는 회전과 원심력 작업 시 중요한 우려 사항입니다. 3-죠 척도 일반적으로 사용되며, 원형 공작물 가공 시 우수한 그립을 제공하는 반면, 2-죠 척(또는 2+2 4-죠 척)은 사각 파트 작업에 탁월합니다.

그러나 이러한 전통적인 작업 고정 솔루션은 종종 추가 고려 사항을 도입합니다. 클램프는 작업당 단계 수를 늘리고 다축 기계의 공작물 접근을 방해할 수 있으며, 바이스는 잡을 수 있는 공작물의 크기와 유형에 제약을 가합니다.

작업 고정은 생산 효율성의 열쇠

제조업체는 정밀하고 반복 가능한 파트를 생산하기 위해 CNC 가공에 의존합니다. 그러나 이 정밀도는 공작물이 알려진 방향의 정의된 위치에 고정될 때만 가능합니다. 게다가 CNC 가공의 반복성은 가공 설정이 생산 과정에서 경제적으로 재현될 수 있어야 합니다. 따라서 원심력, 중력, 공구 절삭력에 대해 공작물을 고정하는 것 외에도, 가장 효과적이고 전략적인 작업 고정 솔루션은 노동 비용을 낮추면서 공구와 설정 변경을 최소화하는 데 도움을 주어야 합니다.

공작물과 절삭 공구 간의 빠른 변경을 가능하게 하여 생산을 중단하지 않는 모듈식 작업 고정 솔루션, Industry 4.0 기술 통합, 개선된 자동화는 CNC 가공 세계를 간소화할 기술적 발전 중 일부입니다. 이러한 기능은 더 큰 생산 유연성과 용량, 파트와 별도 작업 간의 교체 일관성 개선을 제공함으로써 제조업체가 더 적은 노동으로 더 많은 것을 달성하도록 도울 것입니다.

그러나 CNC 기계는 막대한 투자이므로, 가공 서비스를 사내에 들이는 것보다 신뢰할 수 있는 제조 파트너에게 아웃소싱하는 것이 종종 더 비용 효율적입니다.

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