평평했던 판이 가공을 마친 뒤 휘어 있다면, 무엇이 달라진 걸까요?
얇은 판 형태의 부품은 원하는 두께와 크기로 만드는 것만큼, 가공 후에도 형상이 유지되는지가 중요합니다. 가공 중의 떨림과 휨이 완성품의 치수와 표면, 조립 상태에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.
지난 [제작 첫걸음 : 한 걸음 더 #03]에서는 구멍과 홈을 가공할 때 공구의 굵기·길이와 접근 공간을 살펴보았습니다. 이번에는 얇은 형상이 가공하기 까다로운 이유와 실제 부품에 나타나는 차이, 제작 전에 검토할 점을 알아보겠습니다.
얇은 형상은 왜 가공하기 까다로울까요?
두께뿐 아니라 전체 크기와 부분적으로 얇게 남는 곳도 함께 봐야 합니다
얇은 형상은 힘을 받았을 때 변형에 버티는 정도, 즉 '강성'이 낮습니다. 같은 소재와 크기라면 얇은 판이 두꺼운 판보다 쉽게 휘고, 소재 자체가 강하더라도 가공 중 형상을 유지하기 어려울 수 있습니다. 공구가 누르는 힘은 그대로인데, 그 힘을 버틸 단면이 줄어들기 때문입니다.
두께가 같아도 판을 받쳐주는 지점 사이가 넓으면 그 사이가 힘을 받아 쉽게 변형됩니다. 같은 두께라도 작은 판보다 넓은 판이 가운데에서 더 크게 휘는 것과 같은 원리입니다. 넓게 펼쳐진 얇은 판이라면 두께와 함께 어느 부분을 받쳐줄 수 있는지도 살펴봐야 합니다.
부품 전체가 얇지 않아도 주의할 곳이 있습니다. 예를들어, 두께 3mm인 판에 깊이 2.5mm의 홈을 내면 홈 아래에는 0.5mm만 남습니다. 전체 두께는 충분해 보여도 이 바닥 부분은 변형에 약할 수 있어 남는 두께와 함께 홈의 폭과 면적도 확인해야 합니다.
떨림과 휨은 실제 부품에 어떤 차이를 만들까요?
가공 중 변형은 치수와 표면에, 가공 후 휘어짐은 조립에 영향을 줄 수 있습니다
① 판이 밀리면 깎이는 양이 달라집니다
공구가 소재를 깎는 힘인 '절삭력'에 판이 밀려나면 계획한 만큼 깎이지 않을 수 있습니다. 받쳐주는 곳에서 먼 부분일수록 더 크게 밀리기 쉽습니다. 위치마다 밀리는 정도가 다르면 도면에서는 일정한 두께나 홈 깊이도 실제 부품에서는 차이가 날 수 있습니다.
② 판이 떨리면 표면에 흔적이 남습니다
판이 반복해서 떨리면 공구와 소재가 닿는 상태가 계속 바뀌면서, 가공면에 규칙적인 무늬가 남거나 표면이 거칠어질 수 있습니다. 다만 정상적인 가공에서도 공구 자국은 남을 수 있기 때문에, 모든 흔적이 떨림 때문인 것은 아닙니다.
③ 가공 후 휘면 조립면에 틈이 생깁니다
소재 안에는 외부 힘이 없어도 남아 있는 '잔류응력'이 있습니다. 소재 일부를 깎아내면 이 힘의 균형이 바뀌어 판이 휘기도 합니다. 그래서 가공 전에는 평평했던 판도 가공을 마친 뒤 모양이 달라질 수 있습니다.
휜 판은 두께가 맞더라도 다른 부품과 맞댔을 때 틈이 생길 수 있습니다. 고르게 맞닿아야 하는 조립면이나 밀봉면이라면 기능에도 영향을 줍니다. 두께 치수가 맞는지와 판 전체가 평평한지를 따로 확인해야 하는 이유입니다.
얇은 형상을 제작할 때는 무엇을 검토할까요?
설계와 도면에서 변형에 대비하고, 형상에 맞는 공정을 고릅니다
형상으로 강성을 보완할 수 있습니다
변형을 줄이는 가장 직접적인 방법은 두께를 늘리는 것입니다. 두께를 늘리기 어렵다면 얇은 면에 리브를 더하거나, 넓은 포켓 가장자리에 테두리를 남겨 판을 받쳐줄 수 있습니다. 리브는 얇은 면을 따라 세운 보강용 벽으로, 판 전체를 두껍게 하지 않고도 휘는 것을 줄여 줍니다. 홈 아래 바닥이 얇다면 홈을 여러 칸으로 나누거나 깊이를 줄이는 방법도 있습니다.
지켜야 할 형상은 도면에 표시합니다
두께 치수만 적힌 도면으로는 판이 얼마나 평평해야 하는지 알기 어렵습니다. 조립면이나 밀봉면처럼 평평해야 하는 면이 있다면 도면에 평탄도 공차를 표시하는 것이 좋습니다. 평탄도 공차는 기하공차의 하나로, 면이 완전한 평면에서 벗어나도 되는 범위를 나타냅니다.
두께가 같아도 형상에 따라 제작 방법이 달라집니다
제작 가능 여부도 두께 하나로 정해지지 않습니다. 실제로 바로발주에 알루미늄 소재로 두께 0.16mm 제품을 제작할 수 있는지 문의한 사례가 있습니다.
이런 문의에서는 두께와 함께 제품의 전체 크기와 형상도 살펴봐야 합니다. 원하는 두께의 판재를 외곽 모양대로 자르는 작업과, 두꺼운 소재의 표면을 깎거나 홈을 만드는 작업은 제작 과정이 다르기 때문입니다.
일정한 두께의 판재에 외곽과 관통 구멍만 만드는 제품이라면 레이저 절단을 검토할 수 있습니다. 반면 표면의 두께를 줄이거나 깊이가 정해진 홈과 단차를 만들어야 한다면 밀링과 같은 절삭가공을 검토합니다.
즉, 완성품의 두께가 같더라도 필요한 형상에 따라 제작 방법이 달라지는 것입니다.
얇은 판의 제작은 두께를 맞추는 데서 끝나지 않습니다. 변형되기 쉬운 부분을 살펴보고, 형상에 맞는 공정과 가공 후 치수, 조립 상태까지 고려해야 합니다.
얇은 판이나 홈 아래에 남는 두께가 고민된다면 아래 이미지를 클릭해 바로발주에 도면을 전달해 주세요. 제품의 용도와 조립 조건을 함께 알려주시면 제작 가능 여부와 적합한 가공 방법을 안내해 드립니다🔍⚡
