March 29, 2024
CNC 가공은 높은 정밀도와 반복성으로 다양한 부품을 생산할 수 있는 다목적 제조 공정입니다.항공우주, 자동차, 의료, 전자 등 다양한 산업 분야에서 고정밀, 복합 부품을 생산하는 데 필수적인 제조 공정입니다.
하지만 여기에 반전이 있습니다. CNC 가공에서 완벽함을 달성하는 것은 단지 기계에만 관한 것이 아닙니다.디자인에 대한 예리한 안목과 프로세스에 대한 깊은 이해가 필요한 예술 형식입니다.이 가이드에서는 CNC 가공 설계의 비밀을 밝혀드립니다.일반적인 모범 사례부터 다양한 CNC 작업에 대한 맞춤형 팁까지, 우리는 최고의 CNC 성능을 위해 디자인을 조각하는 방법을 자세히 알아봅니다.우리가 공유하는 모든 지침이 제조 우수성을 향한 단계인 혁신과 정밀성의 교차점에 오신 것을 환영합니다.
CNC 가공에서는 부품 개발이 정밀하고 기술적으로 진보된 프로세스를 통해 초기 개념에서 물리적 형태로 진행됩니다.처음에는 CNC 디자이너가 고급 CAD 소프트웨어를 사용하여 디자인을 만듭니다.이 디자인은 이후 CNC 기계의 지침 코드인 G 코드로 변환됩니다.이 코드에 따라 CNC 기계는 특수 절단 도구를 사용하여 단단한 블록에서 부품을 체계적으로 조각합니다.
수직 및 수평 밀링, 선반과 같은 CNC 기계는 다양한 축에서 작동할 수 있습니다.상대적으로 단순한 부품을 만들기 위해 기존의 3축 기계는 3개의 선형 축(X, Y, Z)을 따라 부품을 조작할 수 있습니다.5축 가공은 3개의 선형 축과 2개의 회전 축을 따라 작동하여 보다 복잡한 구성 요소를 만들 수 있습니다.
주관적인 제조 공정을 통해 금속, 플라스틱, 복합재 등 다양한 재료로 고정밀의 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다.또한 빠르고 자동화되었으며 정확하고 확장성이 뛰어나 프로토타입 제작, 일회성 생산 및 대규모 생산에 적용할 수 있습니다.
CNC 가공이 무엇인지 이해하면 설계 관행 준수의 중요성을 인식할 수 있는 기반이 마련됩니다.이러한 관행은 비용을 절감하고 높은 수준의 품질과 정밀도를 유지하는 데 필수적입니다.
비평면 및 구배 각도 표면은 복잡하고 가공하기 어렵기 때문에 절삭 속도가 느려지고 가공 시간이 길어지며 공구 마모가 증가할 수 있습니다.또한 이러한 표면으로 인해 일관된 부품 품질과 엄격한 공차를 달성하기가 더 어려워질 수 있습니다.설계에서 비평면 및 구배 각도 표면을 방지하려면 다음을 수행하십시오.
내부 필렛은 응력 집중을 줄이고 부품의 강도를 향상시킬 수 있는 부품 내의 둥근 모서리 또는 전환입니다.이러한 필렛의 크기를 늘리면 다음을 통해 가공 작업의 품질과 효율성이 향상됩니다.
언더컷은 가공 중 도구 접근을 개선하고 재료 제거를 개선할 수 있도록 부품 모서리에 있는 홈 또는 노치입니다.CNC 가공에 최적화된 언더컷 설계는 다음과 같습니다.
그러나 언더컷을 만드는 것은 표준 절단 도구를 사용하여 도달하기 어려울 수 있기 때문에 복잡하고 어려운 작업이 될 수 있습니다.또한 언더컷을 가공하려면 특수 도구나 다축 가공이 필요할 수 있습니다.언더컷의 크기와 복잡성을 최소화하면 더 나은 결과를 얻는 데 도움이 될 수 있습니다.언더컷을 설계할 때 다음 사항을 고려해야 합니다.
| 추천 | |
| 언더컷 치수 | 3mm ~ 40mm |
| 언더컷 클리어런스 | 4배 깊이 |
표준 공차는 완성된 CNC 부품이 원하는 사양과 기능 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.불필요하게 엄격한 공차는 가공 비용과 시간을 증가시킬 수 있습니다.
표준 CNC 가공 공차를 지정함으로써 제조업체는 2차 작업의 필요성을 줄이고 가공 프로세스의 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 공차 | ±0.1mm | ±0.02mm |
텍스트나 글자를 만들 때 도구는 가공 프로세스 전반에 걸쳐 일정한 너비, 높이 및 간격을 유지할 수 있어야 합니다.이러한 요소의 변화로 인해 최종 제품이 설계 사양을 충족하지 못할 수 있습니다.
텍스트나 글자의 글꼴과 크기를 고려해야 합니다.텍스트가 너무 작으면 읽기 어렵거나 원하는 사양을 충족하지 못할 수 있으며, 텍스트가 너무 크면 공구 편향이 발생하거나 가공 공정의 정확성과 정밀도에 영향을 미칠 수 있습니다.이러한 과제를 해결하기 위해 엔지니어와 디자이너가 권장하는 몇 가지 좋은 디자인 사례는 다음과 같습니다.
CNC 기계는 크기와 용량에 따라 다양한 기능을 갖추고 있습니다.일부 기계는 너무 작아서 큰 부품을 수용할 수 없고 다른 기계는 너무 작은 부품을 처리하지 못할 수도 있습니다.따라서 설계할 부품은 부품 크기를 신중하게 고려하고 이에 따라 적절한 기계를 선택해야 합니다.
기계 크기 외에도 부품 크기도 가공 공정 속도에 영향을 줄 수 있습니다.엔지니어가 작은 부품에 비해 가공 중에 더 많은 재료를 제거해야 하기 때문에 부품이 클수록 가공 시간이 길어지고 생산 비용도 높아집니다.
| 최대 치수 | 최소 치수 | |
| CNC 밀링 | 4000×1500×600mm 157.5×59.1×23.6인치 | 4×4mm 0.1×0.1인치 |
| CNC 튜링 | 200×500mm 7.9×19.7인치 | 2×2mm 0.079×0.079인치 |
재료가 부드러울수록 기계 가공이 쉬워져 절삭 속도가 빨라지고 공구 마모가 줄어들며 가공 시간과 비용이 절감됩니다.또한 가공 공정 중 균열이나 변형이 덜 발생하여 부품 품질이 향상되고 가공 후 처리 시간이 단축됩니다.그럼에도 불구하고, 제품의 의도된 용도와 최종 용도가 허용하는 경우에만 부드러운 소재를 선택하십시오.
가공 사이클 중에 공구 교환 및 작업 고정 설정에 대한 필요성이 높을수록 시간과 비용이 많이 드는 프로세스가 발생합니다.도구 변경 및 설정을 최소화하려면 다음 팁을 고려할 수 있습니다.
비용 및 리드 타임 단축을 위해 CNC 부품을 최적화하려면 표준 CNC 밀링 도구의 기능에 맞게 설계를 조정해야 합니다.이러한 표준 도구의 크기와 기능에 맞는 설계를 선택하면 맞춤형 도구나 특수 도구의 필요성이 크게 최소화될 수 있습니다.
실제적인 예는 내부 필렛 설계입니다.표준 CNC 절단 도구가 수용할 수 있는 것보다 작은 반경이 필요한 사양은 피하는 것이 좋습니다.이러한 기능을 만들려면 더 작은 맞춤형 도구로 전환해야 하며, 이로 인해 이점을 정당화할 수 없을 정도로 시간과 비용이 증가할 수 있습니다.따라서 표준 도구 기능의 한계를 벗어나지 않는 것이 효율적인 CNC 부품 생산을 위한 주요 고려 사항입니다.
CNC 밀링에는 본질적인 한계가 있으며 그 중 하나는 날카로운 내부 모서리를 만들 수 없다는 것입니다.이러한 제한은 CNC 밀링 도구의 둥근 모양으로 인해 발생합니다.이를 탐색하기 위해 엔지니어는 설계 시 둥근 모서리를 사용하는 경우가 많습니다.이러한 모서리의 반경은 밀링 커터 직경의 절반 이상이어야 합니다.예를 들어, 1/4인치 커터의 경우 필렛의 최소 반경은 1/8인치 이상이어야 합니다.
부품의 날카로운 모서리 요구 사항을 해결하기 위해 특정 설계 접근 방식이 사용됩니다.여기에는 다음이 포함됩니다.
좋은 설계 방법은 최종 절단 깊이가 가공할 재료에 따라 특정 비율을 초과해서는 안 된다는 것입니다.예를 들어 플라스틱의 경우 그 비율은 엔드밀 직경의 15배 이하, 알루미늄의 경우 10배 이하, 강철의 경우 5배 이하로 제한됩니다.이는 공구가 길수록 편향과 진동에 더 취약하여 표면 결함이 발생하기 때문입니다.
또한 내부 필렛 반경은 절삭 공구의 직경에 따라 달라집니다.강철 부품용 0.55인치 너비 슬롯을 0.5인치 엔드밀을 사용하여 CNC 가공할 경우 깊이는 2.75인치를 초과해서는 안 됩니다.게다가 길이 대 직경 비율이 높은 엔드밀을 얻기가 더 어려울 수 있습니다.따라서 슬롯이나 형상의 깊이를 줄이거나 절삭 공구의 직경을 늘리는 것이 좋습니다.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 캐비티 깊이 | 캐비티 폭의 4배 | 공구 직경의 10배 또는 25cm |
CNC 밀에 사용되는 절삭 공구 크기는 설계 단계에서 고려해야 합니다.커터가 클수록 한 번에 더 많은 재료를 제거하므로 가공 시간과 비용이 줄어듭니다.
더 큰 커터의 기능을 최대한 활용하려면 내부 모서리와 필렛을 가능한 가장 큰 반경, 바람직하게는 0.8mm보다 크게 설계하십시오.
추가 팁은 필렛을 엔드밀의 반경보다 약간 크게 만드는 것입니다(예: 3.175mm 대신 3.3mm의 반경).이렇게 하면 절단 경로가 더 부드러워지고 가공된 부품이 더 미세하게 마감됩니다.
| 추천 | |
| 내부 코너 반경 | 캐비티 깊이의 1/3배(또는 그 이상) |
부품의 얇은 벽은 특히 치수의 강성과 정확성을 유지하는 측면에서 가공 공정에서 심각한 문제를 야기할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.이러한 어려움을 피하기 위해 금속 부품의 경우 최소 0.25mm, 플라스틱 부품의 경우 0.50mm의 최소 두께로 벽을 설계하면 엄격한 제조 공정을 견딜 수 있습니다.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 벽 두께 | 1.5mm(플라스틱), 0.8mm(금속) | 1.0mm(플라스틱), 0.5mm(금속) |
부품 설계의 날카로운 내부 및 외부 모서리는 가공 중에 어려울 수 있습니다.이 문제를 극복하려면 다음을 수행하는 것이 좋습니다.
불안정성은 길고 얇은 부품을 가공할 때 흔히 발생하는 문제입니다.회전하는 부분이 공구와 쉽게 부딪혀 불완전한 마감이 발생할 수 있습니다.이 문제를 해결하려면 다음 CNC 설계 팁을 활용하십시오.
CNC 터닝 작업 중에는 가공되는 재료의 양에 유의하십시오.과도하게 가공하면 부품에 과도한 응력이 발생할 수 있고, 벽이 얇으면 강성이 감소하고 엄격한 공차를 유지하기 어려울 수 있습니다.
지침에 따라 회전 부품의 벽 두께는 제조 공정 중 안정성과 정확성을 보장하기 위해 최소 0.02인치가 되어야 합니다.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 벽 두께 | 1.5mm(플라스틱), 0.8mm(금속) | 1.0mm(플라스틱), 0.5mm(금속) |
드릴 구멍의 이상적인 깊이는 공구의 안정성과 가공 중인 재료의 강도 사이에서 균형을 이루어야 합니다.너무 얕게 드릴링하면 조인트가 약해지고 나사의 고정력이 감소할 수 있으며, 너무 깊게 드릴링하면 드릴 비트가 부러지거나 휘어져 정확도와 표면 조도가 저하될 수 있습니다.
최적의 구멍 깊이를 결정하려면 드릴 비트의 크기, 재료의 경도와 두께, 용도에 필요한 강도, 기계 설정의 전반적인 안정성을 고려해야 합니다.나사나 패스너를 수용할 수 있을 만큼 깊이 구멍을 뚫고 지지할 재료를 남겨두는 것이 좋습니다.카운터싱크가 필요한 경우 카운터싱크를 허용하도록 구멍을 더 깊게 뚫어야 합니다.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 구멍 깊이 | 공칭 직경의 4배 | 공칭 직경의 40배 |
관통 구멍과 막힌 구멍에는 서로 다른 드릴링 기술과 도구가 필요하므로 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.
관통 구멍은 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 공작물 전체를 관통하는 구멍입니다.드릴이 부품의 반대편에서 들어가고 나가야 하기 때문에 일반적으로 생산하기가 더 쉽습니다.관통 구멍은 전기 및 기계 부품의 고정, 장착 및 라우팅에 적용 가능합니다.
반면 막힌 홀은 가공물을 완전히 관통하지 않고 특정 깊이에서 멈춥니다.이는 공작물 내에 공동, 홈 또는 포켓을 생성하는 데 적용할 수 있으며 일반적으로 관통 구멍보다 생산하기가 더 어렵습니다.막힌 구멍에는 절삭날이 부품 바닥을 뚫지 않도록 특수 CNC 드릴 비트와 절삭 속도가 필요합니다.
| 관통 구멍 | 막힌 구멍 |
| 팁 1: 올바른 드릴 크기 결정 | 팁 1: 필요한 깊이보다 25% 더 길어야 합니다. |
| 팁 2: 강성을 유지하세요 | 팁 2: 센터 드릴을 사용하세요 |
| 팁 3: 적절한 절삭유 사용 | 팁 3: 드릴 팁 위에 충분한 구멍 깊이를 확보하세요 |
| 팁 4: 드릴 속도 모니터링 | 팁 4: 속도와 이송 속도 줄이기 |
| 팁 5: 단계별 드릴 | 팁 5: 리밍을 피하세요 |
부분 구멍은 드릴이 재료에 완전히 관통되지 않을 때 발생하며 드릴 비트 파손, 잘못된 드릴 비트 선택 또는 속도, 이송, 절삭 깊이와 같은 잘못된 매개변수 등 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.따라서 올바른 드릴 비트를 선택하고, 올바른 매개변수를 유지하며, 열을 방출하기 위해 절삭유를 사용해야 합니다.
드릴링하는 동안 구멍과 부품의 기존 공동이 교차하면 구조적 무결성이 손상될 수 있다는 점을 명심하십시오.기존 구멍에서 드릴 지점을 멀리 배치하면 이를 방지할 수 있습니다.그러나 드릴 구멍이 캐비티를 가로질러야 하는 경우 작업 방법은 부품의 안정성을 유지하기 위해 중심 축이 구멍과 교차하지 않도록 하는 것입니다.
표준 드릴 크기에 맞게 설계를 최적화하여 시간과 비용을 절약하고 기계 공장에서 값비싼 맞춤형 툴링 없이도 부품을 더 쉽게 생산할 수 있도록 하십시오.
0.123인치와 같이 더 정확하지만 덜 일반적인 크기 대신 0.12인치와 같은 표준 드릴 크기를 사용하는 것이 좋습니다.또한 CNC 설계에 사용되는 다양한 드릴 크기의 수를 제한하십시오. 크기가 다양하면 가공 프로세스 중 공구 교체에 필요한 시간과 노력이 증가하기 때문입니다.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 드릴 크기 | 표준 드릴 비트(0,12인치) | 1mm보다 큰 모든 직경 |
나사산 구멍을 통해 볼트, 나사 및 기타 나사산 패스너를 부착할 수 있습니다.스레드 패스너가 부품을 함께 고정할 수 있을 만큼 충분히 맞물리도록 올바른 스레드 깊이를 지정했는지 확인하십시오.실이 깊을수록 패스너 그립이 더 강해집니다.
재료 유형은 스레드 유형에 영향을 줄 수 있습니다.한편, 부드러운 소재에는 더 얕은 실이 필요할 수 있습니다.반면에 더 단단한 재료에는 더 깊은 실이 필요할 수 있습니다.
도면에 스레드 구멍을 지정할 때 명확하고 정확한 스레드 속성 표시기를 사용하여 올바른 스레드 표준, 피치 및 깊이를 확인하세요.나사산을 묶거나 벗기지 않고 나사식 패스너를 설치 및 제거할 수 있도록 충분한 여유 공간을 확보하십시오.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 스레드 길이 | 공칭 직경의 3배 | 공칭 직경의 1.5배 |
정확하고 정밀한 결과를 얻기 위한 또 다른 중요한 팁은 깊은 탭을 피하는 것입니다.탭이 길수록 작동 중에 탭이 진동하고 이리저리 움직여 최종 제품이 불완전해질 위험이 커집니다.직경의 3배를 초과하는 탭은 깊이가 깊어 상당한 어려움을 초래할 수 있습니다.
그러나 대부분의 경우 직경이 1.5배 더 큰 탭이라도 나사산 맞물림이 충분하므로 깊은 탭이 필요하지 않습니다.깊은 탭을 사용하면 공구 파손, 나사산 결함 및 정밀도 저하 위험이 높아져 CNC 가공 설계에서 바람직하지 않은 측면이 됩니다.
| 추천 | 실현 가능 한 | |
| 탭 크기 | 직경의 0.5배 | 직경의 1.5배 |
