CNC 가공의 장점과 단점

CNC 가공이란 무엇인가요?

CNC 가공은 정밀한 절단, 밀링, 터닝, 조각 작업을 수행하는 자동화된 제조 공정입니다. 수동 가공보다 훨씬 빠르고 저렴하며 신뢰성도 뛰어납니다. 이 모든 것이 귀사와 귀사의 생산 요구에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 알아보도록 하겠습니다.

금형/기계공작

먼저, 기계 가공 과정을 이해하면 도움이 될 수 있습니다. 더 큰 물건에서 조각을 쪼개어 무언가를 디자인한다고 상상해 보세요. 나무 통나무를 깎아 카누를 만들거나 대리석으로 얼굴을 조각하는 것처럼 말이죠.

간단히 말해, 가공은 무언가를 자르거나, 깎거나, 조각하여 원하는 모양으로 만드는 것입니다. 이는 제조 용어이며, 일반적으로 금속에만 적용되는 것으로 생각됩니다. 하지만 실제로는 플라스틱, 목재, 석재 등 다양한 소재가 가공될 수 있습니다.

CNC 가공

CNC 가공에서 "CNC"는 "컴퓨터 수치 제어"를 의미합니다. 이는 가공 과정에 컴퓨터화된 도구가 사용되기 때문입니다. 수동 가공과 달리, 이 방식은 다양한 이점을 제공합니다.

가공을 수동으로 진행하면 생산 오류가 발생할 가능성이 더 높습니다. CNC 가공을 사용하면 컴퓨터화된 도구를 한 번만 설정하면 됩니다. 그러면 최종 제품을 훨씬 빠른 속도로 제작할 수 있습니다. 심지어 동일한 속도와 정확도로 공정을 반복할 수도 있습니다.

● CNC 가공의 가장 큰 보장은 높은 품질입니다.

● 더 많은 구성요소를 더욱 효율적으로 만들 수 있습니다.

● 인간의 실수에 대한 위험이 최소화됩니다.

● 수동 조정은 최종 디자인의 일관성에 영향을 미치지 않습니다.

CNC 가공은 어떻게 작동합니까?

이제 CNC 가공이 제조 과정에서 고정밀 조각 공정이라는 것을 이해하셨을 겁니다. 또한 디지털 설계를 최종 제품이나 부품으로 변환한다는 것도 알고 계시죠. 그런데 이쯤 되면 정확한 단계별 공정이 궁금하실 겁니다. 어떻게 작동하는 걸까요?

1. CAD 소프트웨어 시작하기.

디지털 설계를 통해 CNC 가공 프로세스를 시작합니다. 3D 모델. 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어를 사용하여 이를 구현할 수 있습니다. Fusion 360, SolidWorks, AutoCAD와 같은 소프트웨어는 업계에서 널리 사용됩니다. CAD 소프트웨어를 사용하면 원하는 품목의 모든 치수를 정의하는 가상 청사진을 작성할 수 있습니다.

"Grand View Research"는 제조 분야의 신뢰할 수 있는 출처이자 권위 있는 조사 기관입니다. 2023년 전 세계 CAD 소프트웨어 시장이 전년 대비 7.5% 성장했다고 보고했습니다. CNC 공정의 확대가 이러한 성장에 큰 영향을 미쳤습니다. 이는 CAD 소프트웨어 제조업체 간의 경쟁과 혁신을 촉진하기도 했습니다.

2. CAD를 CAM으로 전환하세요.

CAD를 사용하여 최종 설계를 완료하셨으니, 이제 모든 복잡한 치수와 세부 정보가 포함된 가상 도면을 확인하실 수 있습니다. CAD 설계는 컴퓨터 지원 제조(CAM) 소프트웨어를 통해 처리됩니다. CAM 소프트웨어는 CAD 설계를 CNC 기계에서 사용하는 프로그래밍 언어인 G-코드로 변환합니다.

G 코드는 가공 프로세스의 특정 부분에서 스핀들의 정확한 속도까지 정확한 명령 프롬프트를 저장할 수 있습니다. MIT의 Machine Shop은 다음과 같이 보고합니다. 30% 잘 최적화된 CAM 소프트웨어를 통해 전체 생산 시간을 줄일 수 있습니다.

현재 CAM 산업을 선도하는 브랜드는 HSMWorks와 MasterCAM입니다.

3. CNC 기계 및 프로세스 설정

G-코드를 성공적으로 로드한 후 CNC 기계기계의 컴퓨터가 명령을 읽습니다. 이제 미리 설정된 경로에 따라 칼날이나 엣지 도구를 정확하게 제어할 수 있습니다. 최고의 기계는 머리카락보다 얇은 0.001인치(약인치)의 오차 범위까지 정확하게 허용합니다.

4. 정확성을 위해 자동화하세요.

자동화를 통해 얼마나 효율적으로 작업할 수 있는지 놀랍습니다. NASA는 CNC 가공 부품의 오류가 99.8% 적다고 밝혔습니다. 인적 오류 가능성을 배제하면 수동 가공은 CNC 가공을 따라올 수 없기 때문입니다.

CNC 가공은 자동화된 공정입니다. 즉, 원하는 부품을 정밀하게 제작하고, 더 빨리 도착하며, 반복해서 재제작할 수 있습니다. CNC 가공을 사용하면 생산 규모를 빠르게 늘리거나 줄일 수 있습니다. CNC 가공은 자동차, 의료, 엔지니어링, 항공우주 산업의 핵심입니다.

이제 CNC 가공의 작동 방식을 알게 되셨군요. 주요 장점과 왜 많은 산업에서 CNC 가공에 의존하는지 살펴보겠습니다.

? CNC 가공의 장점

CNC 가공이 일관되고 고품질의 부품을 생산한다는 사실은 이미 알고 계실 겁니다. 생산 공정에 CNC 가공을 적용했을 때 얻을 수 있는 5가지 실질적인 이점을 살펴보세요.

1. 정밀성을 확보합니다

CNC 가공으로 달성할 수 있는 정확도는 0.001인치에 불과합니다. 이는 매우 신뢰할 수 있는 수치로, NASA에서도 CNC 가공을 사용합니다. 항공우주 대기업인 NASA는 많은 로켓 부품과 마감재를 이러한 방식으로 제작합니다.

흔히 볼 수 있는 의료 도구들은 대부분 CNC 가공으로 만들어집니다. 메스나 의수, 심지어 청진기까지 생각해 보세요. 이 모든 도구들은 제작 과정에서 어떤 형태로든 가공을 거치며, 수작업으로 이루어지는 경우는 드뭅니다.

자동차 제조업체, 엔지니어, 항공기 제조업체 등도 있습니다. 이들은 일관된 정밀성을 바탕으로 업무를 수행하는 크고 중요한 산업입니다. CNC 가공이 사용되지 않는 산업을 찾기는 어려울 것입니다.

2. 시간을 절약할 수 있습니다

CNC 공정을 도입하면 생산 속도를 높일 수 있습니다. 2022년 Journal of Manufacturing Systems에 따르면 CNC 가공은 대기 시간을 절반으로 단축할 수 있다고 합니다. 기계는 하루 종일 중단 없이 작동할 수 있습니다. 즉, 수작업으로 인한 중단 시간 없이 부품을 더 빨리 생산할 수 있습니다.

일주일 또는 한 달 정도 걸리는 주문을 단 몇 시간 또는 며칠 만에 처리할 수 있습니다. 결과적으로 경쟁사보다 빠르게 제품을 시장에 출시할 수 있습니다.

3. 비용을 절감할 수 있습니다

CNC 가공을 통해 생산 비용을 절감할 수 있으며, 매출 증대에도 도움이 될 수 있습니다.

CNC 가공을 사용하면 수작업 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 도입 비용을 수많은 부품에 분산할 수 있습니다. CNC 가공은 다양한 부품과 최종 제품을 생산할 수 있기 때문입니다. CNC 가공이 가능하기는 하지만, 단일 용도로 사용되는 경우는 드뭅니다.

4. 다양한 소재를 가공할 수 있습니다

기계 가공이 금속 가공에만 국한된다고 생각하면 오해입니다. 알루미늄부터 티타늄까지 금속을 기계 가공할 수 있다는 것은 사실이지만, 플라스틱, 목재, 석재도 CNC 가공이 가능합니다.

그리고 생산 가능한 품목 수에 제약을 받지 않을 것입니다. 더 좋은 점은, 제조 공정에 최소한의 차질만 발생시키면서 재료 선택을 변경할 수 있다는 것입니다.

5. 비즈니스를 확장할 수 있습니다

처음에는 약 20개 정도의 부품을 다루게 될 수 있습니다. 주문 후 도착하기까지 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. CNC 가공을 사용하면 몇 달 만에 생산량을 기하급수적으로 늘릴 수 있습니다.

리드 타임이 단축될 뿐만 아니라 디자인 변경 사항도 신속하게 구현할 수 있습니다. 직원에게 새로운 디자인을 교육할 필요 없이, 디지털 디자인만 업데이트하면 바로 사용할 수 있습니다. 이 모든 것이 최소한의 인력 비용으로 생산량을 증가시키는 효과를 가져옵니다.

CNC 가공은 생산량 증대에 확실한 이점을 제공합니다. 새로운 프로토타입을 실험하고 있을 수도 있고, 기존 생산량을 늘릴 만큼 자신감이 있을 수도 있습니다. 어쨌든 CNC 가공을 통해 사업을 확장하면 정확성, 제어력, 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

이제 CNC 가공이 어떻게 정밀성, 속도, 그리고 비용 절감을 제공하는지 정확히 알게 되셨습니다. 또한 다양한 소재와 규모에 적용 가능하다는 사실도 알게 되셨을 겁니다. 이러한 장점 덕분에 CNC는 현대 제조업에 필수적인 요소입니다.

가장 일반적인 CNC 프로세스

때로는 부품을 제작해야 하는데 어떤 CNC 공정을 사용해야 할지 결정하기 어려울 때가 있습니다. 걱정하지 마세요. 가장 일반적인 5가지 CNC 가공 방법에 대한 유용한 가이드를 아래에 소개합니다.

1. CNC 밀링

복잡한 형상에는 CNC 밀링이 사용됩니다. 밀링 공정에는 회전 커터를 사용할 수 있습니다. 이 커터는 작업 대상물이 고정된 상태에서 여러 방향으로 움직일 수 있습니다.

CNC 밀링의 장점

● 밀링 가공을 통해 정교한 포켓을 조각할 수 있습니다.

● 미세하게 조각할 수 있습니다 3D 윤곽과 가장 섬세한 슬롯.

● 티타늄과 같은 가장 단단한 재료부터 플라스틱과 같은 그다지 단단하지 않은 재료까지 밀링할 수 있습니다.

● 최대 0.001의 허용 오차를 달성할 수 있습니다(SME Journal, 2023).

가장 세부적인 부분까지 정교하게 만들어진 부품이 필요할 때는 CNC 밀링을 선택합니다.

2. CNC 터닝

둥근 부품과 곡선에는 CNC 선삭이 가장 적합합니다. 이 공정을 사용하면 소재를 자유롭게 움직일 수 있으며, 가공 도구는 제자리에 완벽하게 고정된 상태로 유지됩니다.

CNC 터닝은 서로 내부에서 움직이는 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 유압 부품이나 엔진 샤프트를 생각해 보세요. 이러한 곡선을 만들려면 정밀한 움직임과 밀폐된 씰링이 필요합니다.

CNC 터닝의 이점

● 이 과정은 다음과 같이 입증되었습니다. 30% 수동 선반 작업보다 빠릅니다.

● 곡면 부품 표면의 마감이 훨씬 더 좋아집니다.

● 이 프로세스는 대량 생산에서 원형 품목의 높은 처리 속도에 더 빠른 것으로 입증되었습니다.

CNC 선삭은 회전 부품과 대칭이 필요할 때 사용하는 공정입니다.

3. CNC 드릴링

드릴링 기능은 매우 중요합니다. CNC를 통해 자동화되어 정확하고 빈틈없는 슬롯 구멍을 가공할 수 있습니다. 정밀도는 사람의 노력으로는 따라올 수 없는 수준입니다. 회로 기판이나 자동차 엔진처럼 정교한 제품을 만든다고 상상해 보세요. 이러한 제품들은 매우 정밀하고 빠른 속도로 구멍을 뚫어야 합니다.

CNC 드릴링의 장점

● 평균적으로 CNC 드릴링을 사용하면 분당 약 50개의 구멍을 가공할 수 있습니다. 이는 가공 대상 소재와 관계없이 적용됩니다.

● 복잡한 디자인도 작업할 수 있습니다.

● 이를 통해 완료하는 데 수 시간이 걸릴 수 있는 드릴링 기능을 자동화할 수 있습니다.

연속해서 정밀한 구멍을 많이 뚫어야 하는 작업을 하고 있다면 CNC 드릴링이 적합한 솔루션입니다.

4. CNC 연삭

완벽한 마감을 위한 CNC 가공 방식은 CNC 연삭입니다. 주문하신 부품의 마감이 거울처럼 매끄러워야 하는 경우도 있습니다. 부품의 각 면에 다양한 질감이 필요할 수 있습니다.

연마 휠은 기계 연삭 공정에서 사용됩니다. 이 공정을 통해 가공된 표면에 원하는 마감을 구현할 수 있습니다. 또한, 물체를 날카롭게 하거나 무디게 하는 데에도 사용할 수 있습니다.

CNC 연삭의 이점

● 비행기 프로펠러만큼 큰 품목부터 수술용 메스만큼 작은 도구까지 적용할 수 있습니다.

● 이 과정은 미세한 결함을 제거하는 데 사용될 수 있습니다.

● 업계 표준을 준수하는 데 적합합니다.

● CNC 연삭은 움직이는 부품 사이의 마찰을 줄이는 데에도 사용할 수 있습니다.

필요한 품목의 표면이 최고 품질의 마감 처리가 필요할 때 CNC 연삭을 사용하게 됩니다.

5. 결합된 CNC 프로세스

여러 CNC 공정을 결합하는 것을 생각해 보셨을 것입니다. 이는 모든 산업 분야에서 일반적인 관행입니다. 부품이나 공구는 밀링 및 드릴링, 또는 연삭 및 선삭이 필요할 수 있습니다. 이러한 이유로 CNC 가공 공정에서 여러 방법을 결합하는 것은 드문 일이 아닙니다.

안심할 만한 통계가 있습니다. 제조업체의 67% 이상이 두 개 이상의 CNC 공정을 결합하고 있습니다. 이는 2년에 발표된 IMIS 보고서에 따른 것입니다.

? CNC 가공의 단점

CNC 가공의 장점은 말할 필요도 없지만, 단점도 무시할 수 없습니다. 아래 STYLECNC 주요 단점을 자세히 설명하겠습니다.

1. 높은 초기 비용

CNC 기계(CNC 밀링 머신, CNC 선반, CNC 라우터, 5축 CNC 기계 등)는 초기 투자 비용이 많이 필요합니다.

설치 및 도구 비용: 맞춤형 고정 장치, 절삭 도구 및 프로그래밍으로 인해 비용이 증가할 수 있으며, 특히 소량 생산의 경우 더욱 그렇습니다.

2. 숙련된 작업이 필요합니다

CNC는 수동 노동을 줄이지만 프로그래밍, 설정 및 유지관리를 위해서는 여전히 숙련된 기술자(운영자 및 프로그래머)가 필요합니다.

교육 비용: 작업자는 직무를 맡기 전에 특별 교육을 받아야 하므로 인건비가 증가합니다.

3. 물질폐기물

삭감 제조: CNC 가공은 재료를 제거하므로 첨가 제조(예:)에 비해 더 많은 폐기물이 발생합니다. 3D 인쇄).

비싼 재료의 높은 비용: 티타늄이나 인코넬과 같은 낭비적인 재료는 비용이 많이 들 수 있습니다.

4. 특수 설계 제한 사항

CNC로 복잡한 부품을 생산할 수 있지만, 다축 CNC 기계가 없으면 일부 특수 설계(내부 그리드, 모따기 등)를 구현하기 어렵습니다.

복잡한 모양은 비용이 더 많이 듭니다. 다섯 개의 축 CNC 가공을 통해 제한을 줄일 수 있지만 투자 비용도 증가합니다.

5. 대형 부품 가공의 한계

CNC 가공 테이블의 제한된 크기로 인해 특정 대형 프로젝트에 참여할 수 없어 대체 가공 방법이 필요합니다.

6. 유지 관리 및 가동 중지 시간

CNC 공작 기계에는 윤활, 교정, 부품(예: 스핀들, 볼 스크류) 교체를 포함한 정기적인 유지 관리가 필요합니다.

가동 중단으로 인해 생산 라인이 중단되거나 정지될 수 있습니다.

7. 느린 대량 생산

매우 큰 배치(예: 수백만 개의 부품)의 경우 사출 성형, 스탬핑 또는 다이캐스팅과 같은 공정이 비용 효율성이 더 높습니다.

8. 표면 마감 제한

매우 매끄러운 표면을 얻으려면 일반적으로 연마 및 연삭과 같은 추가적인 2차 작업이 필요합니다.

결론

CNC 가공은 현대 산업 제조에 없어서는 안 될 필수 요소이지만, 높은 초기 비용으로 인해 소규모 사업주들은 어려움을 겪고, CNC 프로그래밍은 경험이 필요하기 때문에 초보자들은 자신감을 잃게 됩니다. 간단히 말해, CNC 가공에는 장단점이 있습니다. 초보자든 전문가든 누구나 자신의 강점을 살리고 약점을 보완하여 필요한 것을 얻을 수 있습니다.

CNC 가공에 대한 최종 검토

CNC 가공의 잠재력을 완벽하게 탐구해 보셨습니다. 정밀도와 속도부터 5가지 핵심 공정까지, 모든 것을 완벽하게 이해하셨습니다. 또한 CNC 가공이 현대 제조의 핵심인 이유도 알 수 있습니다.

이 모든 것을 염두에 두고, 신뢰할 수 있는 CNC 가공 파트너를 갖는 것이 좋을 것입니다.

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