CNC 가공: 대형 및 소형 부품 가공의 과제 극복하기

CNC 가공은 고속 컴퓨터 제어 절삭 공구를 사용하여 고체 공작물에서 재료를 제거하고 완성된 부품을 만드는 전통적인 제조 공정입니다. 이 공정은 대부분 자동화되어 있어 제품 팀은 일반적으로 '설정 후 방치'할 수 있으며, 매번 정확하고 정밀하며 반복 가능한 부품을 받을 수 있습니다. 또한 CNC 가공은 일반적으로 매우 비용 효율적인 생산 수단이며 광범위한 재료와 호환되어 제품 팀에 높은 창의적 유연성을 제공합니다.

CNC 가공의 주요 고려 사항

부품 크기에 관계없이 모든 제품 팀이 염두에 두어야 할 두 가지 CNC 가공 요소가 있습니다. 바로 공구 형상과 공구 접근성입니다. 드릴과 엔드밀 같은 대부분의 CNC 절삭 공구는 원통형이며 절삭 길이가 제한되어 있습니다.

공구 형상

가공 공정 중에 공구의 형상이 가공된 부품에 전달됩니다. 따라서 공구 자체가 작더라도 원통형 공구로 인해 모든 CNC 가공 부품의 내부 모서리에는 반경이 생깁니다.

제품 팀은 이를 염두에 두고 설계에서 날카로운 내부 모서리를 피하기 위해 최선을 다해야 합니다. 날카로운 내부 모서리가 불가피한 경우 몇 가지 대안이 있지만, 일반적으로 추가 공구, 공정 및 리소스가 필요합니다.

공구 접근성

공구 접근성은 CNC 가공 공정에서 특히 중요합니다. 절삭 공구는 위에서 공작물에 접근하며, 위에서 절삭 공구로 접근할 수 없는 공작물의 어떤 부분도 가공할 수 없습니다. 언더컷은 이 규칙의 주목할 만한 예외이지만, 모든 용도에 최선의 선택은 아닐 수 있습니다. 제품 팀은 마스터 패턴의 모든 특징을 6개 주 방향 중 하나에 정렬하거나 5축 CNC 기계를 사용하여 더 고급 공작물 고정 기능을 활용해야 합니다.

일반적인 문제점에 대한 기타 범용 CNC 설계 모범 사례는 다음과 같습니다.

• 주요 특징을 부품의 같은 면에 배치하여 셋업 횟수 줄이기
• 가능한 한 깊은 특징 피하기
• 가능한 한 부드러운 재료 사용하기 (단단한 재료는 가공하는 데 더 오래 걸림)
• 부품을 가능한 한 단순하게 설계하기

이러한 CNC 설계 모범 사례는 제조용 설계(DFM)의 핵심이며 깔끔하고 기능적인 부품을 만드는 데 필수적입니다. 제조 가능성에 최적화된 설계는 제조 속도도 빠르고 쉽고 저렴합니다. 제품 팀이 DFM을 마스터하면 대형 부품 가공과 소형 부품 가공에 대한 특별한 고려 사항에 주의를 돌릴 수 있습니다.

대형 부품 CNC 가공을 위한 주요 해결 방안

대형 부품 가공과 관련된 두 가지 가장 일반적인 과제는 다음과 같습니다.

• 단순히 너무 무거운 부품: 대부분의 CNC 기계에는 초과할 수 없는 무게 제한이 있습니다.
• CNC 기계의 이동 치수 내에 들어갈 수 없을 만큼 너무 큰 부품: 대형 부품은 더 큰 작업 구역과 더 긴 도달 거리가 필요하여 공구가 모든 치수에 접근할 수 있어야 합니다.

다행히도 이러한 문제점을 완화하는 데 도움이 되는 수많은 해결 방안이 있습니다.

대형 중량 부품을 제조하는 가장 비용 효율적인 방법은 설계 단계에서 무게 문제를 예상하고 부품을 기계의 무게 제한을 초과하지 않는 서브 어셈블리로 분할하는 것입니다. 그러나 이는 제조 공정에 시간을 추가하며, 특정 서브 어셈블리는 여전히 작업자가 안전하게 운반하기에 너무 무거울 수 있습니다. 필요한 경우 아웃리거 스탠드를 사용하여 더 무거운 부품을 지지함으로써 하중을 고르게 분산시키고 기계의 부담을 줄여야 합니다.

실제 부품 가공과 관련하여 운영자는 CNC 기계의 이동 치수를 다음과 같은 여러 방법으로 고려할 수 있습니다.

• 부품을 기울여 특징이 기계의 이동 경로와 정렬되고 사용 가능한 공간에 더 잘 맞도록 하기
• 긴 직사각형 부품의 구멍 가공에 슬라이딩 고정구 사용하기
• 대형 튜빙의 구멍 가공에 슬라이딩 4축 고정구 사용하기
• 대형 원형 부품을 회전시켜 모든 특징이 작업 범위 내에 들어오도록 하기
• 부품을 슬라이딩 및 회전시켜 X축과 Y축 모두 확장하기

소형 부품 효과적으로 가공하기 위한 설계 고려 사항

소형 CNC 가공 부품은 더 가볍고 생산 효율이 높지만, 맞춤형 소형 부품 가공에도 상당한 과제가 있습니다. 소형 부품은 기술적으로 만들기 어렵고, 매우 작은 부품을 가공하면 고품질 제품을 보장하기 어렵습니다. 제품 팀은 자신이 만드는 것을 볼 수 있을 때만 정확한 검사를 수행할 수 있으며, 0.005인치(약 0.127mm)보다 작은 특징은 육안으로 보기 어렵습니다. 이러한 과제에 더해 소형 부품 가공에는 특수 장비도 필요합니다.

다행히 제품 팀은 일반적으로 이러한 과제를 극복하기 위해 몇 가지 작은 조정만 하면 됩니다. 설계가 제조 가능성에 최적화되어 있는 한 부품은 CNC 가공에 적합해야 합니다. 그리고 소형 CNC 가공 부품의 검사가 정확하도록 팀은 3D 현미경을 비치하여 특징과 표면 마감을 확대 관찰할 수 있습니다.

소형 CNC 가공 부품 생산과 관련하여 제조업체는 고 RPM 장비만 사용해야 하며, 이를 통해 더 작은 드릴을 사용하고 부품의 구석구석까지 효과적으로 가공할 수 있습니다.

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CNC 가공을 사용하여 다양한 재료, 크기, 형태의 고품질 부품을 제작할 수 있지만, 제품 개발 팀과 기계공은 여전히 부품 크기에 주의를 기울여야 합니다. 대형 부품은 무겁고 다루기 어렵게 가공할 수 있으며, 엔지니어는 이미 작은 부품의 매우 작은 특징의 품질을 검증하기 어렵습니다.

설계 및 생산 단계 모두를 조정하여 매우 작거나 매우 큰 부품의 정확하고 정밀한 생산을 보장할 수 있습니다. 처음부터 가공 용이성을 위해 설계하고 생산 중에 앞서 언급한 해결 방안을 실천함으로써 크기에 관계없이 놀라운 것을 만들 수 있습니다.

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