제품 설계자를 위한 CNC CAD 설계 종합 가이드

컴퓨터 수치 제어(CNC) 공작기계는 회전하는 원통형 공구로 공작물에 자율적으로 절단을 가해 제조 산업에 혁명을 일으켰습니다. 이 제조 기술은 기존 제조 기술에서 흔한 인적 오류를 없애고, 더 높은 정확도와 정밀도, 더 빠른 생산 속도를 제공합니다.

하지만 CNC 공작기계로 제조할 때 바로 공작물을 자르기 시작하지 않습니다. 제품 설계자는 먼저 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어에서 모델을 설계해야 합니다. 그리고 CNC 공작기계용 정확하고 효율적인 3D CAD 설계를 만들려면 필수 CNC CAD 설계 팁을 알아야 합니다.

이 글에서는 CNC CAD 설계에 유용한 팁을 제시합니다. 캐비티, 내부 모서리, 홀, 텍스트, 벽 설계 규칙과 3D 설계를 CNC 밀링용으로 준비하는 과정을 설명합니다.

CNC CAD 설계 5대 규칙

CNC 가공 공정은 감산적입니다. 공작물에서 소재 일부를 제거해 원하는 제품을 만듭니다. 이 감산적 특성 때문에 가공 가능한 피처 유형에 제약이 생깁니다.

예를 들어 절삭 공구가 접근할 수 없는 표면을 가공하는 건 거의 불가능합니다. 그런 표면에 접근할 수 있는 특수 절삭 공구를 찾더라도, 바람직한 벽 두께와 캐비티 크기 달성이란 과제가 남습니다. 하지만 제품 개발 과정의 컴퓨터 지원 도면 단계에서 다음 팁을 준수하면 이런 문제를 예방할 수 있습니다.

#1 캐비티 설계

CNC 밀링 캐비티에 쓰이는 엔드밀 공구는 일반적으로 절삭 길이가 직경의 3~4배입니다. 따라서 캐비티 깊이를 캐비티 폭의 최대 4배로 설계할 것을 권장합니다. 이는 공구 편향과 진동으로 인한 가공 부정확성을 방지합니다.

하지만 설계 기능상 더 깊은 깊이가 필요하다면 특수 공구 사용을 고려하세요.

다양한 CNC 절삭 공구 유형 더 알아보기.

#2 내부 모서리 설계

CNC 공작기계의 감산적 특성 때문에 캐비티 내부 모서리 사이에 둥근 모서리(필렛)가 생깁니다. 제품 설계자는 CAD 도면의 모든 내부 모서리에 내부 코너 반경 치수를 포함해 이를 고려합니다.

내부 코너 반경 치수는 앞서 언급한 캐비티 깊이 요건을 충족하는 사용 가능한 엔드밀 공구 크기에 따라 달라집니다. 또한 내부 코너 반경을 캐비티 깊이의 최소 1/3 이상으로 설계할 것을 권장합니다.

하지만 설계 기능상 더 작은 내부 코너 반경(또는 날카로운 90° 각도)이 필요하다면, CAD 모델에서 코너 반경을 줄이는 대신 T-본 언더컷을 포함하는 게 좋습니다.

#3 홀 설계

CNC 기계 가공소는 보통 드릴 비트로 홀을 만듭니다. 드릴 비트는 표준 크기(직경)로 나오며 0.5mm~38mm 범위입니다. 홀 치수를 표준 드릴 비트 크기와 비슷하게 설계할 것을 권장합니다. 추가 툴링이 필요 없어 제조 비용이 줄어듭니다.

하지만 설계 기능상 비표준 직경 홀이 필요하다면 기계공이 엔드밀 공구로 홀 피처를 만듭니다. 따라서 앞서 캐비티 설계에 언급한 요건이 여기에도 적용됩니다.

#4 벽 설계

CNC 제조용 벽 설계 시 벽 두께에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 얇은 벽은 가공 시 진동으로 인해 정확하게 제작하기가 일반적으로 어렵습니다.

금속 부품은 최소 벽 두께 0.8mm, 플라스틱은 1.6mm 이상으로 설계할 것을 권장합니다. 플라스틱의 벽 두께 요건이 더 높은 건 가공 중 연화와 휨에 금속보다 더 취약하기 때문입니다.

#5 텍스트 및 레터링 설계

텍스트와 레터링은 CNC 가공으로 꽤 간단하게 구현됩니다. 한 가지 주의할 점: 음각 텍스트(인그레이빙)로 설계하는 게 양각 텍스트(엠보싱)보다 비용 효율적입니다. CNC 공작기계가 음각을 만들 때 제거하는 소재가 더 적기 때문입니다.

또한 부품에 텍스트와 레터링을 설계할 때 산세리프 폰트(Arial, Avenir, Verdana 등)를 쓰고 폰트 크기를 22포인트 이상으로 할 것을 권장합니다.

관련 글: 감산 제조로 제품 설계 과제 해결하기

CNC CAD 설계 모델을 CNC 가공용으로 준비하기

CNC CAD 설계 규칙은 최적화된 3D CAD 모델을 만들어 어떤 CNC 기계 가공소든 고객 부품을 정확하고 비용 효율적으로 만들게 합니다. 하지만 CNC 공작기계는 이 3D 모델을 이해하지 못합니다. 따라서 이 모델들을 CNC 공작기계와 호환되는 포맷으로 변환해야 합니다.

CNC 공작기계용 허용 포맷은 dxf 파일 포맷입니다. 대부분 CAD 소프트웨어에서 dxf 포맷으로 저장할 수 있으며, 이를 CAM 프로그램으로 가져와 CNC 프로그래밍 언어(G-코드)로 변환합니다. G-코드가 절삭 공구와 공작물의 작동 순서를 자동화해 제품을 만듭니다.

CNC 제조 서비스: Gensun이 도와드립니다

이 글에서는 CNC 가공으로 바람직한 결과를 얻기 위한 필수 설계 팁을 제시했습니다. 하지만 잘못된 CNC 기계 가공소와 일하면 여전히 많은 게 잘못될 수 있습니다. 고도로 자격을 갖춘 CNC 기계공, 엔지니어, 품질 관리 전문가가 있는 가공소와 일하고 싶으실 겁니다.

Gensun Precision Machining은 아시아 전역을 선도하는 CNC 제조 서비스 제공업체입니다. 거의 20년간 광범위한 산업의 고객에게 고품질 CNC 가공 서비스를 제공해 왔습니다. 고도로 자격을 갖춘 엔지니어, 기계공, 품질 관리 전문가 팀이 고객과 협력해 제품을 단번에 제대로 만듭니다.

당사의 CNC 가공 서비스에 대해 자세히 알아보세요.