CNC의 공정

CNC라는 용어는 "컴퓨터 수치 제어"를 의미하며, CNC 가공은 일반적으로 컴퓨터 제어와 공작 기계를 사용하여 재고 조각(블랭크 또는 작업물이라고 함)에서 재료 층을 제거하고 맞춤형으로 설계된 부품을 생산하는 삭감 제조 공정으로 정의됩니다.

이 공정은 금속, 플라스틱, 목재, 유리, 폼, 복합재 등 다양한 소재에 적용되며, 대형 CNC 가공 및 항공우주 부품의 CNC 마감과 같은 다양한 산업에 응용됩니다.

CNC 가공의 특성

01. 높은 수준의 자동화와 매우 높은 생산 효율. 블랭크 클램핑을 제외한 모든 가공 과정은 CNC 공작기계로 완료할 수 있습니다. 자동 로딩 및 언로딩 시스템과 결합하면 무인 공장의 기본 구성 요소가 됩니다.

CNC 가공은 작업자의 노동력을 줄이고, 작업 환경을 개선하며, 표시, 다중 클램핑 및 위치 지정, 검사 및 기타 공정과 보조 작업을 없애고 생산 효율을 효과적으로 향상시킵니다.

02. CNC 가공 대상에 대한 적응성. 가공 대상 변경 시, 공구 교체 및 블랭크 클램핑 방식 변경 외에 별도의 복잡한 조정 없이 재프로그래밍만 필요하므로 생산 준비 주기가 단축됩니다.

03. 높은 가공 정밀도와 안정적인 품질. 가공 치수 정확도는 d0.005~0.01mm로, 대부분의 작업이 기계에서 자동으로 완료되므로 부품의 복잡성에 영향을 받지 않습니다. 따라서 배치 부품의 크기가 커지고, 정밀 제어 공작 기계에 위치 감지 장치가 사용되어 정밀 CNC 가공의 정확도가 더욱 향상됩니다.

04. CNC 가공에는 두 가지 주요 특징이 있습니다. 첫째, 가공 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 여기에는 가공 품질 정확도와 가공 시간 오차 정확도가 포함됩니다. 둘째, 가공 품질의 반복성은 가공 품질을 안정시키고 가공된 부품의 품질을 유지할 수 있습니다.

CNC 가공 기술 및 적용 범위:

가공 대상물의 재질과 요구 사항에 따라 다양한 가공 방법을 선택할 수 있습니다. 일반적인 가공 방법과 그 적용 범위를 이해하면 가장 적합한 부품 가공 방법을 찾을 수 있습니다.

선회

선반을 사용하여 부품을 가공하는 방식을 통칭하여 터닝(turning)이라고 합니다. 성형 터닝 공구를 사용하면 횡 이송 중에 회전하는 곡면도 가공할 수 있습니다. 터닝은 나사산, 단면, 편심축 등도 가공할 수 있습니다.

선삭 정밀도는 일반적으로 IT11~IT6이며, 표면 조도는 12.5~0.8μm입니다. 정밀 선삭 시에는 IT6~IT5에 도달할 수 있으며, 표면 조도는 0.4~0.1μm에 도달할 수 있습니다. 선삭 가공의 생산성이 높고, 절삭 공정이 비교적 매끄럽고, 공구가 비교적 간단합니다.

적용 범위: 중심 구멍 드릴링, 드릴링, 리밍, 태핑, 원통 선삭, 보링, 단면 선삭, 홈 선삭, 성형 표면 선삭, 테이퍼 표면 선삭, 널링 및 나사 선삭

갈기

밀링은 밀링 머신에서 회전하는 다날 공구(밀링 커터)를 사용하여 공작물을 가공하는 방법입니다. 주요 절삭 동작은 공구의 회전입니다. 밀링 중 주 이동 속도 방향이 공작물의 이송 방향과 같은지 반대인지에 따라 하향 밀링과 상향 밀링으로 구분됩니다.

(1) 다운 밀링

밀링 힘의 수평 성분은 공작물의 이송 방향과 같습니다. 일반적으로 공작물 테이블의 이송 나사와 고정 너트 사이에는 간극이 있습니다. 따라서 절삭력으로 인해 공작물과 작업대가 함께 앞으로 이동하기 쉬워 이송 속도가 급격히 증가합니다. 이러한 증가는 칼날의 손상을 유발합니다.

(2) 카운터 밀링

하향 밀링 중 발생하는 움직임 현상을 방지할 수 있습니다. 상향 밀링에서는 절삭 두께가 0에서 점차 증가하여 절삭날이 절삭 경화된 가공 표면에서 압착 및 미끄러짐 현상을 겪기 시작하여 공구 마모가 가속화됩니다.

적용범위 : 평면 밀링, 스텝 밀링, 홈 밀링, 성형면 밀링, 나선 홈 밀링, 기어 밀링, 절삭

기획

플래닝 가공은 일반적으로 플래너를 사용하여 플래너 위의 작업물에 대해 왕복 선형 운동을 하여 여분의 재료를 제거하는 가공 방법을 말합니다.

평삭 정밀도는 일반적으로 IT8-IT7에 도달할 수 있으며, 표면 거칠기는 Ra6.3-1.6μm이고, 평삭 평탄도는 0.02/1000에 도달할 수 있으며, 표면 거칠기는 0.8-0.4μm로 대형 주물 가공에 적합합니다.

적용 범위: 평면 평면 플레닝, 수직 표면 플레닝, 계단 표면 플레닝, 직각 홈 플레닝, 베벨 플레닝, 도브테일 홈 플레닝, D형 홈 플레닝, V형 홈 플레닝, 곡면 플레닝, 구멍의 키웨이 플레닝, 랙 플레닝, 복합 표면 플레닝

연마

연삭은 고경도 인공 연삭 휠(연삭 휠)을 공구로 사용하여 연삭기로 공작물 표면을 절삭하는 방법입니다. 주요 운동은 연삭 휠의 회전입니다.

연삭 정밀도는 IT6~IT4에 도달할 수 있으며, 표면 조도 Ra는 1.25~0.01μm, 심지어 0.1~0.008μm에 도달할 수 있습니다. 연삭의 또 다른 특징은 경화된 금속 소재를 가공할 수 있다는 점인데, 이는 마무리 가공에 속하므로 최종 가공 단계로 자주 사용됩니다. 연삭은 기능에 따라 원통 연삭, 내경 연삭, 평면 연삭 등으로 나눌 수 있습니다.

적용범위 : 원통연삭, 내경원통연삭, 표면연삭, 형상연삭, 나사연삭, 기어연삭

교련

드릴링 머신에서 다양한 내부 구멍을 가공하는 과정을 드릴링이라고 하며, 가장 일반적인 구멍 가공 방법입니다.

드릴링 정밀도는 일반적으로 IT12~IT11 정도로 낮으며, 표면 조도는 일반적으로 Ra5.0~6.3um입니다. 드릴링 후, 확대 및 리밍을 통해 준정삭 및 정삭 가공을 하는 경우가 많습니다. 리밍 가공 정밀도는 일반적으로 IT9~IT6 정도이며, 표면 조도는 Ra1.6~0.4um입니다.

적용 범위: 드릴링, 리밍, 리밍, 태핑, 스트론튬 구멍, 표면 스크래핑

보링 처리

보링 가공은 보링 머신을 사용하여 기존 구멍의 직경을 확장하고 품질을 향상시키는 가공 방법입니다. 보링 가공은 주로 보링 공구의 회전 운동을 기반으로 합니다.

보링 가공의 정밀도는 높고, 일반적으로 IT9~IT7이며, 표면 조도는 Ra6.3~0.8mm이나, 보링 가공의 생산 효율은 낮습니다.

적용범위 : 고정밀 홀 가공, 다중 홀 마무리

치아 표면 가공

기어 톱니 표면 가공 방법은 성형법과 생성법으로 크게 나눌 수 있다.

성형 방식으로 치면을 가공하는 데 사용되는 공작 기계는 일반적으로 일반 밀링 머신이며, 이 공구는 성형 밀링 커터로, 회전 운동과 공구의 직선 운동이라는 두 가지 간단한 성형 동작이 필요합니다. 생성 방식으로 치면을 가공하는 데 일반적으로 사용되는 공작 기계로는 기어 호빙 머신, 기어 셰이핑 머신 등이 있습니다.

적용범위 : 기어 등

복잡한 표면 처리

3차원 곡면의 절단은 주로 카피 밀링과 CNC 밀링 방법 또는 특수 가공 방법을 사용합니다.

적용 범위: 복잡한 곡면을 가진 부품

일렉트릭 디엠

방전 가공은 공구 전극과 공작물 전극 사이의 순간적인 스파크 방전으로 인해 발생하는 고온을 이용하여 공작물 표면 재료를 침식시켜 가공을 구현합니다.

적용 범위:

① 경질, 취성, 강인성, 연성 및 고융점 전도성 재료의 가공;

②반도체 소재 및 비전도성 소재의 가공

③ 각종 구멍, 곡면 구멍, 미세 구멍 가공

④단조금형, 다이캐스팅금형, 플라스틱금형의 금형실 등 각종 3차원 곡면 캐비티 가공

⑤ 절단, 절삭, 표면강화, 조각, 명판 및 표시 인쇄 등에 사용

전기화학 가공

전기화학적 가공은 전해질에서 금속을 양극 용해하는 전기화학적 원리를 이용하여 가공물을 성형하는 방법입니다.

작업물은 DC 전원 공급 장치의 양극에, 공구는 음극에 연결되며, 두 극 사이에는 0.1mm~0.8mm의 작은 간극이 유지됩니다. 일정 압력(0.5MPa~2.5MPa)의 전해액이 두 극 사이의 간극을 통해 고속(15m/s~60m/s)으로 흐릅니다.

적용 범위: 구멍, 캐비티, 복잡한 형상, 소구경 깊은 구멍, 라이플링, 디버링, 조각 등의 가공에 사용됩니다.

레이저 가공

공작물의 레이저 가공은 레이저 가공 기계를 통해 완료됩니다. 레이저 가공 기계는 일반적으로 레이저, 전원 공급 장치, 광학 시스템, 그리고 기계 시스템으로 구성됩니다.

적용 범위: 다이아몬드 와이어 드로잉 다이, 시계 보석 베어링, 발산형 공랭 펀칭 시트의 다공성 스킨, 엔진 인젝터, 항공기 엔진 블레이드 등의 소공 가공, 각종 금속 소재 및 비금속 소재의 절단 등에 사용됩니다.

초음파 처리

초음파 가공은 공구 끝면의 초음파 주파수(16KHz ~ 25KHz) 진동을 이용하여 작업 유체에 있는 부유 연마재에 충격을 주고, 연마 입자가 작업물 표면에 충격을 가해 연마하여 작업물을 가공하는 방법입니다.

적용범위 : 절단이 어려운 소재

주요 응용 산업

일반적으로 CNC로 가공된 부품은 정밀도가 높기 때문에 CNC 가공 부품은 주로 다음 산업에 사용됩니다.

항공우주

항공우주 산업에는 엔진의 터빈 블레이드, 다른 구성 요소를 만드는 데 사용되는 도구, 심지어 로켓 엔진에 사용되는 연소실을 포함하여 높은 정밀도와 반복성을 갖춘 구성 요소가 필요합니다.

자동차 및 기계 제작

자동차 산업에서는 엔진 마운트와 같은 부품 주조 또는 피스톤과 같은 높은 공차의 부품 가공을 위한 고정밀 금형 제작이 필요합니다. 갠트리형 기계는 자동차 설계 단계에 사용되는 점토 모듈을 주조합니다.

군수 산업

군수 산업에서는 미사일 부품, 총신 등 엄격한 허용 오차 요건이 적용되는 고정밀 부품을 사용합니다. 군수 산업에서 가공되는 모든 부품은 CNC 기계의 정밀성과 속도로부터 이점을 얻습니다.

의료

의료용 이식형 기기는 종종 인체 장기의 형태에 맞춰 설계되며, 첨단 합금으로 제작되어야 합니다. 수동 기계로는 이러한 형태를 제작할 수 없기 때문에 CNC 기계가 필수적입니다.

에너지

에너지 산업은 증기 터빈부터 핵융합과 같은 최첨단 기술에 이르기까지 모든 공학 분야를 아우릅니다. 증기 터빈은 터빈의 균형을 유지하기 위해 고정밀 터빈 블레이드를 필요로 합니다. 핵융합에서 연구 개발 중인 플라즈마 억제 공동의 형상은 매우 복잡하고 첨단 소재로 제작되었으며, CNC 기계의 지원을 필요로 합니다.

기계 가공은 오늘날까지 발전해 왔으며, 시장 요구 사항의 개선에 따라 다양한 가공 기술이 개발되었습니다. 가공 공정을 선택할 때는 공작물의 표면 형상, 치수 정확도, 위치 정확도, 표면 거칠기 등 여러 측면을 고려할 수 있습니다.

가장 적합한 공정을 선택해야만 최소한의 투자로 작업물의 품질과 가공 효율성을 보장하고, 창출되는 이익을 극대화할 수 있습니다.