CNC 가공 부품의 우수한 표면 마감을 위한 필수 사항 및 주의사항

완벽한 CNC 가공 부품을 얻기 위해서는 몇 가지 핵심 사항을 염두에 두어야 합니다. 올바른 치수 및 공차, 형상, 원자재 품질 등 주요 지표는 제조 전부터 결정됩니다. 하지만 가공 후에도 표면 마감 공정은 필수적입니다.

표면 마감이란?

표면 마감은 가공 부품의 전반적인 텍스처(결 방향, 조도, 파도)를 정의하고 개선하는 공정입니다. 특히 항공우주 및 의료 분야에서는 흠잡을 데 없는 표면 마감이 매우 중요합니다. 마감 단계에서 불량품이 발생하는 것은 작업장이 원하는 결과가 아닙니다. 그렇다면 마감 단계에 진입하기 전 고려해야 할 변수는 무엇일까요?

우리가 취하는 조치가 더 나은 표면 마감을 보장하려면 어떻게 해야 할까요? 주요 표면 마감 기법의 권장 사항(Do's)과 금기 사항(Don'ts)을 정리하여 CNC 가공 부품 품질 향상에 도움을 드리고자 합니다.

권장 사항 (Do's)

1. 표면 마감 측정 방법 이해하기

표면 마감 측정에는 프로파일 분석, 면적 및 현미경 검사 등 여러 기술과 특성이 있으며, 조도 피크(Ra)와 간격(D)에 초점을 맞춥니다. 원하는 결과를 얻기 위해 가장 적합한 기술을 이해하고, 과도한 시간과 노력을 들이지 않도록 해야 합니다.

2. 절삭 속도 높이고 이송량 줄이기

고가 부품 가공 시에는 미리 정해진 올바른 이송과 속도를 준수해야 합니다. 마감 가공의 올바른 방법은 분당 표면 피트(SFM)를 늘리고 회전당 인치(IPR)를 줄이는 것입니다. SFM을 높이면 절삭날에 생기는 축적된 절삭층(BUE)이 감소하여 공구 수명이 연장되고, 완성된 부품을 손상시킬 수 있는 치명적인 공구 파손 가능성을 줄여줍니다. IPR을 줄이면 측면 마모가 감소하고 날 수명이 연장됩니다.

황삭 시에는 높은 이송이 가능한 공구로 빠르게 소재를 제거하는 것이 좋습니다. 정삭 시에는 얕은 절삭 깊이로 보수적인 이송 속도를 유지하는 것이 이상적입니다.

3. 칩 브레이커 사용하기

칩 제어는 우수한 표면 마감의 핵심입니다. 발생한 칩은 가공 공정을 크게 방해합니다. 공작물과 접촉하기 전에 칩을 먼저 제어해야 합니다.

고품질 칩 브레이커를 사용하면 절삭 저항을 줄이고 칩 배출을 용이하게 합니다. 길고 가는 칩을 생성하는 소재의 경우, 칩을 절삭 영역에서 쉽게 떨어지는 짧은 조각으로 분절하여 긴 칩이 빠르게 배출되도록 돕습니다.

4. 코 반경 늘리기

공구 코 반경과 결과 표면 마감 사이에는 직접적인 관계가 있습니다. 작은 코 반경은 공구에 가해지는 압력을 줄이지만, 사용 가능한 이송 속도도 제한합니다.

공구는 코 반경의 절반까지만 이송할 수 있습니다. 이 범위를 초과하면 나사산 같은 표면이 생깁니다. 따라서 채터링 없이 최상의 마감을 얻기 위해 가능한 가장 큰 반경을 사용하십시오.

큰 코 반경은 더 깊은 절삭도 가능하게 하여 난삭재 가공 시 필요합니다. 다만 공구 코 반경이 크면 정삭 패스에서 제거할 소재를 더 많이 남겨두어야 합니다.

5. 밸런스 공구로 진동 감소

정삭 시 발생하는 가시적인 진동을 줄이기 위해 밸런스 공구 기술을 사용하는 것이 중요합니다. RPM이 높을수록 이 단계가 더 중요해집니다.

6. 날카로운 날, 적절한 리드 앵글과 포지티브 래이크 앵글 사용

더 나은 표면 마감을 위해서는 날카로운 날, 큰 리드 앵글, 포지티브 래이크 앵글이 필수적입니다.

7. 공구 홀더와 공작물 홀더 점검

표면 처리 개선 시 간과하기 쉬운 요소가 공구 홀더입니다. 오래된 홀더의 날 고정 홈 마모로 날 이동이 발생하면 채터링이 생겨 표면 마감이 나빠집니다.

잘못된 공구 고정, 지그, 비강성 공작기계로 인한 채터링도 불량 표면 마감의 원인입니다. 견고하고 안정적인 작업 환경 또한 핵심이며, 금속 제거율이 높을수록 안정적인 공작물 클램핑이 더 중요해집니다.

금기 사항 (Don'ts)

8. 황삭과 정삭에 같은 공구 사용하지 않기

황삭 공구는 황삭용으로, 정삭 공구는 정삭용으로 용도를 구분하여 사용하십시오.

큰 코 반경, 큰 래이크 앵글, 고이송의 날로 황삭한 후, 필요한 리드 앵글과 반경을 가진 정삭 공구가 와이퍼 플랫을 사용하여 부품을 평탄화하면 더 나은 표면 마감을 얻을 수 있습니다.

얕은 정삭 깊이는 좋지만 코 반경과 같거나 커야 합니다. 그렇지 않으면 날재료를 절삭하지 않고 밀어내어 표면 품질 저하, 버 발생, 날 수명 단축을 초래합니다.

9. 불필요한 정지 피하기

불필요한 정지와 멈춤도 올바른 정삭 작업을 방해합니다. 공구가 선반이나 공작물과 접촉한 상태에서 멈출 때마다 자국이 남습니다.

이러한 현상이 빈번하다면 공정을 전면 재검토하십시오. 절삭 과정 내내 공구가 멈추거나 머뭇거리지 않도록 최선을 다해야 합니다.

10. 중심선 낮추지 않기

올바른 절삭 공정을 보장하는 최적의 방법은 50:50 방식 대신 70:30 비율을 따르는 것입니다. 중앙을 절삭하면 소재 가장자리를 따라 인서트가 두드려져 번(burn)이 발생할 수 있으며, 이는 부적절한 표면 마감으로 이어집니다.