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[제조백과] 금속 가공에서 절삭 가공과 다른 공정 결합하기

  • CNC가공
  • 공정유형
  • 3D프린팅
  • 압출
  • 다이캐스팅

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2023-05-15

목차

    금속 가공 산업에서 CNC(Computer Numerical Control) 가공은 높은 정밀도와 유연한 가공 과정으로 인해 필수적인 공정 중 하나로 자리 잡고 있습니다. CNC 가공만으로 모든 제조 요구사항을 충족시키는 것은 한계가 있을 수 있으며, 때로는 다른 가공 방식과의 결합을 통해 제품의 품질을 높이고 생산 효율성을 개선할 필요가 있습니다. 이번 포스팅에서는 금속 가공 분야에서 CNC 가공과 병행하여 사용될 수 있는 다양한 공정들에 대해 탐색해보고자 합니다.

     

    압출 + CNC 가공

    압출은 알루미늄, 아연, 구리 합금 등 각종 형상의 단면재, 각종 파이프나 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료를 강력한 압력으로 한 다이에 통과시켜 가공하는 방식입니다. 압출을 통해 연속 프로파일을 가진 길쭉한 성분이 생성되는데, 품질 표면 마감 및 복잡한 단면이 있는 기능적 구성 요소를 생산하는 효과적인 방법입니다. 원래 압출은 생산물의 형상이나 단면이 제한적인 한계가 있습니다. 하지만 CNC가공을 통해 복잡한 단면과 불규칙한 형상을 가진 부품의 생산이 가능해집니다. 일례로 알루미늄 6061, 알루미늄 6063과 같은 소재들은 가단성과 연성을 띠기 때문에 압출에 자주 사용되며 생산물은 대개 환봉 형태로 만들어져 CNC가공의 단골 소재로 쓰이고 있습니다.

     

    CNC 가공을 통해 미로와 같은 복잡한 무늬를 새겨넣은 알루미늄.

    다이캐스팅(압력 주조) + CNC 가공

    다이캐스팅은 금형에 금속을 녹여서 높은 압력으로 밀어 넣어 형상을 만드는 공법입니다. 이때 금속재질의 다이(금형)의 가공비용이 높게 들지만 대량생산에서 이점이 있어서 금속소재 제품의 대량생산에 일반적으로 사용됩니다.

    철강, 마그네슘 및 아연과 함께 알루미늄은 다이캐스팅에서 가장 인기있는 금속 중 하나이며 다이캐스트 알루미늄 부품은 일반적으로 표면 마감 및 치수 일관성이 뛰어납니다.

    이러한 장점은 복잡하고 정밀한CNC 가공과 결합될 때 더욱 극대화될 수 있습니다. 공작기계를 사용하여 컷을 추가함으로써 두 공정을 각각 단독으로 사용할 때보다 뛰어난 마감과 더 복잡한 형상 혹은 생산성 있는 부품을 만들 수 있습니다. 예를 들어 42mm홀이 있는 부품을 만들 때 40mm의 홀이 포함된 주조물을 42mm로 보링 가공하는 것이 더 효율적일 수 있습니다. 물론 기계 별 공작물 셋업 시간에 따른 변수를 고려해야 합니다.

    사실 주조만으로는 마감이나 정밀도가 고객사 요구사항을 충족하지 못해, 후가공을 필요로 하는 경우가 많은 점은 널리 알려진 사실로 이를 보완하기 위한 정밀주조를 이용하거나 다이캐스팅을 정밀화 하기위한 기술은 꾸준히 개발되고 있습니다.

     

    단조 + CNC 가공

    단조는 소성 가공의 일종으로 해머 등으로 금속 가공물을 두드려 원하는 형태로 성형하는 것을 말합니다. 주조 등 기타 가공 방식보다 충격에 강한 소재를 만들 수 있습니다.

    특히나 열간 단조 공정을 거치는 경우 치수 정밀도가 떨어지고 CNC 가공등을 통한 절삭이 필연적이며 냉간 단조의 경우에도 CNC가공이 필요한 경우가 발생할 수 있습니다.

     

    CNC 가공의 부족한 부분을 채우기 위한 3D 프린터와의 결합을 설명하는 검은색 기계.

    3D프린팅 + CNC가공

    적층가공의 대표주자인 3D프린팅과 절삭가공에 해당되는 CNC가공은 서로가 상반되는 가공방식인 만큼 상호보완의 여지가 있습니다. 타이트한 공차를 맞추기 위해 프린트물의 일부는 CNC 가공하는 것이 대표적입니다. 재료낭비를 최소화할 수 있다는 장점 또한 존재합니다.

    금속가공 분야에서 CNC가공과 다른 공정을 결합한다는 것은 대개 경제성 높게 만들어진 1차 가공물의 마감/정밀도 등을 높이는 효과가 있다고 이해할 수 있습니다. 물론, 개별 공정에 대한 이해와 기계 장비 보유 및 셋업 지식이 필요한 점을 고려할 때 공정 결합이 부담스럽게 느껴지는 것은 사실입니다. 하지만 경우에 따라서 비용을 절감하고 충분한 물성치를 뽑아 내기 위해 이러한 방안들도 존재한다는 사실은 명확히 인지해야 합니다.

    금속 가공 분야에서 CNC 가공과 다른 공정을 결합하는 접근 방식은 제조 산업의 혁신과 효율성 향상에 중대한 영향을 미칩니다. 이러한 결합은 복잡한 제품과 구성품의 제작을 가능하게 하며, 제조 공정의 유연성을 크게 향상시킵니다. CNC 가공의 정밀도와 자동화된 특성은 생산성을 극대화하는 반면, 전통적인 가공 방식이나 최신 제조 기술과의 통합은 제품의 설계부터 제작까지의 과정에서 창의성과 혁신을 촉진합니다.

    다양한 가공 기술의 결합은 다음과 같은 주요 이점을 제공합니다:

    1. 향상된 제품 품질: CNC 가공의 정밀도와 다른 공정의 특수 기능을 결합함으로써, 더 복잡하고 고성능의 제품을 제작할 수 있습니다. 이는 경쟁력 있는 제품 개발을 가능하게 합니다.

    2. 비용 효율성: 다양한 공정을 통합함으로써, 제조 비용을 절감하고, 자재 사용을 최적화할 수 있습니다. 이는 전체적인 생산 비용을 줄이는 데 기여합니다.

    3. 시간 절약: 여러 공정을 하나의 흐름으로 결합함으로써, 제작 시간을 단축하고 시장 출시 시간을 앞당길 수 있습니다. 이는 빠르게 변화하는 시장 요구에 신속하게 대응할 수 있게 합니다.

    4. 유연성과 적응성 향상: 다양한 공정의 결합은 제조업체가 다양한 재료와 복잡한 디자인에 적응할 수 있게 해줍니다. 이는 제품 포트폴리오를 다양화하고, 맞춤형 솔루션을 제공하는 능력을 향상시킵니다.

    제조 업계는 지속적으로 발전하고 있으며, CNC 가공과 다른 제조 공정의 결합은 이러한 발전을 주도하는 주요 요소 중 하나입니다. 이러한 통합 접근 방식은 제조업체가 현대적인 제조 도전 과제를 극복하고, 지속 가능하고 경쟁력 있는 제품을 시장에 제공할 수 있도록 지원합니다. 따라서, CNC 가공과 다른 공정을 효과적으로 결합하는 것은 제조 산업의 미래를 위한 필수적인 전략이 될 것입니다.

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