나에게 맞는 CNC 세부 가공방식 선택하기

CNC 외주 제조를 고려하고 계신가요? 온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)에서 CNC 가공을 의뢰하고자 하는 분들을 위한 가이드입니다. CNC에는 다양한 종류의 세부 가공 방식이 존재합니다. 이 때문에 자신이 만들고자 하는 제품에 맞는 적합한 가공방식을 찾아 의뢰하는 것이 중요합니다.

CNC 견적을 의뢰하기에 앞서 먼저 아래 내용을 참고하세요. 같은 제품이라 하더라도 때로는 CNC 전문 파트너(제조업체)마다 의견이 다를 수 있으므로 발주에 앞서 충분한 상담을 받는 것이 좋습니다.

CNC 가공이란?

흔히 CNC라고 부르지만 정확한 명칭은 CNC 공작기계입니다. CNC 가공이란 CNC 공작기계를 이용한 가공방식을 의미합니다. 공작기계란 기계나 부품을 만드는 기계를 의미합니다. 공작기계의 역사는 산업혁명 당시로 거슬러 올라갈 정도로 오래 되었습니다.

공작기계 앞에 붙는 CNC는 Computer Numerical Control(컴퓨터 수치 제어)의 약자입니다. 즉, CNC 공작기계는 컴퓨터로 수치를 제어하는 공작기계를 가리킵니다. 아직 컴퓨터가 발명되기 전에는 공작기계만 있었을 뿐 CNC 공작기계는 없었겠죠.

CNC는 컴퓨터로 입력한 수치를 바탕으로 자동으로 가공이 이뤄지기 때문에 현존하는 가공 방식 가운데 가장 정교하고 정확한 결과물을 얻어낼 수 있는 방식으로 꼽힙니다. 또한 다양한 재료와 절삭 공구를 활용할 수 있다는 점도 큰 장점입니다. 그렇다면 구체적인 세부 가공방식에 대해 알아보겠습니다.

CNC 가공 방식의 종류

① 밀링

CNC의 대표 주자인 밀링은 바이스로 부품을 고정한 뒤 고속으로 회전하는 툴을 움직여 형상을 제조하는 방식입니다. 대체로 X, Y, Z 축으로 움직이는 절삭 공구가 장착된 3축 밀링 머신이 사용됩니다. 대부분의 간단한 형상의 제품은 3축 밀링 머신만 가지고도 충분히 제작할 수 있습니다.

다만, 우주항공 분야처럼 초정밀 가공이 필요한 분야나 유선형 제품의 경우에는 3축 가공 방식만으로 제작하기엔 한계가 있습니다.

② 선반

선반은 고속으로 회전하는 재료에 절삭 공구를 갖다대 재료를 깎아나가는 가공 방식입니다. 가공할 대상물을 스핀들에 고정한 뒤 고속으로 회전시킨 상태에서 가공을 진행합니다.

도자기를 만들 때 사용하는 물레처럼 대상물의 회전 운동이 주된 동력이기 때문에 원통 형상을 제작하는 데 특화돼 있습니다. CNC 기술 중 생산 단가가 가장 저렴하고 생산 속도 또한 가장 빠른 것이 장점입니다. 다만 회전축을 중심으로 대칭 형태의 형상만 제작이 가능하기 때문에 이외 형상은 다른 가공 방식을 이용해야 합니다.

③ 머시닝센터

보통 MCT(Machining Center Tool)라고도 불리는 머시닝센터는 자동 공구 교환 장치(ATC) 기능을 갖춤으로써 수십 개의 공구를 자동으로 교체할 수 있는 CNC 공작기계를 말합니다. 수동으로 이뤄지는 공구 교체 작업을 자동화한 방식으로 사전에 프로그래밍을 해두면 알아서 기계가 필요한 공구를 찾아 작업을 마무리하기 때문에 작업 속도가 훨씬 빨라지고 작업의 효율이 높아집니다.

④ 드릴링

금속 가공에서 가장 보편화된 방식은 구멍을 뚫는 드릴링입니다. 드릴링은 가공할 지름, 구멍을 뚫을 위치 및 요구되는 정밀도 등에 따라 사용할 공구 및 드릴링 머신의 종류들이 달라서 그 형식이 다양합니다. 이미 제작된 형상에 구멍을 뚫어야 할 때 용이하며 주재료의 가공 후 추가적으로 반복적인 홀 가공이 필요할 때 적합합니다. 반면, 복합적인 구멍 가공이 필요할 때는 밀링 방식을 추천합니다.

⑤ 방전가공(EDM)

방전가공은 전류가 흐르는 두 선의 끝을 접촉해 스파크 방전을 일으켜 금속을 침식시키는 원리를 활용한 가공 방식입니다. 영어로 EDM(Electrical-Discharge Machining)이라고 부릅니다.

경도가 높은 금속으로 펀치, 공구, 금형 등을 만들 때나 전자산업에서 복잡한 부품을 만들 때는 와이어를 이용한 방전와이어가공을 주로 사용합니다. 방전연삭 가공법은 회전하는 숫돌과 공작물 사이에서 일어나는 스파크 방전을 활용한 가공 방식입니다. 외과수술용 바늘이나 얇은 벽을 가진 관, 벌집구조 등 깨지기 쉬운 부품 가공에 쓰입니다.

⑥ 기어가공(호빙)

기어가공은 기어 모양의 밀링 커터(피니언 커터)를 상하 왕복 운동시켜 가공물을 절삭하면서 기어의 톱날을 만드는 가공 방식입니다. 원하는 기어 모양에 따라 그에 맞는 기계를 선택하면 됩니다. 기어는 크게 평기어(스퍼기어), 나선형 기어(헬리컬 기어), 베벨 기어, 웜 기어 등이 있습니다.

⑦ 5축 가공

5축 가공은 앞서 설명한 기본적인 3축(X·Y·Z) 가공에 2개의 축을 추가한 가공 방식입니다. 여기서 새롭게 추가되는 축은 보통 절삭공구가 아닌, 고정된 가공물(재료)을 움직이는 축을 의미합니다.

5축 가공은 축을 움직일 때 '분할 5축 가공'과 '동시 5축 가공'으로 구분되기도 합니다. '3+2축 가공'으로 불리는 분할 5축 가공은 일단 한 면을 가공한 뒤 재료를 고정하고 있는 회전축을 이동시켜 그 다음 면을 가공하는 방식으로 진행됩니다. 이에 비해 동시 5축 가공은 5개의 축이 동시에 움직일 수 있기 때문에 훨씬 빠른 속도로 가공이 가능합니다. 특히 임펠러처럼 미세한 조정을 통해 복잡한 형상의 곡선을 만들어내야 하는 제품을 가공할 때는 동시 5축 가공을 거의 전적으로 사용됩니다.

⑧ 범용 가공

제조 현장에서 범용 가공은 컴퓨터로 공작기계의 움직임을 제어하는 CNC(Computeri Numerical Control) 방식과 달리, 작업자가 수동으로 공작기계를 제어하며 제품을 생산하는 방식을 가리킵니다. 사실 컴퓨터가 도입되기 이전에는 이처럼 사람이 일일이 공작기계의 위치를 조정해가면서 가공했습니다.

범용 가공의 가장 큰 장점은 상대적으로 비용이 싸다는 점입니다. 밀링 등을 이용한 절삭가공이 필요하지만, 수량이 적고 가공하고자 하는 제품의 형태가 복잡하지 않다면 범용 가공으로도 충분히 커버할 수 있습니다. 물론, 사람의 감각에 의존해야 하기 때문에 CNC 가공에 비해 정교함은 떨어질 수 있습니다.

간단한 부품을 생산하거나 상대적으로 적은 예산으로 부품을 생산해야 하는 경우라면 CNC 견적을 요청할 때 범용 가공을 선택하는 것을 고려해 보세요.