일반적으로 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 블랭크라고 불리는 단단한 블록에서 층을 제거하여 완제품을 생산하는 절삭 제조 기술입니다.CNC 밀링CNC 가공의 주요 유형 중 하나로, 분당 수천 회전(RPM)의 속도로 회전하는 절삭 공구를 사용하여 재료를 정밀하게 절삭하여 일반적인 형상을 얻을 수 있습니다. CNC 가공은 밀링 외에도 선반과 드릴을 사용하여 부품이나 기능을 생산할 수 있습니다.
컴퓨터로 제어되는 제조 공정인 CNC 가공은 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델을 기반으로 부품을 생산하며, 이 모델은 컴퓨터 지원 제조(CAM) 소프트웨어를 통해 CNC 공작 기계로 전송됩니다.
CNC 공작 기계는 가변적인 수의 축에서 작동합니다. 전통적인 3축 CNC 기계 도구는 세 개의 선형 축 X, Y, Z의 작동 및 작업 부분을 변경할 수 있습니다. 이 기술은 비교적 간단하고 얕은 부분에 가장 효과적입니다. 5축 기계 이 공구는 세 개의 선형 축과 두 개의 회전 축을 따라 작업할 수 있습니다. 이렇게 더 복잡하고 깊은 절삭을 수행하여 부품의 설계 가능성을 넓힐 수 있습니다.
CNC 가공은 높은 정밀도, 빠른 속도, 그리고 높은 수준의 자동화로 인해 가장 널리 사용되는 절삭 가공 공정 중 하나가 되었습니다. 이 기술의 가장 일반적인 용도 중 하나는 금속 프로토타입, 이는 현재 소규모 시리즈나 개별 제품을 생산하는 데 가장 효과적인 방법 중 하나이기 때문입니다. 금속 부품CNC 가공은 확장성도 뛰어나서 일회성 생산 및 프로토타입은 물론, 소량 또는 대량 생산에도 사용할 수 있습니다.
CNC 가공은 제조업체에 높은 수준의 자동화, 뛰어난 신뢰성, 반복성, 높은 형상 정확도 등 많은 이점을 제공합니다. 또한, 이 공정은 부품의 표면 조도를 높이고 탁월한 안정성을 제공합니다.
다행히도 이러한 제약조건을 설계 과정에서 고려한다면 생산 시간과 비용을 줄일 수 있고, 제조 공정도 최적화할 수 있습니다.
CNC 가공은 단순한 형상부터 복잡한 구조까지 다양한 부품을 생산할 수 있기 때문에 널리 사용되는 제조 공정입니다. 하지만 모든 제조 기술과 마찬가지로 CNC 가공에도 몇 가지 설계상의 제약이 있습니다. 저희는 귀사의 제품이 당사의 CNC 가공 역량에 맞춰 최적으로 설계될 수 있도록 다음과 같이 이러한 제약 사항을 분석합니다.
생산 설계를 제출할 때는 각 부품의 치수에 대한 허용 공차 범위를 명시하는 것이 좋습니다. 공차는 해당 부품의 기능적 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.
CNC 가공으로 매우 엄격한 허용 오차를 달성할 수 있지만, 서비스 표준보다 허용 오차가 엄격하면 생산 시간이 길어지고 비용이 더 많이 들 수 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.
제품 설계에 특정 허용 오차가 지정되지 않은 경우 Rapid direct는 금속 부품의 경우 +/- -.005, 금속 부품의 경우 +/- .010의 표준 허용 오차를 유지합니다. 플라스틱 부품허용 오차를 더 좁힐 수도 있지만, 정확도를 높이기 위해 RPM 비율을 낮춰야 하므로 구현하는 데 시간이 더 걸릴 수 있습니다.
CNC 밀링에서는 모든 내부 수직 모서리 또는 벽이 직각이 아닌 반경을 갖는다는 점을 아는 것이 중요합니다. CNC 밀링에 사용되는 공구는 원통형이어서 직선 모서리를 생성할 수 없기 때문입니다. 이러한 유형의 모서리를 내부 모서리 필렛이라고 합니다.
부품을 설계할 때 안쪽 모서리 필렛을 고려하면 생산 공정의 효율성을 높일 수 있습니다. 예를 들어, 공구가 정지하거나 위치를 변경할 필요 없이 자유롭게 절삭하고 회전할 수 있도록 비표준 반경을 지정하는 것이 좋습니다. 또한, 더 큰 반경으로 둥근 모서리를 밀링하는 것이 더 작은 반경으로 밀링하는 것보다 빠르고 저렴합니다.
CNC 가공은 다른 제조 공정과 마찬가지로 부품 설계가 최소 벽 두께를 충족하는지 확인하는 데 중요합니다. 일반적으로 가능한 한 가장 두꺼운 벽을 선택하고 매우 얇거나 특징적인 벽은 피하는 것이 좋습니다. CNC 공구의 얇거나 특징적인 벽은 진동을 유발하기 쉽고, 이로 인해 작동 중단이나 손상이 발생할 수 있기 때문입니다.
CNC 가공 금속의 표준 최소 벽 두께는 0.030인치(~0.76mm)이고 플라스틱의 경우 0.060인치(~1.5mm)입니다.
부품을 지정된 크기와 모양으로 가공한 경우, 절삭 탭, 성형 탭 또는 나사 밀링 커터를 사용하여 나사산을 추가할 수 있습니다. 부품을 설계할 때는 가능한 한 가장 큰 나사산 크기를 선택하는 것이 좋습니다. 탭 크기가 작을수록 생산 과정에서 균열이 발생할 위험이 더 높기 때문입니다.
가능하면 깊은 나사산도 피하십시오. 깊은 구멍은 생산 비용(맞춤형 도구가 필요한 경우)을 증가시키므로 피하십시오. 마찬가지로, 부품 설계 시 맞춤형 나사산 크기를 고수하면 비용과 생산 시간을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
퀵 가이드에서는 가장 일반적인 CNC 공정 중 하나인 CNC 밀링을 포함한 다양한 CNC 가공 서비스를 제공합니다. CNC 밀링 공정에서는 공작 기계에 소재 블랭크(material blank)를 설치하고, 엔드밀과 같은 절삭 공구를 회전시켜 원자재를 절단합니다. 이러한 공구는 분당 수천 회전(RPM)의 매우 빠른 속도로 회전하여 최종 부품에서 소재를 제거합니다.
둥근 내부 각도를 고집하세요. CNC 밀링 중에는 둥근 회전 공구를 사용하기 때문에 날카로운 내부 각도를 만드는 것은 불가능합니다.
가능한 한 가장 큰 반경을 사용하십시오. 사용하는 공구가 클수록 소재를 더 빨리 제거할 수 있습니다. 밀링 공정을 원활하게 하려면 설계에 가능한 한 가장 큰 내부 반경을 포함해야 합니다.
재료 블랭크는 회전 척에 설치됩니다. CNC 선삭 공정고정 공구가 작동 중일 때 척은 부품을 이동합니다. CNC 선반은 중심축을 따라 대칭적인 부품을 생산하는 데 매우 적합합니다. 일반적으로 CNC 밀링 제품보다 빠르고 저렴합니다.
날카로운 내부 각도를 피하세요: CNC 밀링과 마찬가지로 CNC 선삭도 외부 및 내부 필렛을 처리할 수 있습니다.
대칭적이지만 너무 얇거나 너무 길지 않아야 함: 부품이 너무 길거나 너무 얇게 설계된 경우 생산 과정에서 회전이 불안정해져 제조 문제가 발생합니다.
절삭 가공 공정인 CNC 가공은 원자재(금속 또는 플라스틱)를 사용하여 부품을 생산합니다. 이 블록을 소재 블랭크라고 합니다. 어떤 소재를 사용하든 적절한 소재 블랭크 크기를 선택하는 것은 중요한 생산 과정입니다. 일반적으로 원자재의 불균일성을 설명하기 위해 최종 부품 치수보다 최소 0.125인치(~0.3cm) 큰 소재 블랭크를 선택하는 것이 좋습니다. 한편, 소재 낭비를 최소화하기 위해 너무 큰 소재 블랭크를 사용하지 않는 것이 중요합니다.
일반적으로 인성이 높은 금속은 CNC 밀링 머신으로 더 쉽게 절단하고 더 높은 속도에 도달할 수 있기 때문에 가공하기가 더 쉽습니다. 예를 들어, 황동은 연성이 우수하여 가공하기 가장 쉬운 금속 중 하나입니다. 알루미늄 합금 또한 CNC 가공에 매우 적합한 이유는 생산 시간이 빠르기 때문입니다.
열가소성 플라스틱 가공은 가능하지만, 폴리머의 물성 때문에 CNC 가공에는 여전히 어려움이 있습니다. 우선, 열전도율이 낮아 많은 열가소성 플라스틱이 CNC 밀링 머신이나 드릴 비트와 접촉하면 녹거나 휘어집니다. 그러나 금속 수준의 강도와 경도가 필요하지 않은 부품의 경우, 열가소성 플라스틱은 더 저렴한 대안을 제공할 수 있습니다.
후가공은 CNC 가공 공정의 마지막 단계입니다. 퀵 가이드에서는 최종 부품을 완성하고 고객의 특정 요구 사항을 충족하는 다양한 표면 처리 서비스를 제공합니다. CNC 가공에서는 가공된 부품의 품질이 이미 매우 높기 때문에 후가공은 선택 사항입니다(As-milled 참조).
아노다이징은 탁월한 내식성 기계 부품을 제공하여 표면의 경도와 내마모성을 높이고 열을 방출합니다. 아노다이징은 고품질 표면 처리를 제공하기 때문에 가장 일반적인 표면 페인트 및 프라이머 마감재입니다. 퀵 가이드에서는 두 가지 유형의 아노다이징을 제공합니다. 내식성이 뛰어난 II형과 더 두껍고 내마모성을 높이는 III형입니다. 이 두 가지 아노다이징 공정 모두 다양한 색상 마감을 가능하게 합니다.
연삭 표면 연마로서, 가장 빠른 회전율의 부품을 제공하며 후가공 처리가 필요하지 않습니다. 연삭된 부품의 표면 조도는 125µin Ra에 해당하며, 63, 32 또는 16µin Ra까지 요구 조건을 높일 수 있습니다. 마지막 부품에는 미세한 공구 자국이 남아 있을 수 있습니다.
분체 도장은 분체 분무 공정을 통해 가공된 부품에 직접 분사됩니다. 코팅된 부품은 오븐에서 구워 내구성, 내마모성, 내부식성을 갖춘 층을 형성합니다. 분체 도장 공정에서는 다양한 색상이 선택 가능합니다.
비드 블라스팅은 가공된 부품 표면에 작은 유리 비드를 정밀하게 분사하는 기술입니다. 이 기술을 사용하면 무광택 질감의 매끄러운 표면이 만들어집니다. 비딩 공정에서는 모래, 석류석, 호두 껍질, 금속 비드 등 다양한 재료를 사용하여 부품을 세척하거나 후속 표면 처리를 준비합니다.
가능하다면 제품 디자인을 단순화하면 일반적으로 생산 시간이 단축되고 비용이 절감됩니다. 복잡한 구조와 표면을 제작할 때는 작은 절삭을 여러 번 사용해야 하는데, 이는 평평한 표면에서 간단하고 큰 절삭을 하는 것보다 더 오랜 시간이 소요되기 때문입니다.
팁을 바탕으로 설계를 간소화하고 내부 모서리 반경과 구멍의 크기를 일관되게 적용하면 가공 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 다시 말해, 가능한 한 동일한 크기를 사용하면 공구 교체 횟수를 줄일 수 있지만, 공구 교체 시 시간과 비용이 추가로 발생합니다.
이전 가이드에서 언급했듯이, 소재 선택은 CNC 가공의 생산 시간과 비용에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 가능하면 황동이나 알루미늄처럼 가공성이 좋은 소재를 선택하는 것이 좋습니다. 금속의 경도와 강도가 필요하지 않은 경우, 플라스틱 소재의 CNC 가공은 소재 블랭크가 저렴하기 때문에 비용 절감에도 도움이 될 수 있습니다.
CNC 가공 시, 더 높은 공차와 더 얇은 벽은 더 높은 정밀도의 절삭을 위해 시간이 더 많이 소요되기 때문에 비용이 더 많이 드는 경우가 많습니다. 제품이나 부품에 허용 공차 범위가 있는 경우, 생산 시간과 비용을 줄이기 위해 더 낮은 공차를 선택하십시오. 벽 두께도 마찬가지입니다. 가능하면 더 큰 벽 두께 허용치를 선택하십시오.
표면 처리는 일반적으로 CNC 가공 공정의 마지막 단계이며, 전체 프로젝트 비용에도 영향을 미칠 수 있습니다. 부품이나 제품에 단일 표면을 선택하면 시간과 비용 효율성을 높일 수 있습니다. 여러 표면 처리가 필요한 경우에도 필요한 표면 처리 횟수를 줄이는 데 도움이 됩니다.
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