CNC 가공이란 무엇인가? 시작하기 위한 완벽한 기본 사항

궁금해요 CNC 가공이 제조 업계에서 중요한 이유는 무엇일까요? 당신만 그런 것이 아닙니다. 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 첨단 기술을 활용하여 정밀하게 부품을 절단, 성형, 제작하는 현대 제조의 핵심 요소입니다.

이 글에서는 CNC 기계의 기본 작동 원리와 자동차 부품부터 첨단 기기까지 모든 것을 만드는 데 있어 CNC 기계가 어떤 역할을 하는지 자세히 살펴봅니다. 또한, 이 기술을 활용하는 다양한 산업과 그 중요성에 대해서도 살펴보겠습니다.

CNC 가공 개요

컴퓨터로 제어되는 CNC 가공은 고정밀 부품과 구성품을 생산합니다. 이 과정에서 컴퓨터 프로그램은 절삭 공구의 움직임을 제어하고, CNC 프로그래밍은 공작물에서 재료를 제거하여 완제품을 만듭니다.

CNC 기술은 금속, 플라스틱 및 기타 소재로 제작된 다양한 부품과 구성품을 생산합니다. 복잡한 형상과 높은 정밀도를 가진 부품도 생산할 수 있어 항공우주, 자동차, 의료기기, 소비재 등 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있습니다.

이 기술은 기존 가공 방식에 비해 정확도, 일관성, 속도가 향상되고 복잡한 형상과 정교한 디테일을 제작할 수 있는 등 여러 장점을 제공합니다. 또한 다축 머시닝 센터 및 고속 가공과 같은 첨단 절삭 공구 및 기술을 사용할 수 있어 공정의 효율성과 품질을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

CNC 가공의 역사

그 역사는 최초의 수치 제어(NC) 기계가 개발된 1940년대로 거슬러 올라갑니다. 시간이 지남에 따라 이러한 기계는 더욱 보편화되고 정교해졌습니다. 이를 통해 항공우주, 자동차, 방위 산업을 포함한 다양한 산업의 요구 사항을 충족할 수 있게 되었습니다.

그러나 오래된 CNC 기계는 여전히 수동 입력이 필요했고 기능이 제한적이었습니다.

제조업의 변혁은 1970년대 컴퓨터의 도입과 함께 시작되었으며, 이는 획기적인 발전으로 이어졌습니다. 바로 최초의 CNC 기계였습니다. 컴퓨터 제어 기능을 갖춘 이 첨단 기계는 전례 없는 속도와 정확도로 데이터를 처리할 수 있었습니다. 이러한 혁신 덕분에 CNC 작업자는 기계에 직접 명령을 입력하면 기계가 필요한 작업을 자동으로 실행하여 제조 공정을 크게 간소화할 수 있었습니다.

이는 CNC 기계의 시작에 불과했으며, 기술은 수년에 걸쳐 꾸준히 발전했습니다. 더욱 발전된 소프트웨어와 하드웨어의 개발, 그리고 새로운 소재 및 공구 옵션의 도입은 제조 단위의 더 많은 가능성을 의미했습니다.

오늘날 CNC 기계는 다양한 산업에서 널리 사용되고 있으며, 높은 수준의 정확도와 정밀도로 다양한 제품을 생산할 수 있습니다.

CNC 가공은 어떻게 작동하나요?

최신 CNC 시스템은 인간의 개입을 최소화하는 데 중점을 둡니다. 이를 통해 일관되고 지속적인 성능을 보장하여 스마트 제조를 촉진하고 탁월한 결과를 제공합니다.

하지만 CNC 제조는 초기 설계부터 최종 제작까지 세심한 고려가 필요합니다. 전체 공정은 세 단계로 진행됩니다.

1 – 디자인

CNC 가공의 첫 번째 중요한 단계는 CAD, CAM, CAE와 같은 소프트웨어 애플리케이션을 사용하는 것입니다. 엔지니어와 설계자는 이러한 도구를 사용하여 부품과 제품을 설계하고 제조 가능성을 평가합니다. 제조를 위한 설계(DFM)라고 하는 이 평가는 매우 중요합니다. DFM은 기존 기술의 제약 조건 내에서 작업하면서 효율성을 극대화하고 비용을 절감하도록 설계를 최적화하는 데 필수적입니다.

대부분의 경우, 시중에서 판매되는 CAD 도구에는 사전 처리 및 프로그래밍을 용이하게 해주는 내부 CAM 도구가 함께 제공됩니다.

설계자는 CAD 설계를 완성한 후, 이를 CNC 호환 파일 형식(일반적으로 STEP 또는 IGES)으로 변환합니다.

2 – 전처리 및 프로그래밍

CNC 기계 프로그래밍은 주로 G 코드와 M 코드를 사용하여 기계와 통신합니다. CAM 패키지에서 생성된 이러한 코드는 CNC 작업에서 절삭 공구의 경로를 안내하는 역할을 합니다.

일반적으로 설계가 DFM(제조 설계) 표준을 준수하는 경우 CNC 기계 기술자는 전처리 또는 작업 단계에 개입할 필요가 없습니다. 그러나 설계가 이러한 표준을 충족하지 못하는 경우, 최적의 성능을 보장하기 위해 어느 정도 수동 작업이 필요할 수 있습니다.

전처리는 CNC 가공의 표준 단계이며, 소요 시간은 설계 품질에 따라 달라집니다. G 코드 또는 M 코드 프로그래밍은 일반적으로 몇 분밖에 걸리지 않습니다. 하지만 CNC 프로그래밍의 성공은 설계가 DFM 규칙을 얼마나 준수하는지에 달려 있습니다. 정확한 설계는 정확한 코드와 만족스러운 결과를 가져오지만, 설계 결함은 잘못된 코드와 좋지 않은 결과를 초래합니다.

3 – 가공

마지막 단계는 가공 과정으로, 이전 단계에서 제공된 코드를 사용하여 블록에서 여분의 재료를 제거합니다.

공작 기계의 정밀성은 매우 중요하지만, CAD 모델의 정확한 치수를 재현하는 것은 종종 어렵습니다. 이것이 기계 기술자들이 일반적으로 업계 요구 사항에 따라 달라지는 표준 ISO 2768 공차를 적용하는 이유입니다. 공차가 더 엄격할수록 제조 비용이 증가한다는 것은 널리 알려진 사실입니다.