CNC 가공 비용 절감: 정밀 부품을 위한 전문가 팁

CNC 가공은 CAD 파일로부터 우수한 물리적 특성을 가진 고정밀 부품을 직접 생산할 수 있는 검증된 디지털 제조 공정입니다.

CNC 공작기계의 가공 비용은 용도에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 단일 프로토타입을 제작하든 대량 생산을 준비하든 주문 전 프로젝트 전체 예산을 확인하는 것이 필요합니다.

CNC 가공 비용 계산은 매우 복잡해 보입니다. 많은 요소를 고려해야 하며, 다른 제조 방식에 비해 최종 비용 평가가 더 어렵습니다.

따라서 먼저 CNC 가공에 영향을 미치는 요소를 분석한 후, 검증된 가이드라인을 통해 CNC 가공 부품 비용을 절감할 수 있는 방법을 제시합니다. 개발 초기에 이러한 요소를 인지하면 높은 비용을 지불하지 않고도 비용을 최소화할 수 있습니다.

설계 비용

CNC 가공은 매년 개선되고 발전하여 점점 더 복잡해지고 있습니다. 결과적으로 부품 설계의 도전 과제를 따라잡기 어려울 수 있습니다. 그러나 부품 설계나 소재 선택을 비교적 간단하게 조정하면 기능을 개선하면서 가공 비용을 절감할 수 있습니다. 설계 단계에서 숙련된 기계공이나 엔지니어와 상담하면 초기 프로젝트 비용이 증가할 수 있지만 장기적으로 훨씬 더 많은 비용을 절약할 수 있습니다.

다음은 염두에 두어야 할 고려 사항 목록입니다:

공차: 공차가 작을수록 비용이 높아집니다.

구멍 크기 및 깊이: 깊고 작은 구멍은 정확하게 가공하기 느리고 공구 파손 위험이 높습니다.

내경: 직경이 작을수록 이를 만들기 위한 엔드밀이 작아집니다. 엔드밀이 작을수록 가공 속도가 느려집니다. 가능한 범위 내에서 구멍 직경을 최대한 크게 설계하십시오.

절삭 깊이: 구멍과 마찬가지로 너무 깊은 포켓은 가공 시간이 오래 걸리고 특수 주문 공구가 필요할 수 있어 비용이 증가합니다.

벽 두께: 얇은 벽은 특별한 주의가 필요합니다. 플라스틱은 최소 1.0mm, 금속은 최소 0.5mm를 권장합니다.

언더컷—O-링 홈이나 키웨이와 같은 특정 특징은 (반드시) 언더컷 전용 공구로 가공해야 할 수 있습니다.

설계를 최적화하고 비용을 최소화하는 방법

1. 내부 수직 모서리에 R값 추가

모든 CNC 밀링 공구는 원통형으로, 캐비티 모서리 절삭 시 R값이 발생합니다.

더 작은 직경의 공구를 사용하여 코너 R값을 줄일 수 있습니다. 이는 더 낮은 속도로 여러 번 패스해야 함을 의미합니다. 작은 공구는 한 번 패스로 큰 공구만큼 빠르게 소재를 제거할 수 없어 밀링 시간이 증가하고 프로젝트 비용이 상승합니다.

비용 절감을 위해 전문가들은 공구 반경보다 약간 큰 코너 R값을 권장합니다. 이는 공구 부하를 줄여 제조 비용을 추가로 절감합니다.

2. 캐비티 깊이 제한

깊은 캐비티 가공은 많은 소재를 제거해야 하므로 시간이 많이 소요되어 CNC 부품 비용에 큰 영향을 미칩니다.

CNC 공구의 절삭 길이는 제한적입니다. 일반적으로 절삭 깊이가 캐비티 직경의 2~3배까지일 때 최적의 성능을 발휘합니다. 더 깊은 캐비티를 설계하면 특수 공구나 다축 CNC 시스템이 필요해 비용이 증가합니다.

3. 얇은 벽 두께 증가

얇은 벽 두께를 늘려 가공 시간을 단축하십시오. 중량이 주된 요소가 아니라면 두꺼운 솔리드 부품이 더 안정적입니다.

얇은 부품은 진동이 발생하기 쉽습니다. 얇은 벽 가공 시 변형이나 균열을 방지하기 위해 낮은 절삭 깊이로 여러 번 가공해야 하므로 정확한 가공이 어렵습니다.

금속 부품의 경우 설계 벽 두께는 0.8mm 이상(두꺼울수록 좋음)이어야 합니다. 플라스틱 부품의 경우 최소 벽 두께를 1.5mm 이상으로 유지하십시오. 구멍이나 나사산을 부품 가장자리 가까이에 배치할 때 얇은 벽이 발생하기 쉽습니다. 설계 시 구멍 배치에도 위 가이드라인을 따르십시오.

4. 나사 길이 제한

최대 나사 길이를 구멍 직경의 3배로 제한하십시오. 막힌 구멍의 나사는 구멍 바닥에서 직경을 최소 1/2 이상 늘리는 것이 좋습니다.

필요 이상으로 긴 나사를 지정하면 특수 공구가 필요해 CNC 부품 비용이 증가할 수 있습니다.

5. 표준 크기 구멍 설계

구멍 설계 시 표준 드릴 크기를 사용하면 표준 드릴로 CNC 구멍을 빠르고 정확하게 가공할 수 있습니다. 비표준 크기의 경우 엔드밀로 구멍을 가공해야 하므로 비용이 증가합니다.

모든 구멍 깊이를 직경의 4배 이하로 제한하는 것이 좋습니다. 더 깊은 구멍(직경의 최대 10배)을 만들면 가공 난이도로 인해 비용이 증가합니다.

6. 필요할 때만 공차 지정

엄격한 공차를 정의하면 가공 시간 증가와 수동 검사 필요로 CNC 비용이 상승합니다. 기술 도면에 특정 공차가 정의되지 않으면 표준 공차(±0.125mm 이상)로 부품을 가공하며, 이는 대부분의 비중요 특징에 충분합니다.

치수의 소수점은 중요합니다. 소수점은 정밀도 수준과 측정 기기를 지정합니다. 예를 들어 소수점 두 자리는 버니어 캘리퍼로 측정 가능함을, 세 자리는 마이크로미터 또는 동등한 CMM 장비 필요함을 의미합니다. 비용 최소화를 위해 치수에 불필요한 소수점을 추가하지 마십시오.

7. 기계 셋업 횟수 최소화

가능한 한 적은 기계 셋업으로 가공할 수 있도록 부품을 설계하십시오. 이상적으로는 단 한 번의 셋업만으로 완료하는 것이 좋습니다.

부품을 회전하거나 재배치하면 수동 작업이 필요해 제조 비용이 증가합니다. 또한 복잡한 형상의 경우 맞춤형 지그가 필요해 비용이 더 증가합니다. 특히 복잡한 형상은 다축 CNC 시스템이 필요해 가격이 더 올라갑니다.

부품을 여러 형상으로 분할하여 각각 단일 셋업으로 CNC 가공한 후 볼트나 용접으로 조립하는 것을 고려하십시오. 이는 깊은 포켓이 있는 부품에도 적용됩니다.

8. 모든 텍스트 및 문자 제거

CNC 가공 부품 표면에 텍스트를 추가하면 추가적인 시간이 많이 소요되는 가공 단계로 인해 비용이 크게 증가합니다. 텍스트가 필요하다면 양각보다 음각을 선호하십시오. 양각은 훨씬 더 많은 소재를 제거해야 하기 때문입니다.

9. (다중) 표면 마감 피하기

표면 마감은 CNC 가공 부품의 외관을 개선하고 가혹한 환경에 대한 저항성을 높이지만 비용도 증가시킵니다.

동일 부품에 여러 가지 표면 마감을 요청하면 가격이 더 상승하므로, 가공 후 표면 마감을 선택하고 절대적으로 필요할 때만 다중 표면 처리를 요구하십시오.

소재 비용

가공 부품의 소재 선택은 원자재 비용과 소재 가공성 비용 두 가지 방식으로 비용에 영향을 미칩니다. 일부 소재는 원자재로 더 비싸고, 다른 소재는 가공이 더 어렵습니다. 소재의 가공성이 낮을수록 비용이 높아집니다.

사용하려는 소재가 잠재적으로 위험한 경우 추가 안전 예방 조치가 필요하여 생산 비용이 증가합니다. 아래에서는 주로 소재 가공성 비용을 소개합니다.

가공성은 소재를 절삭하기 쉬운 정도를 나타냅니다. 가공성이 높을수록 CNC 가공 속도가 빨라지고 비용이 낮아집니다.

구리는 우수한 전기 전도체이며, 특히 황동 C360은 가장 가공하기 쉬운 금속으로 고속 밀링이 가능하며, 귀하의 애플리케이션에 필요한 기계적, 화학적, 전도적 특성을 정확히 가질 수 있습니다. 하지만 구리는 알루미늄보다 훨씬 비쌉니다. 알루미늄은 구리 전기 전도성의 약 60%지만 중량과 비용 절감을 고려하면 알루미늄을 재검토할 만합니다.

강철의 가공성은 알루미늄의 10분의 1이며, 가공 시간은 알루미늄보다 최소 2배 이상 걸립니다. 강철 등급마다 가공 특성이 다르다는 점에 유의하십시오. 예를 들어 스테인리스강 304(가장 일반적인 스테인리스강 합금)의 가공성 지수는 45%인 반면, 화학 조성이 매우 유사한 스테인리스강 303은 78%로 가공이 더 쉽습니다. 스테인리스강 17-4 PH는 절삭이 어렵습니다. 높은 강도와 내식성이 필수적이지 않다면 316L나 304를 시도해 보십시오.

경도가 우려된다면 4140이 첫 선택일 수 있지만, 1018은 매우 저렴하면서도 훌륭한 침탄 경화성을 가집니다.

플라스틱의 가공성은 주로 강성과 열적 특성에 달려 있습니다. 일부 플라스틱은 우수한 내마모성, 내식성, 내화학성을 가지며, 다른 플라스틱은 열이나 화염 하에서 우수한 성능을 보이고, 또 다른 플라스틱은 뛰어난 강도, 충격, 전기적 특성을 가집니다.

POM(델린)이 가장 가공하기 쉬운 플라스틱이며, 그 다음이 ABS입니다. PEEK와 나일론은 다른 일반적인 엔지니어링 플라스틱으로 가공이 어렵습니다. 일반적으로 소재가 부드러울수록 밀링 시 치수 안정성 저하와 인발 위험이 커집니다.

가공 부품에는 각각 고유한 특성, 용도, 비용을 가진 많은 우수한 소재를 사용할 수 있습니다. 서로 다른 소재의 가격은 크게 다를 수 있지만 일반적으로 일반적인 가용성을 기반으로 하므로 실제 상황에 따라 가장 적합한 소재를 선택해야 합니다.

인건비

부품을 제작하는 기계공은 자신의 작업에 대한 대가를 받아야 합니다. 그는 맞춤형 CNC 작업을 위해 기계를 설정하고 모든 작업이 좋은 결과를 내도록 하는 데 시간을 보냅니다. 부품이 어렵고 복잡하며 더 높은 수준과 숙련된 기계공의 전문성이 필요한 경우 생산 비용이 상승합니다. 이러한 추가 기술과 경험은 주로 정규 교육이 아닌 현장 경험에서 얻기 때문에 가격이 비쌉니다. 부품 생산에 노동 집약적일수록 가격이 높아집니다.

부품의 후처리, 마감, 조립도 추가적인 수작업이 필요하므로 인건비가 증가합니다. 따라서 높은 제조 능력과 상대적으로 낮은 인건비를 가진 중국에 일부 정밀 부품을 아웃소싱하는 것이 좋은 선택입니다.

기계 비용

현대 가공 및 제조 장비는 다양하고 매우 비쌉니다. 부품을 다축 기계로 완료할 수 있는지, 여러 대의 기계가 필요한지, 몇 대의 다른 기계와 작업이 필요한지, 필요한 장비의 크기와 기능이 총 비용에 영향을 미치는 요소입니다.

프로젝트에 여러 유형의 CNC 기계를 임대할 수 있습니다. 어떤 것을 선택하느냐에 따라 작업 비용이 달라질 수 있습니다. 3축 공작기계(CNC 밀링 머신 및 CNC 선반 포함)의 경우 다축 공작기계의 운영 비용이 상대적으로 더 높습니다.

프로젝트를 수주하면 엔지니어가 먼저 생산 공정을 확인하고, 가장 경제적인 생산 방식을 선택한 후 생산 시간을 산출합니다. 생산 공정이 다르면 생산 시간도 다르기 때문에 공작물 가격이 매우 높을 수 있습니다.

하지만 걱정하지 마십시오. 우리 엔지니어들은 매우 전문적이며 제시하는 가격은 정확합니다. 우리 가격이 반드시 가장 저렴한 것은 아니지만, 동일 품질에서는 가장 적합한 가격입니다.

마지막으로 부품 수량입니다. 부품 수량이 많을수록 추가 단위당 비용이 낮아집니다. 즉, 대량 주문은 부품 총 비용을 증가시키지만 단위 비용은 감소시킵니다. 여러 개의 동일한 부품을 제작하려면 동일한 CAM 프로그래밍과 지그를 재사용하거나, 한 번에 여러 부품을 동일한 소재에서 절삭할 수 있습니다.

SANS는 맞춤형 CNC 정밀 부품 제조를 전문으로 하며 최소 주문 수량(MOQ) 제한이 없습니다. 다양한 유형, 소량 및 프로토타입 주문 제작을 전문으로 합니다. 빠른 견적과 납품을 제공합니다.

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