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[제조백과] 절삭 공작기계에 대해 궁금하다면?

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2023-07-05

목차

    CNC 공작기계에 대해 궁금하다면? 

    절삭 공작 기계(CNC)란

    cnc 공작기계는 기존의 공작기계에 cnc 기능이 합쳐진 형태를 말합니다. 그러면 cnc와 공작기계는 각각 어떤 의미일까요?

    cnc는 computer numercal control로 직역하면 컴퓨터 숫자 제어입니다. 간단히 말해 사전에 컴퓨터에서 프로그래밍된 컴퓨터 소프트웨어가, 공장 도구 및 기계의 움직임을 자동으로 제어하는 것을 말합니다.

    공작기계는 기계를 만드는 기계로 흔히 마더 머신이라고도 불립니다. 즉 cnc 공작기계는 기존의 NC 공작기계에 CNC 기능을 추가한 형태를 말합니다.

    그러면 어떤 요인들이 작용해서 CNC 공작기계가 트렌드가 되었을까요?

     

    CNC 공작기계가 트렌드가 된 요인

    • 컴퓨터 기술 발전: 현대 시대에 접어들며 컴퓨터 기술의 급속한 발전으로 인해 자동화 시스템이 개발되었고, 따라서 기계의 정교한 제어가 가능하게 되었습니다.
    • 자동화의 필요성: 산업 혁명 이후 제조업 분야에서 대량생산에 발맞춰 비용 절감을 위해 자동화 시스템에 관심을 갖게 되었습니다. 따라서 CNC를 이용하여 사람의 개입은 최소화하고, 많은 물품을 정확하게 효율적으로 생산하게 되었습니다.
    • 고급 가공 기술 요구: 기술 발전이 이루어지며 정교한 형상 및 복잡한 가공을 요구함에 따라 CNC 시스템의 필요성이 대두되었습니다.
    • 생산성 향상과 경제성: 자동화와 컴퓨터의 활용을 통해 생산성을 향상시키는 CNC 공작기계는 제조업체에게 경제적 이점을 제공하며 이는 산업 내 경쟁력 향상을 이끌었습니다.

     

    지금까지 CNC 공작기계의 의미와 NC 공작기계에서 CNC 공작기계가 트렌드가 된 사회적 및 역사적 배경을 알아보았는데요,

    본격적으로 CNC 공작기계는 어떤 특징을 가지고 있는지 알아보겠습니다.

     

     

    CNC 공작 기계의 특징

    절삭 공작 기계의 특징

     

    • 자동화된 운전:기존 공작기계와는 달리 컴퓨터 프로그래밍을 기반으로 하기 때문에 사람의 개입은 최소화되며 따라서 높은 가공 정밀도와 안정적인 가공 품질을 제공합니다.
    • 정밀성과 반복성: 컴퓨터 제어 시스템은 사람이 수행하기 힘든 정교한 움직임 및 일관된 결과를 보장합니다
    • 다중 작업 및 다축 가공: CNC 공작기계는 여러 가공 도구와 축을 사용하여 동시에 여러 작업을 처리할 수 있습니다. 축의 개수에 따라 2축~5축 등으로 종류가 나뉩니다. 이는 생산성을 향상시키고, 작업 시간을 단축시킵니다.
    • 유연성과 다양성: CNC 공작기계는 다양한 재료와 형상에 대해 가공이 가능합니다. 따라서 다양한 작업을 수행 가능하며 가공 부품이 변경될 시 CNC 프로그램만 변경하면 되므로 생산 준비 시간까지 절약할 수 있습니다.
    • 프로그래밍 가능성: CNC 공작기계는 가공 작업에 있어서 프로그램을 작성하고 저장할 수 있으며, 필요에 따라 수정 및 재사용이 가능합니다. 이로 인해 생산과정의 효율성은 상승하게 되고, 작업자의 노동 강도 역시 줄어들게 됩니다.
    • 모니터링 및 제어: CNC 공작기계는 작업자가 작업 현황을 실시간으로 모니터링할 수 있으며 제어가 가능합니다. 센서와 모니터링 시스템을 통해 작업과정에서 문제가 발생할 경우 자동으로 중단이 가능합니다.
    • 높은 기술적 요구사항:작업자의 품질 요구 사항은 낮은 반면에 보수 인력에 대한 기술적 요구 사항은 상대적으로 높습니다.
    • 높은 신뢰성: 기존의 NC 공작기계와 달리 CNC 공작기계로 가동된 부품 프로파일은 가공 주기가 길며 평균 무고장 시간이 20000 시간이어야 합니다. 이를 위해서는 시스템을 설계할 때 보다 엄격한 절차가 요구되게 됩니다.

     

    간단하게 표현하면 CNC 공작기계를 이용하여 가공 작업을 효율적이고 정밀하게 실행할 수 있게 됩니다. 

    이를 통해 기존 NC 공작기계를 사용할 경우보다 상대적으로 생산성 향상과 품질 향상을 도모하는데 큰 역할을 할 수 있는 특징이 있습니다.

    공작기계에도 종류가 존재하는데요 많은 종류가 있지만 오늘은 크게 밀링과 선반에 대해 알아보겠습니다.

    공작기계의 종류에 밀링과 선반이 존재하는 것처럼 CNC 공작기계도 CNC 밀링과 CNC 선반으로 나뉘겠죠?

    밀링은 공작물은 고정되고 공구가 회전하여 고정된 공구가 작업을 하는 방식을 의미합니다. 

     

    CNC 밀링과 CNC 선반을 비교해 보겠습니다.

    CNC 밀링 VS CNC 선반

    절삭 밀링과 절삭 선반의 차이점

    CNC 밀링 역시 일반적인 밀링 방식과 마찬가지로 회전하는 공구가 고정된 공작물의 표면을 절삭하는 방식입니다. 특징으로 다축 가공, 복잡한 형상 가공, 다양한 재료의 가공이 가능합니다. 다시 말해 자동차의 부품부터 시작하여 전자부품, 금형 부품 등 대부분 형태의 부품을 CNC 밀링 방식으로 생산 가능합니다. 또한 회전축의 개수를 기준으로 회전축의 개수가 늘어날 때마다 복잡한 형상 가공이 가능합니다.

    CNC 선반도 마찬가지로 일반적인 선반 방식처럼 회전하는 공작물을 고정된 공구가 작업을 하는 방식입니다. 원통형 작업물 또는 대칭 형태의 작업물에 적합하며 자동으로 공구 교체가 가능합니다. 또한 긴 작업물을 가공하는데 효과적입니다. 이외에도 빠른 작업 속도를 가지고 있기 때문에 생산 단가가 저렴하다는 특징이 있습니다.

    하지만 CNC 밀링은 복잡한 내부 구조를 가지고 있어 외부 형상 가공에 적합하며 내부 구조나 복잡한 공간에 대한 가공은 제한적일 수 있습니다.이외에도 큰 작업물을 처리하는데 제약이 존재합니다. CNC 밀링 기계는 비교적 크기가 크고 복잡한 기계이기 때문에, 설치에 큰 공간을 요구하며 가격이 비싸 초기 투자 비용이 높다는 한계점이 존재합니다.

    CNC 선반 역시도 회전하는 작업물을 가공하는 특성상, 3차원 형상을 가공하는 데 있어 한계가 존재합니다. 또한 작업물을 회전축에 고정하고 가공하기 때문에, 작업물 크기에 제약이 존재합니다. 이외에도 비대칭 형태나 비 평면 형태의 가공이 어려울 수 있다는 한계가 있습니다.

    자동화 시대에 접어들며 CNC가 산업에서 차지하는 중요도 역시, 커지고 있는 만큼 두 방식의 특징과 차이점을 명확히 인식하여 CNC 공작기계를 사용할 필요가 있습니다.

     

     

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