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[제조백과] 절삭 가공 시 고민해야 할 사항들

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2023-07-05

목차

    CNC(Computer Numerical Control) 가공 기술은 현대 제조업에서 빼놓을 수 없는 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 이 기술은 정밀한 부품 제작과 복잡한 형태의 제품을 높은 정확도로 가공할 수 있게 해주는 컴퓨터 기반의 공정입니다. CNC 가공은 프로그래밍된 데이터를 기반으로 자동으로 기계를 제어하여, 재료를 절삭하고 모양을 만들어내는 과정을 포함합니다. 이로 인해, 일련의 복잡한 작업들이 빠르고 효율적으로 수행될 수 있으며, 대량 생산에서도 일관된 품질을 유지할 수 있습니다.

    그러나 CNC 가공 과정은 단순히 컴퓨터에 데이터를 입력하고 기계가 알아서 모든 것을 처리하는 자동화된 과정이라고만 볼 수 없습니다. 실제로는 섬세한 사전 준비와 계획, 그리고 작업자의 깊은 이해와 판단이 필요한 다양한 요소들이 관련되어 있습니다. 이러한 사항들은 가공 품질, 효율성, 그리고 최종 제품의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 본문에서는 CNC 가공 과정에서의 중요한 결정 사항들과 이를 통해 발생할 수 있는 취약한 처리 과정을 자세히 살펴보고, 이러한 과정을 어떻게 관리하고 최적화할 수 있는지에 대해 알아보고자 합니다. 가공 속도, 도구 선택, 재료의 특성, 그리고 가공 경로 최적화와 같은 요소들은 CNC 가공의 성공을 좌우하는 결정적인 요소들입니다. 이러한 요소들을 효과적으로 관리함으로써, 고도로 정밀한 제품을 경제적이고 효율적으로 생산하는 것이 가능해집니다.

     

     

    CNC 가공 시 고려해야 할 사항 중 선반.

    CNC 가공 시 고려해야 할 사항 중 선반.

     

    CNC가공 고려해야 할 사항

    절삭 공구의 마모 정도와 수명 판단

    공구 날의 마모는 작업자가 직접 시각적/청각적/촉각적 정보를 활용하여 체크하는 것이 가장 보편적인 방법입니다. 공구의 재종, 절삭하는 공작물의 재료, 절삭 속도 등 공구 마모에 영향을 미치는 요소는 무수히 많기 때문에 마모 정도를 자동으로 예측하기란 어려운 일이기 때문입니다. 따라서 작업자들은 대부분 다음과 같은 방법으로 마모 정도를 파악하고 공구 교체할 때를 판단합니다.

     

    • 절삭 공구의 급작스러운 파손 발생
    • 손톱으로 긁어보기
    • 가공 중 소음 수준의 변화
    • 가공 중 칩 형상 또는 색상의 변화
    • 가공물의 표면 조도(거칠기)가 악화
    • 소비 전력 향상전력 증가 또는 진동 경향

     

    다양한 CNC 기계의 커터, 절삭 공구의 나열.

    다양한 CNC 기계의 커터, 절삭 공구의 나열.

     

    가공물 재료에 따라 어떤 공구를 이용할지

    공구의 마모 정도를 고려하여 교체할 때를 결정하는 것도, 작업자의 몫이지만 가공할 재료에 따라 어떤 공구를 이용할지도 작업자가 신중해야 할 영역입니다. 처리 과정에서 적절한 공구 선택은 기계 작동 효율성과 품질에 큰 영향을 미치므로 매우 중요하기 때문입니다. 절삭공구는 재종에 따라 가공범위가 다르므로, 각각의 특성을 고려하여 최적의 절삭공구를 선택하여야 합니다.

    이때 절삭 공구 선택에 주관적 판단이 들어가는 이유는, 절삭 공구들은 각각 재종이 다르더라도 작업 조건과 용도가 겹치는 경우가 많기 때문입니다. 조건과 용도가 맞는다면 어떤 공구를 사용하더라도 작업은 완수되지만, 그중 어떤 공구를 사용하여 가공할지는 작업자 본인의 스타일, 공구별 마모 정도, 비용 등 복합적인 요소들을 고려하여 선택하게 됩니다.

     

    CNC 가공에서 핵심적인 역할을 하고 있는 툴패스의 활용 설명을 위한 컴퓨터 화면.

    CNC 가공에서 핵심적인 역할을 하고 있는 툴패스의 활용 설명을 위한 컴퓨터 화면.

     

    툴 패스(Tool path)를 어떻게 효율적으로 조정할지

    CAD에서 도면을 완성했다면 CAM을 통해 도면을 공작기계로 입력하기 위한 프로그램을 작성해야 합니다. 이때 CAM에서 툴 패스를툴패스를 생성하는데요, 경로 중복은 비효율적인 비용을 초래하므로 공구의 불필요한 위치 결정 오차를 줄이고 공정을 최적화하는 것이 중요합니다.

    물론 프로그램에 데이터를 입력하면 기본적인 툴 패스는툴패스는 자동으로 생성되지만, 툴 패스생성되지만 툴 패스 생성 시 어떻게 프로그래밍하는지, 어떤 CAM 프로그램을 이용하는지, 툴 패스툴패스 생성 후 툴 패스툴패스 보정 및 편집 프로그램을 사용하는지 등에 따라 툴 패스는툴패스는 달라집니다. 즉, 툴 패스툴패스 생성 또한 작업자의 작업 방법 및 니즈(도구 변경 최소화 등)에 따라 달라질 수 있으므로 작업 시 충분한 고민이 필요한 것입니다.

     

    얇은 벽 제품을 가공하는 방법 중에 하나로 소개되고 있는 레이저 커팅.

    얇은 벽 제품을 가공하는 방법 중에 하나로 소개되고 있는 레이저 커팅.

     

    얇은 벽 제품을 어떤 공정으로 가공할 것인지

    얇은 벽 제품은 경량, 깔끔한 외관이 특징이므로 항공 우주 산업 등에서 많이 사용됩니다. 두께가 얇은 만큼 제작 과정에서 왜곡, 채터링 되는 경향이 있어 제작이 특히나 어려운데요, 이를 해결하기 위해 제품 요구 사항에 따라 여러 절차로 나눌 수 있습니다. 얇은 벽 제작 시 발생할 수 있는 문제들을 방지하기 위해서는 저속 회전, 느린 이송, 적은 양이여야 합니다.

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