CNC 공작기계 중 밀링과 선반은 가장 대표적인 기계 종류입니다. 이 두 기계는 단단한 금속도 손쉽게 절삭할 수 있으며, 축 수에 따라 가공 가능한 형상이 무궁무진하여 기계 부품 제작에 매우 적합합니다. 따라서 많은 분들이 CNC 가공 방법 중 밀링과 선반에만 익숙할 수 있습니다. 그러나 CNC 기계는 의미 그대로 수치를 제어하는 컴퓨터 프로그램이 탑재된 모든 기계를 의미합니다. 그래서 밀링과 선반 외에도 다양한 CNC 기계들이 존재합니다. 오늘은 금속 외의 여러 재료를 다루는 기계부터 열이나 물로 가공물을 절삭하는 기계까지, 밀링과 선반을 제외한 다양한 CNC 기계들에 대해 알아보겠습니다.
라우터
라우터는 회전하여 가공물을 절삭하며, 3~6축 기계가 있다는 점에서 밀링과 유사합니다. 그러나 다루는 소재의 차이로 몇 가지 다른 점이 있습니다. 가장 큰 차이점은 ‘소재’입니다. 라우터는 일반적으로 더 부드러운 재료를 가공하는 데 사용됩니다. 소재가 부드러운 만큼 공구 마찰 시 절삭되는 부분의 정확도가 떨어지며, 밀링보다 훨씬 저렴합니다.
라우터 유형의 CNC 기계는 목재, 강철, 알루미늄, 유리, 플라스틱 등을 절단하는 데 주로 사용됩니다. 라우터는 회전 관련 수치와 툴패스를 지시하여 목재와 같은 재료를 원하는 형상대로 절삭합니다. 이 과정은 밀링과 거의 동일하여 혼동을 일으킬 수 있습니다.
라우터는 짧은 시간에 다양한 품목을 생산할 수 있어 효율성이 높습니다. 대부분의 라우터는 가공물을 3차원으로 가공할 수 있으며, 소규모 프로젝트와 시제품 제작에 적합합니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 회전 절삭 |
| 축 수 | 3~6축 |
| 사용 재료 | 목재, 강철, 알루미늄, 유리, 플라스틱 |
| 주요 용도 | 소규모 프로젝트, 시제품 제작 |
조각기
조각기는 라우터처럼 판재 표면에서 재료를 제거하여 원하는 모양을 만드는 감산 가공법을 사용합니다. 라우터의 작은 버전으로 볼 수 있으며, ‘소형 조각기’라고 불리기도 합니다.
조각기의 장단점은 라우터와 비교해 설명할 수 있습니다. 크기가 작은 만큼 라우터보다 절삭 능력이 낮고, 라우터는 원거리 절삭속도가 빠른 반면, 조각기는 단거리 절삭속도가 빠릅니다. 따라서 라우터는 대형가공에, 조각기는 미세 조작에 적합합니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 판재 표면 절삭 |
| 크기 | 소형 |
| 주요 용도 | 미세 조작, 소형 조각 |
방전(EDM)
방전 가공(EDM)은 스파크 가공, 와이어 연소, 침식이라고도 합니다. 전기의 양극과 음극이 부딪힐 때 일어나는 방전을 이용하여 재료의 형상을 조작합니다.
가공물은 전극 와이어 아래에 위치하며, 와이어에서 전기 방전을 방출하여 강렬한 열(화씨 21,000도)을 생성합니다. 이때 방전은 아주 작고 빠르게 일어나며, 가공 부분은 작은 입자로 녹거나 기화되어 제거되므로 정밀가공이 가능합니다.
방전 가공은 부품이나 공작물에 정밀한 미세 구멍, 슬롯, 각진 형상 등을 생성하는 데 사용됩니다. 대표적인 예로는 이동 수단의 기어가 있습니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 전기 방전 |
| 온도 | 화씨 21,000도 |
| 주요 용도 | 정밀 미세 구멍, 슬롯, 각진 형상 가공 |
드릴링
드릴링은 공작물을 고정하고 드릴, 리머, 탭 등의 공구를 회전시키며 원형 구멍을 뚫는 가공법입니다. 전동 드릴로 구멍을 뚫는 것을 생각하면 됩니다. 드릴링 기계에는 드릴링기와 탭핑기 외에도 공구 교환 장치가 장착된 CNC 기계인 머시닝센터(MCT)가 많이 사용됩니다.
드릴링의 유의사항으로는, 먼저 MCT 유형인 드릴링 기계의 가장 큰 공백 시간은 공구 교환 시 발생하므로 속도 향상을 위해 가공물 구멍 직경의 편차를 줄여야 합니다. 또한 깊은 구멍을 낼 경우 스텝피드 방식을 취해 칩 배출 문제를 피해야 합니다.
드릴링 머신은 일반적으로 대량 생산에 사용되며, 밀링과 선반에 이어 오늘날 가장 일반적인 유형의 CNC 기계입니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 회전 절삭 |
| 사용 공구 | 드릴, 리머, 탭 |
| 주요 용도 | 원형 구멍 가공, 대량 생산 |
플라즈마 절단기
플라즈마 절단기는 재료를 절단하는 기능이 밀링 기계와 유사하지만, 회전하는 엔드밀 대신 플라즈마 토치를 사용합니다. 플라즈마 토치는 최대 화씨 50,000도에 이르는 뜨거운 열로 재료를 녹여 절단합니다.
플라즈마 절단기를 사용하려면 절단할 재료가 전기 전도성을 가져야 합니다. 강철, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 등이 대표적입니다. 플라즈마 절단기는 주로 조선, 자동차 제조, 화학제조, 공업용 철강 건설 현장 등의 중공업에서 사용됩니다. 결과적으로 플라즈마 절단기로 가공된 제품은 크고 무겁습니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 플라즈마 토치 절단 |
| 온도 | 최대 화씨 50,000도 |
| 사용 재료 | 강철, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 |
| 주요 용도 | 중공업, 대형 구조물 절단 |
레이저 커팅기
레이저 커팅기는 플라즈마 절단기와 유사하며, 금속, 플라스틱, 견목을 절단하는 데 적합합니다. 레이저 커팅기의 레이저 빔은 재료를 가열한 후 녹이거나 기화시켜 절단합니다.
레이저 커팅기는 판재를 정확하게 절단하거나 조각할 수 있으며, 추가적인 마무리 공정이 필요 없는 모서리를 생성합니다. 따라서 레이저 커팅기는 부품 마킹에 주로 사용됩니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 레이저 빔 절단 |
| 사용 재료 | 금속, 플라스틱, 견목 |
| 주요 용도 | 정밀 절단, 부품 마킹 |
워터젯 절단기
워터젯 절단기는 고압의 물 분사를 사용하여 재료를 절단합니다. 플라즈마 절단기보다 비용이 많이 들지만, 레이저 커팅기보다는 저렴합니다. 단점으로는 절단 속도가 느리다는 것입니다.
워터젯 절단기는 플라스틱이나 알루미늄처럼 고온에 민감한 재료를 가공할 때 사용됩니다. 물에 연마 재료를 첨가하여 절단 효율을 높이기도 합니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 고압 물 분사 절단 |
| 사용 재료 | 플라스틱, 알루미늄, 온도 민감 재료 |
| 주요 용도 | 고온 민감 재료 절단, 정밀 절단 |
그라인더
그라인더는 연마 도구를 사용하여 제품을 매끄럽게 마무리하는 기계입니다. 엔진 부품과 같이 높은 정밀도가 필요한 제품 가공에 사용됩니다. 밀링이나 선반 기계로 표면 조도가 높은 제품을 만든 후 그라인더로 최종 마무리합니다.
그라인더에는 표면 그라인더, 롤 그라인더, 원통형 그라인더 등 다양한 유형이 있습니다. 연삭 도구는 도금 또는 유리화된 CBN, 다이아몬드 연삭 휠, 산화알루미늄 및 세라믹 혼합 연삭 휠 등이 있습니다.
주요 특징 및 사용 재료
| 특징 | 내용 |
| 가공 방식 | 연마 도구 사용 |
| 주요 용도 | 고정밀 제품 마무리 |
| 사용 연삭 도구 | CBN, 다이아몬드 연삭 휠, 산화알루미늄, 세라믹 혼합 연삭 휠 |
절단 작업은 재료의 소재, 두께, 쓰임새에 따라 각기 다른 기계를 사용해야 한다는 점이 제조 기계 분야의 흥미로운 지점입니다. 지금까지 '밀링, 선반 외 다양한 CNC 기계 종류'에 대해 알아보았습니다.
