CNC 가공: 제조 분야의 정밀도, 정확도, 공차 마스터하기

제조 분야에서 CNC 가공은 오랫동안 제조 및 생산에 사용되어 왔습니다. 기술과 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어의 등장으로 제품 설계가 더 쉬워졌지만, 이는 설계를 이전보다 더 복잡하게 만들었습니다. 설계 단계 자체에서 제품의 정확도, 정밀도, 공차에 대한 표준을 설정해야 합니다.

CNC 가공의 사양 및 기능과 관련된 기술 용어가 너무 많습니다. 각 용어의 의미를 아십니까? 서비스 제공업체로부터 CNC 가공 서비스를 구매할 때 정밀도, 공차, 정확도 등의 용어를 들어보거나 읽어보셨을 것입니다. 이 용어들은 무엇을 의미합니까? 이 기술 용어들이 CNC 가공에서 얼마나 중요한지 알고 싶으십니까? 그렇다면 이 기사를 읽어보십시오. 이 세 가지 용어(정밀도, 정확도, 공차)에 대한 명확한 이해를 드릴 것입니다.

가공 정밀도

정밀도란 무엇인가?

정밀도(Precision)는 측정값 간의 근접성을 의미합니다. 즉, 측정값이 모두 서로 가깝다면 정밀합니다. 정밀도는 CNC 공작기계로 여러 부품을 생산할 때 일관된 반복성을 의미합니다. 측정값이 반복되고 일관되는지 반영합니다. 정밀도가 높을수록 결과가 더 가깝습니다.

이는 CNC 가공에서 사용되는 가장 중요한 용어 중 하나입니다. 마찬가지로 이 용어는 공작기계의 신뢰성을 정의합니다. 기본적으로 정밀도는 측정 시스템이 동일한 측정값을 반복적으로 반환하는 능력을 정의하는 지표입니다.

공장에서 기계나 공정의 정밀도는 무작위 오류를 도입하지 않고 매번 동일한 방식으로 작업을 반복하는 능력을 말합니다. 정밀 가공이나 정밀한 장인정신은 편차 없이 공정을 제어함을 입증합니다. 이는 종종 정확도와 혼동되며 실제로 두 용어가 무심코 상호 교환적으로 사용되기도 합니다. 그러나 정밀도는 반복성을 더 의미합니다. (정밀 가공에 대한 더 많은 내용은 고정밀 가공의 중요성 참조)

가공 정확도

정확도란 무엇인가?

정확도와 정밀도는 동의어처럼 보이지만 가공 과정에서 서로 다른 의미를 가집니다. 따라서 서로 다른 용어에서 무엇을 의미하는지 아는 것이 중요합니다.

정확도(Accuracy)는 측정된 값이 특정 값이나 진정한 결과에 얼마나 가까운지로 정의됩니다. 모든 측정값이 진정한 값에 가깝다면 정확합니다. 체계적 오류의 영향을 반영할 수 있습니다. 체계적 오차가 작으면 정확도가 높습니다.

금속 가공에서 정확도는 기계가 설계에 지정된 측정값과 일치하는 정도를 말합니다. 기계가 설계에 지정된 정확한 위치에서 절삭할 수 있다면 높은 정확도를 가집니다.

정확한 기계는 조작자/프로그래머가 의도한 대로 작업(절삭, 드릴링, 보링 등)을 수행합니다. 예를 들어 기계가 공작물을 60mm 길이로 자르도록 프로그래밍되었다면 60mm로 잘릴 것입니다. 정확도는 60mm에 정확히 가깝다는 것을 의미합니다. 표준에 가까울수록 정확도가 높습니다.

CNC 가공 정확도에 영향을 미치는 요인

역간극(Backlash)

CNC 가공 작업장에서 공작물을 가공할 때 축의 회전으로 인해 전달 과정에서 역방향 데드존 또는 백래시가 발생하여 오차가 생기며, 이를 역편차라고 합니다. CNC 공작기계가 반폐루프 서보 시스템을 채택하면 역편차의 존재가 공작기계의 위치 결정 정밀도와 반복 위치 결정 정밀도에 영향을 미쳐 공작물의 정확도에 영향을 줍니다.

간극 오차

이것은 공작기계 구동 체인 작동 중 발생하는 클리어런스 오차입니다. 모터가 작동할 때 공작기계가 움직이지 않아 CNC 공작기계의 진동이나 큰 오차를 유발합니다.

부품 위치 오차

부품의 위치 오차는 실제 표면과 축 위치가 이상적인 위치에 비해 벗어난 편차로, 주로 공작기계 전달 간극과 부품의 탄성 변형, 마찰로 인한 헤드 위치 오차에 기반합니다.

개루프 시스템에서 위치 오차는 가공 정확도에 큰 영향을 미치지만, 폐루프 서보 시스템에서는 주로 변위 검출 장치의 정밀도와 시스템 증폭 계수에 의존하므로 일반적으로 영향이 뚜렷하지 않습니다.

공작기계 기하 오차

CNC 가공 공정에서 공구와 지그는 외부 힘의 영향을 받으며, 열 절삭은 공작기계의 체적 정밀도를 낮춰 가공 부품의 변형에 영향을 미칩니다.

물론 공작기계 기하 오차의 원인은 내부와 외부가 있습니다. 내부 원인은 공작기계 자체의 요인입니다. 예를 들어 테이블 면의 수평도, 공작기계 및 지그의 기하학적 정밀도 등입니다.

외부 원인은 외부 환경과 가공 중 발생하는 열로 인한 공작기계 변형입니다. 온도 변화는 공작기계의 정적 및 동적 정밀도에 영향을 미칩니다. CNC 가공 공장의 가공 공정에서 모터 발열과 공작물 마찰로 인한 온도 변화는 조정 정밀도 손실을 초래하고 공작물의 크기와 정밀도에 영향을 미칩니다.

공작기계 위치 결정 오차

공작기계의 위치 결정 정밀도는 부품의 정확도에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 위치 결정 오차는 CNC 가공 오차의 중요한 원인이며, 공작기계의 이송 시스템은 위치 결정 정밀도에 영향을 미치는 주요 링크입니다. CNC 공작기계의 이송 시스템은 보통 기계적 전달 시스템과 전기 제어 시스템으로 구성되며, 그 위치 결정 정밀도는 구조 설계의 기계적 전달 시스템과 관련이 있습니다.

개루프 시스템에서는 영향 요인이 더 많고 상황이 더 복잡하여 위치 모니터링이 불가능하므로 CNC 공작기계의 가공 정확도에 큰 영향을 미칩니다. 그러나 폐루프 시스템에서는 CNC 공작기계가 위치 검출 장치를 통해 시스템 주요 구성 요소의 위치 편차를 보통 피할 수 있습니다.

정확도의 중요성

CNC 가공 부품은 많은 산업에서 사용됩니다. 자동차, 항공우주, 의료, 산업 및 기타 많은 산업의 성공은 정확한 제품에 달려 있습니다.

정확도는 대중의 안전도 보장할 수 있습니다. 예를 들어 자동차와 비행기는 다양한 CNC 가공 부품으로 구성됩니다. 이 구성 요소 중 하나가 회사 및 산업 표준을 충족하지 못하면 연쇄 반응을 일으켜 운전자와 승객을 위험에 빠뜨릴 수 있습니다.

가공 공차

공차란 무엇인가?

공차(Tolerance)는 측정 시스템이 알려진 값이나 표준 값에서 벗어날 수 있는 허용되거나 예측 가능한 편차로 정의할 수 있습니다. 모든 시스템의 공차는 일반적으로 '+/-'로 표현됩니다.

예를 들어 CNC 가공 공구의 공차는 +/- 0.01mm가 필요합니다. 이는 가공 공구가 매 절삭마다 0.01mm의 편차를 가짐을 의미합니다. 편차는 표준 값보다 0.01mm 크거나 0.01mm 작을 수 있습니다.

공차를 줄이는 것이 좋은 생각이지만, 때로는 공차를 줄일 필요가 없으며 완성품에 이롭지 않을 수도 있습니다. 하지만 엄격한 공차는 비용을 증가시키고 제조업체의 생산 시간을 늘립니다. 따라서 공차의 허용 값은 실제로 적용 분야에 따라 달라집니다.

공차는 고객이 정의하지만, 기계는 보통 표준 공차와 가능한 최소 공차를 지정합니다.

가공 공차에 영향을 미치는 요인

소재: 소재는 압력 하에서 다르게 거동하며, 일부 소재는 다른 소재보다 가공하기 쉽습니다. 공차를 결정할 때 이러한 소재 특성을 고려해야 합니다.

가공 유형: 사용되는 가공 방법은 최종 부품의 가능한 공차에 큰 영향을 미칩니다. 일부 공정이 다른 공정보다 더 정밀하기 때문입니다.

도금 및 마감: 부품의 크기와 공차를 결정할 때 모든 도금 또는 마감 공정을 고려해야 합니다. 도금과 마감은 부품 표면에 소량의 소재를 추가하지만, 이러한 소량도 최종 제품의 치수를 변경하므로 생산 전에 고려해야 합니다.

비용: 공차는 정밀해야 하지만 필요한 공차를 초과해서는 안 됩니다. 더 엄격한 공차를 얻는 것은 더 비용이 많이 들기 때문입니다. (가공 비용 절감 방법)

공차의 중요성

오늘날 제조업체는 제품이나 시스템을 쉽게 조립하고 최소한의 조정으로 필요한 기능을 수행할 수 있도록 엄격한 공차를 요구합니다. 부품 소재부터 사용된 가공 공정까지 다양한 요인이 차이를 일으킬 수 있습니다. 따라서 엔지니어는 설계 과정에서 부품에 가공 공차를 할당하며, 공차는 결국 도면에서 완제품까지의 공정에서 가장 중요한 요소 중 하나입니다.

오늘날 제조업체는 제품이나 시스템을 쉽게 조립하고 최소한의 조정으로 필요한 기능을 수행할 수 있도록 엄격한 공차를 요구합니다. 올바른 설계 사양은 생산 시간을 단축하고 고객 비용을 절감할 수 있습니다.

정밀도, 정확도, 공차의 관계

높은 정밀도가 높은 정확도를 의미하지는 않으며, 측정이 정확하더라도 마찬가지입니다. 최대 정확도와 엄격한 공차는 모든 부품에 필수적인 것은 아닙니다. 왜냐하면 더 많은 비용과 시간 투자를 의미하기 때문입니다. 최신 CNC 기계와 절삭 공구는 대부분의 프로젝트에 충분히 정확합니다.

다음 이미지를 통해 관계를 직관적으로 확인할 수 있습니다.

CNC 가공에서 사용되는 용어(정확도, 정밀도, 공차)에 대한 이해를 얻으셨기를 바랍니다. 이러한 용어 이해는 어떤 가공 서비스와 대화할 때 더 자신감을 가질 수 있게 해줄 것입니다.

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