CNC 가공의 정밀도와 효율 향상: 핵심 기술과 이점

강성이 허용되는 조건에서는 황삭 시 큰 절입량을 사용하여 패스 수를 줄이고 생산성을 높입니다. 일반적으로 정삭에는 작은 절입량을 적용하여 높은 표면 품질을 얻습니다.

공작물의 최종 가공 정밀도와 효율은 CNC 공작기계 자체 성능뿐만 아니라, 합리적인 가공 경로 설정, 공구 선정 및 올바른 설치, 적절한 절삭 조건 선정, 프로그래밍 기법, 치수 정밀도의 신속한 제어 등에 달려 있습니다.

1. 프로그래밍 기법

수치제어 프로그래밍은 NC 가공의 가장 기초적인 작업입니다. 공작물 가공 프로그래밍의 품질이 최종 가공 정밀도와 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 내장 프로그램의 영리한 활용, CNC 시스템 누적 오차 감소, 메인 프로그램과 서브루틴의 유연한 활용 등에서 접근할 수 있습니다.

1. 메인 프로그램과 서브루틴의 유연한 활용

복잡한 금형 가공 시 한 금형에 여러 부품을 가공하는 경우가 많습니다. 금형에 동일 형상의 부위가 여러 개 있다면 메인 프로그램과 서브루틴 관계를 활용하여 서브루틴을 메인 프로그램에서 반복 호출함으로써 가공 완료까지 진행할 수 있습니다. 이는 가공 치수의 일관성을 보장할 뿐만 아니라 가공 효율도 향상시킵니다.

2. CNC 시스템 누적 오차 감소

일반적으로 증분 방식을 사용하여 공작물을 프로그래밍하며, 이전 점을 기준으로 가공합니다. 이렇게 하면 여러 프로그램 구간 연속 실행 시 필연적으로 누적 오차가 발생합니다. 따라서 절대 좌표 방식을 사용하여 각 프로그램 구간이 공작물 원점을 기준으로 하도록 프로그래밍하면 CNC 시스템의 누적 오차를 줄이고 가공 정밀도를 보장할 수 있습니다.

가공 정밀도는 제품 생산 정도의 척도로 사용됩니다. 가공 정밀도와 가공 오차는 모두 가공 표면의 기하학적 파라미터를 평가하는 용어입니다. 그러나 어떤 가공 방법으로도 절대적으로 정확한 실제 파라미터를 얻을 수는 없습니다. 부품 도면이 요구하는 공차 범위 내에 가공 오차가 들어간다면 가공 정밀도가 보장된 것으로 간주합니다.

가공 정밀도란 가공 후 부품의 실제 기하학적 파라미터(치수, 형상, 위치)가 이상적인 기하학적 파라미터와 일치하는 정도입니다. 그 차이를 가공 오차라 합니다. 가공 오차의 크기가 가공 정밀도 수준을 반영하며, 오차가 클수록 정밀도는 낮고, 작을수록 높습니다. 공작물 가공 정밀도 향상 방법을 간략히 소개합니다.

1. 공정 시스템 조정

시험 절삭법: 시험 절삭 → 치수 측정 → 공구 절삭량 조정 → 절삭 → 재시험 절삭을 반복하여 요구 치수에 도달시킵니다. 이 방법은 생산 효율이 낮아 단품, 소량 생산에 주로 사용됩니다.

조정법: 공작기계, 고정구, 공작물, 공구의 상대 위치를 사전에 조정하여 요구 치수를 얻습니다. 생산성이 높아 대량 생산에 적합합니다.

2. 공작기계 오차 감소

베어링 회전 정밀도 향상

• 고정밀 롤러 베어링 선정
• 고정밀 다중 오일 웨지 동압 베어링 사용
• 고정밀 정압 베어링 사용

베어링 관련 부품 정밀도 향상

• 박스 지지 구멍과 스핀들 저널 가공 정밀도 향상
• 베어링 결합 면 가공 정밀도 향상
• 해당 부품의 방사 런아웃 측정 및 조정으로 오차 보상 또는 상쇄

롤러 베어링 적정 예압

• 간극 제거
• 베어링 강성 증가
• 전동체 오차 균등화

스핀들 회전 정밀도가 공작물에 반영되지 않도록 함

3. 전달 체인 전달 오차 감소

• 전달 부품 수를 줄이고 전달 체인을 짧게 하며 전달 정밀도 높이기
• 감속 전달 원리 활용: 전달 쌍이 말단에 가까울수록 전달비를 작게 설정
• 말단 부품 정밀도를 다른 전달 부품보다 높게 설정

4. 공구 마모 감소

• 공구 크기 마모가 급격한 마모 단계에 도달하기 전 재연마
• 전용 절삭유로 충분한 윤활
• 공구 소재가 공정 요구사항 충족

5. 공정 시스템 힘 변형 감소

• 시스템 강성 향상, 특히 공정 시스템 내 약한 고리의 강성 강화
• 하중과 그 변동 감소

6. 공정 시스템 열 변형 감소

• 열원 발열 감소 및 격리
• 온도장 평형화
• 합리적인 공작기계 부품 구조와 조립 기준 채택
• 열전달 평형 가속화
• 주변 온도 제어

7. 잔류 응력 감소

• 내부 응력 제거를 위한 열처리 공정 추가
• 공정 순서 합리적 배치

이상이 공작물 가공 오차 감소 방법이며, 공정의 합리적 배치는 공작물 정밀도 향상에 효과적입니다.

2. 가공 경로의 합리적 설정

가공 경로와 순서의 합리적 설정은 공작물 가공 프로그래밍 최적화의 중요한 근거입니다. 가공 궤적과 이송 방식 측면에서 고려할 수 있습니다.

공작물 CNC 밀링 시 공정 요구사항에 따라 적절한 이송 방식을 선택하여 절삭 정밀도와 가공 효율을 보장해야 합니다. 평면 공작물 외곽 윤곽 밀링 시 공구의 진입/퇴출 경로를 배치해야 합니다. 가급적 윤곽 곡선의 연장선을 따라 진입/퇴출하여 이음매 부분의 칼자국을 방지해야 합니다. 동시에 공작물 조건에 따라 순밀링과 역밀링을 적절히 선택해야 합니다.

3. 공구 선정 및 올바른 설치

CNC 가공이든 일반 가공이든 공구는 공작물에 직접 작용하므로, 공구 선정과 설치 시 공작물의 가공 정밀도와 표면 품질이 가장 중요한 요소입니다. 특히 CNC 머시닝 센터에서 공작물 가공 시 공구는 공구 매거진에 미리 보관되며, 가공 시작 후 임의 교체가 불가능합니다. 따라서 공구 선정의 일반 원칙은: 설치 조정 용이, 양호한 강성, 높은 내구성, 높은 정밀도입니다.

4. 절삭량의 합리적 선택

절삭량 결정은 CNC 가공 공정의 중요한 내용입니다. 이는 공작기계 주운동과 이송 운동의 중요한 파라미터로, 공작물의 가공 정밀도, 가공 효율, 공구 마모에 중요한 영향을 미칩니다. 절삭량 선택에는 절삭 속도, 절입량, 이송량이 포함됩니다. 기본 선정 원칙: 강성이 허용되면 황삭 시 큰 절입량으로 패스 수를 줄여 생산성 향상, 정삭 시 작은 절입량으로 높은 표면 품질 확보.