CNC 가공: 정밀도, 자동화 및 현대 제조업

컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 제조업에서 점점 더 보편화되고 있습니다. CNC 기술은 고품질 부품을 생산하기 위한 범용 자동화 수단을 제공합니다. CNC 가공 공정이 제공하는 높은 정밀도와 반복성은 대부분의 제조업체에게 이상적인 도구가 됩니다. 점점 더 대중화됨에 따라 요즘은 다양한 CNC 가공 서비스를 전문으로 하는 여러 가공 작업장을 쉽게 찾을 수 있습니다. 이 글은 CNC 가공 서비스, 장점 및 응용 분야에 대한 기본 지식에 초점을 맞춥니다.

CNC 가공이란?

CNC 가공은 제조 및 산업 응용 분야에서 흔히 사용되는 용어이지만, CNC의 약어가 정확히 무엇을 의미할까요?

CNC는 '컴퓨터 수치 제어(Computer Numerical Control)'를 의미하며, CNC 가공은 일반적으로 컴퓨터 제어와 공작기계를 사용하여 공작물에서 재료 층을 제거하고 맞춤형 설계 부품을 생산하는 감산 제조 공정으로 정의됩니다. 선삭, 밀링 및 기타 공정에서 다양한 가공 모드, 인서트 및 축을 사용하여 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 이 공정은 금속, 플라스틱, 목재, 유리, 폼, 복합 재료 등 다양한 소재에 적합하며, 대규모 CNC 가공 및 항공우주 부품 CNC 가공 등 다양한 산업에서 사용됩니다.

CNC 가공의 자동화된 특성은 높은 정밀도와 정확도, 단순 부품 생산, 단품 및 중량 생산 시 비용 효율성을 가능하게 합니다. CNC 가공은 시작부터 끝까지 전체 가공 공정을 컴퓨터 제어로 처리하여 최종적으로 일관된 정밀 부품을 생산합니다. CNC 가공은 자동화 기능으로 인해 특히 유리합니다. 자동화는 기계가 스스로 작동할 수 있게 하여 수작업을 줄이고 정확한 부품을 생산합니다.

CNC 가공 공정 개요

모든 CNC 가공 작업은 부품의 CAD 모델에서 시작됩니다. CAM 프로그램은 생성된 파일을 읽고 가공 장비가 따를 수 있는 일련의 코딩 지침으로 변환합니다. 이러한 공정 사용의 주요 이점은 문서가 승인되면 거의 사람의 개입이 필요하지 않다는 것입니다(필요한 경우). 대신 컴퓨터 제어가 기계의 움직임을 모니터링하고 안내하여 잠재적 오류를 최소화하고 극도로 일관된 결과를 얻습니다.

서로 다른 CNC 가공 장비는 서로 다른 공구, 기능 및 작업을 처리할 수 있습니다. CNC 가공 공정에는 일반적으로 다음 단계가 포함됩니다:

1. CAD 모델 설계

CNC 가공 공정은 사내에서 시작되거나 CAD/CAM 설계 서비스 회사가 2D 벡터 또는 3D 솔리드 부품 CAD 설계를 생성하기 위해 만듭니다. 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어는 설계자와 제조업체가 부품 및 제품의 모델이나 렌더링을 생성할 수 있게 하며, 부품의 기하학, 치수 및 기타 기술 사양과 같은 자세한 정보를 포함합니다.

CAD 설계가 완료되면 설계자는 CNC 호환 파일 형식(예: STEP 또는 IGES)으로 내보냅니다.

2. CAD 파일을 CNC 프로그램으로 변환

설계가 완료되면 설계 사양을 CNC 기계가 따를 수 있는 방향으로 변환합니다. CAD 파일은 컴퓨터 지원 제조(CAM) 소프트웨어를 통해 실행됩니다. 이 프로그램들은 가공 중 공구 방향을 지정하는 데 CNC 기계가 사용할 프로그래밍 코드를 생성합니다. 소프트웨어는 또한 부품 기하학에 대한 정보를 추출하며, 운영자는 이를 사용하여 초기 부품이 올바른 크기와 방향을 가지는지 확인할 수 있습니다.

이러한 CNC 호환 명령 세트는 일반적으로 다음 두 가지 파일 유형 중 하나입니다: STEP 또는 IGES. 여기에는 G코드와 M코드가 포함됩니다. CNC 프로그래밍 언어에서 가장 유명한 범용 또는 기하학적 코드(G코드라고 함)는 기계 공구가 언제, 어디로, 어떻게 움직이는지 제어합니다(예: 켜기/끄기, 기계 공구의 특정 위치로 이동 속도, 어떤 경로를 취할지 등). 잡기능 코드(M코드라고 함)는 생산 시작과 끝에서 기계 커버의 자동 제거 및 교체와 같은 기계의 보조 기능을 제어합니다.

CNC 프로그램을 생성한 후 운영자는 이를 CNC 공작기계에 로드합니다.

3. CNC 공작기계 준비

자동화 제조에 비해 수작업은 훨씬 작은 역할을 하지만, 기계가 관리할 수 없는 중요한 작업을 여전히 처리합니다.

CNC 프로그램 파일을 기계에 로드하고, 공작물을 기계에 직접 고정하거나 기계 주축, 바이스 또는 유사한 공작물 고정 장치에 고정하고, 필요한 공구(드릴 비트, 엔드밀 등)를 적절한 기계 구성 요소에 연결하고, 작업 영역, 기계, 공작물을 확인합니다.

4. 가공 작업 수행

장비를 준비하고 프로그램을 시작하면 기계에 공구 동작과 이동을 나타내는 기계 명령이 제출됩니다. 컴퓨터는 기계 공구를 작동시키고 조작하며, CNC 가공 장비는 단계를 실행하고 공작물에 가공 작업을 수행합니다. 프로그램은 필요한 기계 작업을 수행하면서 전체 공정을 안내하여 추가 운영자 입력 없이 맞춤형 설계 부품이나 제품을 생산합니다. 지침을 완료한 후 부품은 마무리 및 포장 공정을 계속할 수 있습니다.

CNC 가공 작업 유형

다음은 일반적으로 사용되는 가공 기술입니다. 이러한 각 공정은 부품 제조와 고유한 성능 향상에 핵심적인 역할을 합니다.

CNC 선삭

선삭 중 공작물은 회전하고, 절삭 공구는 움직이는 슬라이더에 배치되어 공작물에 이송되어 원하는 패턴의 재료를 제거합니다. 슬라이더는 공작물 길이를 따라 위아래로 회전할 수 있습니다.

마찬가지로 중심선에서 멀어지거나 가까워질 수 있습니다. 이 작업은 대량의 재료를 빠르게 제거하는 데 매우 적합합니다.

선반은 원형 부품 외주에 동심 형상을 만드는 데 일반적으로 사용되는 선삭 장비입니다. 선반은 홈, 환형 홈, 계단 어깨, 내부 및 외부 나사, 실린더, 축 등 많은 원형 또는 원형 특징을 만들 수 있습니다. 또한 특징적으로 매끄럽고 균일한 표면 마감을 생성할 수 있습니다.

CNC 밀링

밀링과 선삭의 근본적인 차이점은 공작물이 고정되어 있고 절삭 공구가 주축에서 회전한다는 것입니다. 일반적으로 공작물은 바이스에 수평으로 고정되며, 이는 X, Y 방향으로 이동하는 작업대에 장착됩니다. 주축에는 다양한 절삭 공구가 장착되어 X, Y, Z축으로 이동할 수 있습니다.

(CNC 밀링에 대한 더 많은 정보: CNC 밀링이란?)

밀링에는 주변 밀링과 면 밀링 두 가지 방식이 있습니다. 주변 밀링은 깊은 홈을 절삭할 수 있고, 면 밀링은 공작물의 평면을 절삭할 수 있습니다. 밀링은 가공된 공작물에 대한 보조 공정으로 사용될 수 있습니다. 밀링 커터는 정밀한 절삭 각도에 의존하는 사각/평면, 노치, 챔퍼, 홈, 윤곽, 키웨이 및 기타 특징을 만드는 데 사용됩니다.

밀링 머신도 드릴링할 수 있지만, 더 복잡하고 비대칭적인 부품에서 블랭크 제거에 능숙합니다. 모든 금속 가공 작업과 마찬가지로 절삭유를 사용하여 공작물과 절삭 공구를 냉각하고 윤활하며 금속 입자를 씻어냅니다.

선삭 센터와 마찬가지로 운영자 개입 없이 부품에 일련의 작업을 수행할 수 있는 밀링 머신은 흔하며, 종종 수직 또는 수평 가공 센터라고 불립니다. 이들은 항상 CNC 기반입니다. 밀링과 선삭은 대부분의 CNC 기계 작업을 공동으로 담당합니다.

표면 연삭

많은 응용 분야에서 금속 부품의 매우 평평한 표면이 필요합니다. 이를 만드는 가장 좋은 방법은 연삭기를 사용하는 것입니다. 표면 연삭기는 공작물을 연삭 숫돌에 이송하면서 작업대에서 왕복 운동합니다. 숫돌 절삭 깊이는 일반적으로 0.00025~0.001인치 사이입니다. 원통 연삭기는 공작물을 중앙에 고정하고 회전시키며, 회전하는 연삭 숫돌의 외주면을 공작물에 적용합니다.

센터리스 연삭은 연삭면이 전체를 제외하고 다른 표면과 관련되지 않은 소형 부품의 대량 생산에 사용됩니다.

연삭은 평평하고 원통형 형상에서 소량의 재료를 제거하는 데 사용됩니다. 연삭할 소재에 따라 다양한 유형의 연마재가 사용됩니다. 연삭 공정 중 열과 기계적 응력이 공작물에 악영향을 미칠 수 있으므로 공구의 속도와 온도를 신중하게 제어해야 합니다.

EDM

방전 가공(스파크 침식이라고도 함)은 전기 방전을 사용하여 공작물에 필요한 절삭을 만듭니다. EDM은 도전성 소재로 제작된 공작물에 사용할 수 있습니다. 이는 유전체 유체를 통해 전극에서 도전성 공작물 표면으로 전달되는 스파크를 사용합니다. 이 방법으로 열처리로 부드럽게 할 필요 없이 미세한 지름 구멍, 금형 캐비티 등 매우 미세한 특징을 가공할 수 있습니다.

CNC 가공의 장점

기존 제조 방법에 비해 CNC 가공에는 많은 장점이 있습니다. 많은 제조업체가 CNC 가공 기술을 선호합니다. CNC 가공의 장점은 다음과 같습니다:

더 높은 정밀도와 정확도

CNC 기계는 수천 번 동일한 부품을 복제할 수 있으며, 각 부품은 이전 부품과 동일한 크기를 가집니다. 또한 CNC 가공은 수동 가공 방법에 비해 매우 상세한 프로그래밍 작업을 사용합니다. 기계는 이러한 지침을 따르며 불필요한 변경이나 인적 오류를 허용하지 않습니다. 부품은 고품질, 정밀, 동일합니다. CNC 가공은 복잡한 설계를 가진 부품도 생산할 수 있습니다.

생산성 향상

CNC 가공 공정은 많은 시간과 생산 효율을 절약합니다. 기존 가공 장비의 경우 운영자가 각 작업마다 기계 수동 설정 및 조정을 해야 합니다. 반대로 CNC 가공 장비는 단순히 컴퓨터 코드를 조정하여 필요한 변경 사항을 만들 수 있습니다. CNC 가공 장비는 24/7 부품을 생산할 수 있습니다. 기계는 최소한의 수동 개입으로 지속적으로 작동할 수 있습니다.

더 넓은 범용성

CNC 가공 작업은 금속, 폴리머 및 기타 소재의 다양한 설계에 적합합니다. 수직 및 수평 CNC 밀링 머신과 다축 CNC 밀링 센터의 가용성은 뛰어난 범용성을 제공합니다. 다양한 복잡성과 파라미터의 프로젝트를 정확하게 처리할 수 있습니다. 이 범용성은 많은 다양한 부품과 제품 제조에 적합하게 만듭니다.

높은 일관성

설계의 마스터 파일이 생성되면 이를 사용하여 무제한 복사본을 만들 수 있으며, 모든 복사본은 편차 없이 동일한 품질을 가지며 각 부품은 이전 버전과 완벽하게 일치합니다.

CNC 가공의 산업 및 응용 분야

CNC 가공은 많은 산업에 적용되었습니다. 특히 고정밀 부품이 필요한 산업에 이상적인 선택입니다.

의료 산업:

환자 치료를 위한 대량의 표준 정밀 부품과 맞춤형 장비를 생산합니다. 의료 산업은 환자의 다양한 요구를 충족하기 위해 맞춤형 제품에 의존합니다. 이 산업의 부품은 각 구성 요소가 필요한 정확한 치수를 가지도록 높은 정밀도를 요구합니다. 함께 조립되어야 하는 부품은 의료 오진과 부품 고장을 피하기 위해 가장 작은 오차 범위를 가져야 합니다.

항공우주 산업:

복잡하고 정교한 설계를 가진 항공기용 정밀하고 엄격한 공차의 부품을 제조합니다. 항공우주 산업의 CNC 가공은 이러한 고정밀 요구사항을 충족해야 합니다. CNC 가공을 사용하여 부품을 제작함으로써 항공우주 산업은 극도로 높은 공차 요구사항을 가진 필요한 맞춤형 부품을 얻었습니다.

운송 산업:

CNC 기계가 다양한 소재를 사용하여 부품을 만들 수 있기 때문에 브레이크부터 엔진 부품, 심지어 공구까지 이 기계들이 만들 수 있는 제품입니다. 운송 산업은 다양한 차량에 사용되는 부품, 더 진보된 장비와 시스템의 테스트 및 시제품 제작을 위한 부품 등 CNC 기계 제작 부품을 요구할 수 있습니다.

전자 산업:

가공이 대형 부품을 생산할 수 있지만, 전자 산업에서 사용되는 소형 부품 설계에도 탁월합니다. 부품이 작을수록 공차는 더 엄격해집니다. 전자 및 전기 부품의 경우 마이크로 가공 공정에서 오류의 여지가 거의 없습니다. 절삭 및 제어 공구 작업을 컴퓨터에 맡김으로써 인간이 달성할 수 없는 수준으로 가능한 정확도를 높일 수 있습니다. 전자 산업은 CNC 가공 부품의 뛰어난 정확성으로부터 큰 혜택을 받았습니다.

석유 및 가스 산업:

정유소와 시추 장비용 대형 기계를 제조하기 위해 석유화학 산업은 잘 조립되는 정밀 부품을 필요로 합니다. CNC 작업은 산업을 위한 대형 또는 소형 부품을 생산할 수 있으며, 산업에서 점점 더 많이 사용되는 전자 기어에 필요한 구성 요소도 생산할 수 있습니다.

SANS 가공 전문가에게 문의하기

CNC 가공은 사실상 모든 산업의 부품과 제품 생산에 이상적입니다. 더 높은 정밀도, 정확도, 가공 속도를 제공합니다.

SANS 가공에서는 품질, 일관성, 반응형 고객 서비스의 필요성을 이해합니다.

가공 제조 공장으로서 10년 이상의 경험을 가지고 있으며, MOQ 없음, 빠른 납기, 고품질 제품으로 맞춤형 CNC 가공 부품 생산을 전문으로 합니다.

당사의 CNC 가공 역량 또는 기타 패스너 제품 및 서비스에 대한 추가 정보는 오늘 견적 요청을 하십시오.