CNC 가공은 제조 산업의 기술 발전과 함께 큰 인기를 얻었습니다. 현대에는 대다수의 제조 기업들이 생산 공정에 CNC 가공 센터를 활용하고 있습니다. 자동화와 최적화는 생산 및 제조 산업의 효율적인 발전을 위한 핵심 요소이며, CNC 가공 기계는 이러한 특징을 잘 보여줍니다.
이 글은 CNC 가공 센터에 대한 간략한 소개로, 이 기술과 기계의 효율성에 대해 알아보는 데 도움이 될 것입니다.
CNC 가공 센터란 무엇인가요?
먼저 CNC 머시닝 센터에 대해 소개하겠습니다. CNC 머시닝 센터는 수치 제어 모터를 사용하여 다양한 가공 작업을 수행하는 기계입니다. 각 축을 정밀하게 제어하는 시스템 덕분에 다양한 작업을 매우 정확하게 수행할 수 있습니다.
이러한 기계 가공 작업의 몇 가지 예로는 드릴링, 선삭, 밀링 등이 있으며, 이러한 작업은 대규모 생산에 일반적으로 사용됩니다. 기계 가공 기술의 도입으로 주요 산업의 생산성이 크게 향상되었고, 대량 생산이 급증했습니다.
탱크나 다른 대형 제품을 가공하는 데 몇 달씩 걸리던 시대는 이제 끝났습니다. CNC 기술 덕분에 대부분의 작업이 컴퓨터 기반으로 자동화되었습니다. 먼저 CAD 모델을 만들고, CAM 프로그래머가 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 절삭 매개변수, 공구 경로, 후처리 등을 포함한 가공 전략을 정의합니다. 마지막으로 CNC 가공 기술자가 자신의 지식과 경험을 바탕으로 CNC 기계를 제어하여 사양에 따라 부품을 가공합니다.
CNC 기계의 분류
CNC 기계는 일반적으로 축 배열과 작동 방식에 따라 분류됩니다. 여러 기업들이 매우 컴팩트한 디자인에 다양한 기능을 도입하여 이러한 기계를 혁신적으로 설계해 온 것을 보면 놀라실 겁니다. 업계에서 흔히 볼 수 있는 CNC 가공 센터의 종류는 다음과 같습니다.
CNC 수직 선반/CNC 수평 선반 센터
- CNC 수직 밀링 머신
- CNC 수평 밀링 머신
- CNC EDM 기계 (다이싱크 및 와이어컷)
이것들은 기본적인 유형일 뿐이며, 훨씬 더 많은 하위 유형으로 세분화됩니다. 축 배열에 따라 이러한 기계는 최소 2축에서 원하는 만큼의 축을 가질 수 있으며, 축 개수에는 상한선이 없습니다!
이러한 축의 작동 방식이 헷갈린다면 머릿속으로 시각화해 보세요. 각 축은 특정 종류의 움직임, 즉 병진 운동 또는 회전 운동에 해당합니다. 3축 CNC 가공 센터는 X, Y, Z축, 즉 좌우, 상하, 앞뒤로 움직일 수 있습니다. 6축까지 확장하면 각 축을 중심으로 한 회전 운동도 가능해집니다.
CNC 기계 종류별 주요 차이점
모든 CNC 기계는 숫자 코드(정확히는 G 코드와 M 코드이지만, 이에 대해서는 다른 블로그에서 자세히 다루겠습니다)를 기반으로 작동하는 유사한 방식을 따르지만, 작동 방식은 보통 다릅니다. 일부 기계는 원형 단면을 가진 부품을 가공하는 선반 기계의 기본 원리를 기반으로 합니다. 선반 기계에서도 공작물과 공구는 상대적인 움직임을 보입니다.
밀링 센터의 경우 공작물 형상에 대한 자유도가 높아 블록 형태부터 거친 형상까지 무엇이든 가공할 수 있습니다. 일반적으로 가공 대상물은 고정되어 있고 공구만 움직입니다. 하지만 축 수가 많은 CNC 밀링 센터는 가공 대상물과 공구 사이의 상대적인 움직임도 가능하게 합니다.
이러한 기계들의 또 다른 주요 차이점은 크기와 구조입니다. 소형 머시닝 센터는 일반적으로 소형 자동차보다 크지 않습니다. 한 명의 작업반장이 쉽게 관리할 수 있으며, 높은 정밀도와 정확도를 요구하는 소형 부품 가공에 사용됩니다. 이러한 기계는 관성이 작기 때문에 더 빠른 동작이 가능합니다.
크기 면에서 정반대에 있는 것은 일반적으로 산업용 갠트리형 CNC 기계입니다. 이 기계는 공구 스핀들을 지지하는 갠트리 구조를 가지고 있으며, 공작물은 아래쪽의 별도 베드에 장착됩니다. 갠트리형 기계는 일반적으로 크기가 더 크기 때문에(물론 크기가 필수적인 것은 아닙니다), 중공업 분야에서 사용되며 여러 사람이 팀을 이루어 관리합니다. 크기가 크고 절삭력이 크기 때문에 속도는 느립니다. 하지만 더욱 안정적인 기계 구조 덕분에 기계적 내구성이 훨씬 뛰어납니다.
CNC 기계의 특징
CNC 기계의 특징에 대해 이야기할 때, 우리는 기존 기계에 비해 CNC 기계가 가진 추가적인 기능들을 언급합니다. 주요 특징으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 이들은 수치 제어 방식을 사용하여 작동하므로 훨씬 더 정확합니다.
- 다축 가공 기능 덕분에 더욱 복잡한 형상도 쉽게 가공할 수 있습니다.
- 기계 가공 속도는 예전과 비교하면 훨씬 빨라졌습니다.
- CNC 기계에서는 여러 공구를 하나의 가공 작업 중에 큰 어려움 없이 사용할 수 있습니다. 대용량 터릿과 공구 매거진은 CNC 기계에서 흔히 볼 수 있는 장치입니다.
- 냉각수는 이제 수치 제어 방식으로 작동하며, 일반적으로 최소량 윤활(MQL)이라고 불립니다. 이로 인해 공정이 더욱 자동화되고 비용도 절감됩니다.
- 특수 절삭 공구에는 마찰과 열 방출을 줄이기 위해 냉각수 공급 채널이 내장되어 있습니다.
- CAM 프로그램은 공구 경로 기법 및 보간에 대한 높은 수준의 제어 기능을 제공합니다.
- 마이크로머시닝(매우 작은 공구를 사용하여 마이크론 수준의 형상을 가공하는 기술)은 CNC 기술 덕분에 가능해진 성장 분야입니다.
이것들은 CNC 가공 센터의 주요 특징 중 일부에 불과합니다. 최근 기술 발전을 살펴보면 기계 종류에 따라 무수히 많은 특수 기능들을 발견할 수 있을 것입니다.
CNC 머신센터의 매개변수
CNC 가공 센터는 복잡한 기능을 구현할 수 있기 때문에 당연히 여러 매개변수를 사용합니다. 이러한 매개변수는 기계 작동 설명서에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 대부분의 CNC 기계에서 공통적으로 사용되는 몇 가지 중요한 매개변수를 살펴보겠습니다.
- 초기화된 입력값: 이는 일반적으로 작업 시작 전에 기계에 제공하는 초기 입력값을 의미합니다. 여기에는 단위 시스템, 평면 선택 및 이송 속도가 포함됩니다.
- 주기 : 이러한 매개변수는 가공 시간을 결정합니다. 이러한 고정 사이클 값이 높을수록 부품 가공에 더 많은 시간이 소요됩니다.
- 데이터 입력: 이는 일반적으로 기계의 최소 카운트를 유지하고 0 오류를 방지하기 위해 수행됩니다.
- 파일 입력 시스템: 이 매개변수는 제조될 부품에 대한 파일이 시스템에 입력되는 프로세스와 관련이 있습니다.
- 코드 : 이러한 코드는 이동 공구에 입력을 제공하고 가공 작업을 수행하는 데 사용되는 G 코드와 M 코드로 구성됩니다.
CNC 가공용 소재
이제 모든 것을 고려하여 이러한 기계가 어떤 재료를 가공할 수 있는지 살펴보겠습니다. CNC 기계는 절삭 공구가 존재하는 거의 모든 재료에 사용할 수 있도록 설계되었기 때문에 가공 가능한 재료에는 사실상 제한이 없습니다. 현대 산업에서 흔히 사용되는 재료로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 알루미늄 합금
- 스테인리스 강
- 탄소강
- 티타늄 합금
- 인코넬
- POM
- 베이클라이트
- FR4
- 황동
- 브론즈
- 구리
그림 3 선반 밀링 복합재 가공기
우리 제품
이 글을 읽어주신 독자 여러분께 감사드리며, CNC 가공 센터에 대해 알아보는 데 도움이 되었기를 바랍니다.
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