CNC에 관한 보편적인 가이드입니다.
제조 프로젝트는 요구 사항에 따라 다양한 변수가 내포될 수 있습니다.
따라서 제조 시, 전문적인 제조업체와의 충분한 상담이 필수입니다.
CNC(computer numerical control)는 흔히 공작기계라고 합니다. 다양한 절삭공구를 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 재료를 정밀하게 제작할 수 있습니다. CNC는 세상의 어떤 것보다도 정교한 결과물을 내놓는 매력적인 도구입니다. 모든 작업은 컴퓨터를 통해 자동으로 처리됩니다.
명확한 소통이 성공적인 프로젝트의 지름길입니다.
CNC 제조업체에게 제조를 의뢰하기 전에 CNC 방식과 설계 요령, 재료 등에 대해 알아보세요. 그래야 제대로 된 CNC 결과물을 얻을 수 있습니다.
우리 주변에 많은 제품이 CNC로 제작되었음에도 복잡한 형상을 보면 '어떻게 만들어야 할까?'라는 생각부터 듭니다. 하지만 천릿길도 한 걸음부터. 필요한 기술들을 차근차근 뜯어보면 그 어떤 형태의 부품도 만들 수 있습니다. CNC는 알루미늄이나 플라스틱 가공 등 대부분의 재료를 원하는 형상대로 만들 수 있는 제조업계의 터줏대감입니다.
제작하고자 하는 부품의 핵심적인 요소가 정해졌다면 CNC 프로세스의 절반이 완성된 것이나 다름없습니다. 이제 나열된 선택지를 보고 알맞은 단락으로 이동하세요. 아직 부품의 스펙이 정해지지 않았더라도 괜찮습니다. 스크롤을 내려가며 CNC에 대한 모든 것을 알아보세요. 이 페이지의 끝이 보일 때쯤 모든 고민은 사라져 있을 겁니다.
밀링은 CNC의 대표주자입니다. 밀링 머신은 바이스로 부품을 고정한 뒤 고속으로 회전하는 툴을 움직여 형상을 제조합니다. 대체로 X, Y, Z 축으로 움직이는 절삭공구가 장착된 3축 밀링 머신이 사용됩니다. 3축 밀링 머신의 특징은 다음과 같습니다.
일반적으로 3축 밀링 머신은 한 번의 세팅으로 한 면을 가공할 수 있기 때문에 설계적 제한 사항이 있습니다. 추가적인 면이 필요하다면 또 한 번의 세팅이 요구됩니다. 더 많은 인건비와 운용료가 필요하고, 최종 제품의 정밀도가 낮아질 수 있습니다. 하지만 허용범위 외 오차를 발생시키지는 않기 때문에 일반적인 요구사항을 충족하는 데는 문제가 없습니다.
다만 자동차나 우주항공 분야처럼 한 치의 오차도 허용하지 않는 초정밀 분야나, 유선형으로 제작해야 하는 경우에는 적합하지 않습니다. 이때는 4, 5축 밀링 머신 혹은 동시 5축 CNC 머신을 사용해야 합니다.
장점
단점
선반 역시 CNC 기술의 주춧돌입니다. 스핀들에 고정된 대상물이 고속으로 회전하며 절삭공구와 맞닿아 절삭되는 방식이 바로 선반입니다. 대상물의 회전 운동이 주된 동력이기 때문에 원통 형상을 제작하는 데 특화돼 있습니다. 도자기를 만들 때 사용하는 물레를 떠올리면 됩니다. 선반은 원하는 형상을 제조하기 위해 절삭공구를 X, Y, Z 축으로 이송합니다. 이송의 방향과 순서는 도면의 데이터와 코드화된 경로를 따릅니다. 선반의 스핀들은 밀링 머신의 절삭공구보다 훨씬 더 빨리 회전하기 때문에 생산성이 뛰어납니다. 또 밀링보다 저렴해 산업에서 감초와 같은 역할을 담당하고 있습니다.
선반의 가공 분야는 다음과 같습니다.
신속하고 다양한 생산이 가능한 선반이지만, 그 한계점도 명확합니다. 원통 형상에 국한되기 때문입니다. 하지만 걱정하지 마세요. 선반 가공과 밀링 가공을 순차적으로 작업하거나 다축 CNC 머신을 이용하면 문제를 해결할 수 있습니다. 선반의 장단점을 숙지하고 프로젝트의 제조 프로세스를 점검해보세요.
장점
단점
1 + 1 = 3, 제조업계에서는 성립될 수 있습니다. 혁신적인 아이디어와 숙련된 장인이 만났을 때의 시너지 효과를 상상해보세요. 다축 CNC 머신은 전통적인 방식의 3축 머신에 축을 추가합니다. 그렇기 때문에 더욱 정교하고 복잡한 형상을 제조할 수 있습니다. 다축 CNC 머신은 X, Y, Z 3개의 축이 선형으로 이송하는 것은 물론, 제품이 고정된 테이블과 절삭공구가 장착된 툴 헤드의 회전이 가능합니다. 이러한 5축 CNC 방식을 3 + 2축 CNC라고 합니다. 왜냐하면 X, Y, Z 축으로 이송하는 축에 추가적인 회전축이 삽입되기 때문입니다. 이러한 회전축은 상당한 자유도를 줍니다. 기존 3축 CNC 머신과 달리 공작물을 수동으로 재배치할 필요도 없습니다.
하지만 모든 기술이 그렇듯 5축 CNC 머신 역시 한계점이 있습니다. 5축 CNC 머신은 가공이 진행되는 동안에는 X, Y, Z 3축으로만 이송할 수 있습니다. 필요 시에 생산을 멈추고 공작물을 회전시킨 후 작업을 재개해야 합니다. 이로 인해 형상의 한계가 발생할 수 있습니다.
장점
단점
첨단 기술이 집약된 CNC 머신입니다. 5축 밀링 머신과 유사한 구조로 되어 있으나, 5개의 축을 동시에 움직이며 제조할 수 있습니다. 이러한 높은 자유도 덕분에 기존 방식으로는 불가능했던 형상을 손쉽게 제조할 수 있습니다. 동시 5축 밀링머신은 매끄러운 곡선 표현에 능합니다. 블리스크(블레이드와 디스크의 합성어), 임펠러(원심 펌프류의 부품)등을 만들어냅니다. 이 부품들은 얇은 유선형의 형태가 연속적으로 배열된 형상이라, 기존의 방식으로는 만들기가 어렵습니다. 동시 5축 밀링 머신만이 제조할 수 있습니다. 공구의 접근성도 높습니다. 동시 5축 밀링 머신은 공구가 삽입될 최적의 각도를 실시간으로 설정할 수 있습니다. 덕분에 깊은 대상물의 바닥 면도 문제없이 절삭할 수 있죠.
반면 3축 밀링 머신이 대상물의 바닥 면을 조형하려면 긴 공구가 필요합니다. 공구가 길수록 안정성이 떨어지는데, 이는 곧 진동으로 인한 채터링 현상이 발생할 수 있다는 뜻입니다. 게다가 공구의 파손 위험이 높아지고 표면 조도의 저하가 발생하는 등 품질과 직결되는 문제도 생깁니다.
장점
단점
밀 터닝 머신은 터닝(선반) 머신에 밀링 머신이 결합된 5축 CNC 머신입니다. 일반적으로 밀 터닝 머신은 보다 높은 정밀도를 위해 스위스식 선반 형태를 띠고 있습니다.(스위스식 선반은 대상물이 Z 축을 따라서 가공 위치로 이송됩니다.) 밀 터닝 머신의 스핀들은 대상물을 고정한 채로 정밀한 각도와 위치로 이송합니다. 동시에 스핀들과 절삭공구가 함께 회전하며 형상을 조형합니다. 밀 터닝 머신은 선반의 높은 생산성과 밀링의 자유도 높은 표현력을 모두 가지고 있습니다. 5축 CNC 머신 중 가장 저렴한 단가로 생산할 수 있습니다.
장점
단점
금속 가공의 가장 보편화된 프로세스는 구멍(Hole)을 뚫는 것입니다. 드릴을 회전시키면서 회전축 방향의 이송으로 드릴링(drilling)이 기본 작업이 되고, 또한 뚫린 구멍을 완성 가공하거나 넓히면서 가공하는 보링(boring)등을 비롯한 각종 작업에 이용됩니다. 얕은 홀, 깊은 홀, 전체 홀 가공 등이 있습니다.
수작업으로 직접 구멍을 뚫거나 다양한 드릴링 머신을 이용할 수도 있습니다. 선반, 밀링, 머시닝 센터도 기본적으로 공구가 회전하므로 드릴링의 역할을 겸합니다. 드릴링은 가공할 지름, 구멍을 뚫을 위치 및 요구되는 정밀도 등에 따라 사용할 공구 및 드릴링 머신의 종류들이 달라서 그 형식이 많습니다.
<드릴링 장비의 종류>
1. 핸드 드릴 프레스(hand drill press)
2. 벤치 드릴링 머신(bench drilling machine)
3. 직립 드릴링 머신(up-right drilling machine)
4. 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)
5. 만능식 드릴링 머신(universal drilling machine)
6. 다축 드릴링 머신(multi-spindle drilling machine)
7. 휴대용 드릴링 머신(portable drilling machine)
8. 이동식 드릴링 머신(travelling drilling machine)
9. 전기 드릴(electric drill)
10. 공기 드릴링 머신(pneumatic drilling machine)
이미 제작된 형상에 구멍을 다수 뚫어야 할 때에 적합합니다.
주재료의 가공 후 추가적으로 반복적인 홀가공이 필요할때 적합합니다.
복합적인 구멍 가공(얕은홀, 쓰레드홀, 보링 등)이 필요할 경우에는 밀링 서비스를 추천합니다.
선반과 밀링은 장단점이 명확합니다. 그리고 상호보완적입니다. 이 2가지 공법을 각각의 도구라고 생각해보세요. 선반과 밀링은 공작물 제작에 매우 강력한 도구입니다. 모든 도구는 용도와 한계점을 명확하게 파악하고 있어야 진가를 발휘합니다. 아래의 글은 자칫 지루할 수 있습니다. 하지만 이 설계 가이드는 여러분의 제조 여정에을 지름길이 될 것입니다.
대상물의 형상과 크기에 따라 달라질 수 있습니다. (하기의 내용은 10mm x 10mm 이하의 벽 기준입니다.)
아래의 내용은 일반적으로 통용되는 생산 가능 치수입니다. CNC 머신에 따라 크기는 달라질 수 있습니다.
이제 CNC에 필요한 대부분의 지식을 습득하셨습니다. 아래 간단히 요약된 재료와 후처리 지식을 확인하세요
금속은 신뢰도 높은 물성으로 오랫동안 제조업체를 지탱해 왔습니다. 그리고 앞으로도 그 역사는 계속될 것입니다.
알루미늄이란?
알루미늄 합금 종류와 특성
Aluminum 6061-T6 | 내부식성, 가공성 ,강도 대 중량비, 비자성 |
Aluminum7075-T6 | 강성, 비자성, 우주 항공 용도 |
Aluminum6082 | 내부식성 ,비자성 ,인장력 |
Aluminum5083 | 내화학성, 비자성 |
Aluminum 2014 | 뛰어난 강성, 부식 위험 |
Aluminum2017 | 뛰어난 연성, 성형성 우수 |
Aluminum 2024 | 피로 강도 우수, 우주 항공 용도 |
Aluminum 6063 | 압출성, 양극 산화성 우수, 내부식성 |
Aluminum 7050 | 뛰어난 강성, 양극 산화성 우수, 내부식성, 뛰어난 연성, 우주 항공 용도 |
Aluminum MIC6 | 저중량, 우수한 가공성, 우수한 강성 |
스테인리스란?
스테인리스 합금 종류와 특성
Stainless Steel 304L | 내식성, 내화학성, 강성, 내열성, 비자성 |
Stainless Steel 316L | 해양산업, 내식성, 내화학성, 강성, 내열성, 비자성 |
Stainless Steel 2205 Duplex | 경성, 강성, 내식성, 내화학성 |
Stainless Steel 303 | 인성, 대량생산, 제조성, 강성, 내열성, 내식성 |
Stainless Steel 420 | 우수한 경성, 내식성 |
Stainless Steel 17-4 | 우수한 경성, 내식성, 강성 |
Stainless Steel 301 | 내식성 |
Stainless Steel 416 | 자성, 가공성 |
Stainless Steel 430 | 자성, 내식성 |
Stainless Steel 440C | 우수한 인성, 내식성, 아웃도어 용품 |
Stainless Steel 15-5 | 마텐자이트, 우수한 인성, 내식성 |
합금강이란?
합금강 종류와 특성
Alloy Steel 4140 | 경성, 강성, 대중적 쓰임새, 용접 불가 |
Alloy Steel 4340 | 인성, 내마모성, 피로강도 우수, 용접 가능 |
Alloy Steel 1215 | 빠른 생산, 대량 생산, 낮은 인장 강도 |
연강이란?
연강의 종류와 특성
Mild Steel 1018 | 대중적 사용, 우수한 절삭, 용접 가능, 인성, 강성, 부식 위험 높음 |
Mild Steel 1045 | 용접 가능, 우수한 절삭, 강성, 내충격성, 부식 위험 높음 |
Mild Steel A36 | 건축, 용접 가능, 부식 위험 높음 |
공구강이란?
공구강의 종류와 특성
Tool Steel D2 | 내마모성, 내열성, 절삭공구 & 다이 용도 |
Tool Steel A2 | 인성, 정밀성, 몰딩 다이 용도 |
Tool Steel O1 | 강성, 경성, 절삭 공구 용도 |
Tool Steel A3 | 인성, 정밀성, 몰딩 다이 용도 |
Tool Steel S7 | 내충격성, 공구 & 다이 용도 |
Tool Steel H13 | 인성, 피로 강도 우수 |
황동이란?
황동의 종류와 특성
C360 | 인장강도, 내식성, 조형성 |
플라스틱은 광범위한 물리적 특성을 가진 팔방미인입니다. 비닐봉지부터 우주 항공기까지, 그 용도는 끝이 없습니다.
ABS란?
ABS의 종류와 특성
Standard Abs | 내충격성, 시제품 특화 |
폴리카보네이트란?
폴리카보네이트의 종류와 특성
PC | 내열성, 방습성, 내충격성, 투명 가능, 아웃도어 용품 |
나일론이란?
나일론의 종류와 특성
Nylon 6 | 인장강도, 탄성, 강성 |
POM이란?
POM의 종류와 특성
Delrin (POM-H) | 엔지니어링 특화, 매우 견고, 표면 우수, 내습성 |
Acetal (POM-C) | 엔지니어링 특화, 매우 견고, 표면 우수, 내습성 |
PEEK이란?
PEEK의 종류와 특성
PEEK | 모든 면에서 우수, 금속 대체가능, 생체적합, 내화학성, 내열성, 내습성, 강성, 자동차산업, 전자산업 |
제조가 갓 완료된 부품은 공차 정확도가 가장 높습니다. 통상적으로 만들어진 부품의 표면 조도는 3.2μm이며 추가 작업으로 0.4μm까지 줄일 수 있습니다. 다만 절삭공구가 지나간 흔적들이 가시적으로 보이게 됩니다.
적합한 용도
부적합한 용도
미세한 모래 입자를 마찰시켜 유려한 질감을 표현하는 비드 블라스팅은 갓 생산된 부품에 온기를 불어넣습니다. 이 후처리 기법을 거친 부품은 완성도 높은 무광 질감을 입게 됩니다. 표면에 불규칙적인 텍스처를 남기기 때문에 공차의 정확도를 손상시키지 않기 위해 구멍이나 결합부는 마스킹하여 작업합니다.
적합한 용도
부적합한 용도
알루미늄으로 생산된 부품 표면에 얇고 단단한 비전도성 세라믹 코팅을 합니다. 이는 내식성 및 내마모성을 높여줍니다. 후처리 과정 중 색상을 입힐 수 있어 심미적인 표현이 가능합니다.
적합한 용도
부적합한 용도
일반 애노다이징보다 두꺼운 고밀도 세라믹 코팅을 입히는 후처리입니다. 일반 애노다이징보다 강력한 표면을 제공합니다.
적합한 용도
부적합한 용도
모든 재질의 표면에 적용 가능한 후처리 공법입니다. 이는 내식성과 내부식성이 뛰어난 폴리머 페인트로, 다양한 색상 옵션이 있습니다.
적합한 용도
부적합한 용도
로고, 텍스트 등을 부품의 표면에 인쇄하는 후처리 공법입니다. 다른 표면마감과 중복해 진행할 수 있어 심미성을 극대화할 때 이용합니다.
적합한 용도
부적합한 용도
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