크고 얇은 셸 부품은 가공 중 휘어지고 변형되기 쉽습니다. 이 글에서는 크고 얇은 부품의 방열판 케이스를 소개하여 일반적인 가공 공정의 문제점을 살펴보겠습니다. 또한, 최적화된 공정 및 고정구 솔루션도 제공합니다. 자, 시작해 볼까요!

이 케이스는 AL6061-T6 소재로 제작된 쉘 부분입니다. 정확한 치수는 다음과 같습니다.
전체 치수: 455*261.5*12.5mm
지지벽 두께: 2.5mm
방열판 두께: 1.5mm
방열판 간격: 4.5mm
다양한 프로세스 경로에서의 연습과 과제
CNC 가공 시 이러한 얇은 셸 구조는 휘어짐이나 변형과 같은 여러 문제를 유발하는 경우가 많습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 저희는 다양한 공정 경로를 제공하고자 노력하고 있습니다. 하지만 각 공정마다 몇 가지 문제점이 존재합니다. 자세한 내용은 다음과 같습니다.
프로세스 경로 1
공정 1에서는 먼저 공작물의 뒷면(안쪽)을 가공한 후, 석고를 사용하여 빈 공간을 메웁니다. 다음으로, 뒷면을 기준으로 접착제와 양면 테이프를 사용하여 기준면을 고정하고 앞면을 가공합니다.
하지만 이 방법에는 몇 가지 문제점이 있습니다. 뒷면의 빈 공간이 넓어 접착제와 양면 테이프가 공작물을 충분히 고정하지 못합니다. 이로 인해 공작물 중앙이 휘어지고 가공 과정에서 재료가 더 많이 제거됩니다(과도 절삭). 또한, 공작물의 안정성이 부족하여 가공 효율이 떨어지고 표면 칼날 패턴이 불량해집니다.
공정 경로 2
2단계에서는 가공 순서를 변경합니다. 먼저 아랫면(열이 방출되는 면)부터 시작하여 빈 공간을 석고로 메웁니다. 다음으로, 앞면을 기준으로 접착제와 양면 테이프를 사용하여 기준면을 고정하고 뒷면을 작업합니다.
하지만 이 공정의 문제점은 공정 경로 1과 유사하지만, 문제가 뒷면(안쪽)으로 옮겨진다는 점이 다릅니다. 뒷면에 빈 공간이 큰 경우, 접착제와 양면 테이프를 사용해도 가공물의 안정성이 떨어지고 뒤틀림 현상이 발생합니다.
프로세스 경로 3
공정 3에서는 공정 1 또는 공정 2의 가공 순서를 사용하는 것을 고려합니다. 그런 다음 두 번째 고정 공정에서 프레스 플레이트를 사용하여 주변을 눌러 작업물을 고정합니다.
그러나 제품 면적이 넓기 때문에 플래튼은 주변 영역만 덮을 수 있고 작업물의 중앙 영역을 완전히 고정할 수 없습니다.
한편으로는 이로 인해 공작물 중앙 부분에 휘어짐과 변형이 발생하여 제품 중앙 부분의 과절삭이 발생합니다. 다른 한편으로는 이러한 가공 방식은 얇은 두께의 CNC 쉘 부품을 너무 약하게 만듭니다.
프로세스 경로 4
4번째 공정에서는 먼저 뒷면(안쪽)을 가공한 다음 진공 척을 사용하여 가공된 뒷면 평면을 부착하여 앞면을 작업합니다.
그러나 얇은 벽의 셸 부품의 경우, 진공 흡입 시 피해야 할 작업물 뒷면의 오목하고 볼록한 구조가 있습니다. 하지만 이로 인해 새로운 문제가 발생하는데, 피해야 할 부분은 특히 가장 큰 프로파일의 원주에 있는 네 모서리 부분에서 흡입력을 잃게 됩니다.
이러한 비흡수 영역은 앞면(이 시점에서는 가공된 표면)에 해당하므로 절삭 공구 반동이 발생하여 공구 진동 패턴이 발생할 수 있습니다. 따라서 이 방법은 가공 품질과 표면 조도에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
최적화된 공정 경로 및 고정 장치 솔루션
위의 문제를 해결하기 위해 우리는 다음과 같은 최적화된 프로세스와 고정구 솔루션을 제안합니다.
사전 가공 나사 관통 구멍
첫째, 공정 경로를 개선했습니다. 새로운 솔루션에서는 뒷면(안쪽)을 먼저 가공하고, 나중에 비워질 일부 영역에 나사 관통 구멍을 미리 가공합니다. 이는 후속 가공 단계에서 더 나은 고정 및 위치 지정 방법을 제공하기 위한 것입니다.
가공할 영역을 동그라미로 표시하세요
다음으로, 뒷면(안쪽)의 가공된 평면을 가공 기준으로 사용합니다. 동시에, 이전 공정에서 뚫은 오버홀에 나사를 통과시켜 고정판에 고정하여 공작물을 고정합니다. 그런 다음 나사가 고정된 부분을 가공할 영역으로 표시합니다.
플래튼을 사용한 순차 가공
가공 과정에서는 먼저 가공할 영역 이외의 부분을 가공합니다. 가공이 완료되면 가공된 영역에 플래튼을 놓습니다(가공된 표면이 눌리는 것을 방지하기 위해 플래튼을 접착제로 덮어야 합니다). 그런 다음 2단계에서 사용한 나사를 제거하고 전체 제품이 완성될 때까지 가공할 영역의 가공을 계속합니다.
최적화된 공정 및 고정 솔루션을 통해 얇은 두께의 CNC 셸 부품을 더욱 안정적으로 고정하고 뒤틀림, 변형, 과절삭 등의 문제를 방지할 수 있습니다. 장착된 나사 덕분에 고정 플레이트가 공작물에 단단히 고정되어 안정적인 위치 조정 및 지지력을 제공합니다. 또한, 프레스 플레이트를 사용하여 가공 영역에 압력을 가함으로써 공작물을 안정적으로 유지하는 데 도움이 됩니다.
심층 분석: 휘어짐과 변형을 방지하는 방법은?
크고 얇은 쉘 구조를 성공적으로 가공하려면 가공 공정의 특정 문제에 대한 분석이 필요합니다. 이러한 과제를 효과적으로 극복하는 방법을 자세히 살펴보겠습니다.
사전 가공 내부 측면
첫 번째 가공 단계(내부 가공)에서 소재는 고강도의 견고한 소재입니다. 따라서 이 과정에서 가공물이 변형이나 뒤틀림과 같은 가공 이상 현상이 발생하지 않습니다. 이는 첫 번째 클램프 가공 시 안정성과 정밀성을 보장합니다.
잠금 및 누르기 방법을 사용하세요
두 번째 단계(히트싱크 위치 가공)에서는 잠금 및 압착 방식의 클램핑을 사용합니다. 이 방식은 클램핑력이 높고 지지 기준면에 고르게 분포되도록 보장합니다. 이러한 클램핑은 제품을 안정적으로 유지하고 전체 공정 동안 뒤틀림을 방지합니다.
대체 솔루션: 중공 구조 없음
하지만 중공 구조 없이는 나사 관통 구멍을 만들 수 없는 경우가 있습니다. 이에 대한 대안을 제시해 드리겠습니다.
뒷면 가공 시 기둥을 미리 설계한 후 탭핑할 수 있습니다. 다음 가공 공정에서는 나사를 고정구 뒷면에 통과시켜 공작물을 고정한 후, 두 번째 평면(열이 방출되는 면)을 가공합니다. 이렇게 하면 중간 플레이트를 교체하지 않고도 한 번의 가공으로 두 번째 가공 단계를 완료할 수 있습니다. 마지막으로, 트리플 클램핑 단계를 추가하고 공정 기둥을 제거하여 공정을 완료합니다.
결론적으로, 공정 및 고정구 솔루션을 최적화함으로써 CNC 가공 중 크고 얇은 쉘 부품의 뒤틀림 및 변형 문제를 성공적으로 해결할 수 있었습니다. 이를 통해 가공 품질과 효율성을 보장할 뿐만 아니라 제품의 안정성과 표면 품질을 향상시킵니다.