절삭가공 방식 선택 개요
컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템을 통해 부품을 제작하는 방식은 높은 정확도와 정밀도를 제공합니다. 이로 인해 모든 부품을 CNC 가공으로 제작한다면 제품의 질은 일관되게 향상될 것입니다. 하지만 CNC 절삭가공이 다이캐스팅 등 다른 양산 공정과 비교했을 때 생산 단가 면에서는 불리할 수 있습니다. 이는 CNC 가공이 고정밀도와 복잡한 형상을 처리하는 데 특화된 기술이기 때문입니다. 따라서 수량이 적거나 수작업이 더 효율적인 부품까지 모두 CNC로 제작할 필요는 없습니다.
범용 가공으로도 충분히 제작 가능한 부품은 CNC가 아닌 다른 공정을 선택하는 것이 비용 절감에 유리합니다. 다시 말해, CNC 가공은 주로 복잡한 형상을 가지며 일반 공작 기계로는 처리하기 어려운 부품을 제작할 때 사용됩니다. 그렇다면 CNC 가공을 사용하기에 적합한 형상은 무엇일까요? 각각의 형상에 따라 어떤 CNC 가공 방식을 사용하는 것이 가장 효율적일까요? 이번 글에서는 다양한 가공 방식과 기계, 축의 종류를 기반으로 가공하고자 하는 형상과 난이도에 따른 적절한 CNC 가공 방식에 대해 알아보겠습니다.
재료의 형태에 따른 가공 방식
가공하고자 하는 부품의 도면을 확인했다면, 해당 부품을 제작하기 위해 어떤 재료를 사용할지 결정해야 합니다. 가공에 사용되는 재료는 크게 각재, 판재, 봉재로 나뉘며, 가공물의 형상에 따라 가장 효율적인 재료를 선택해야 합니다. 각 형태에 따른 일반적인 CNC 가공 방식은 다음과 같습니다.
각재
각재는 정사각형, 직사각형 단면 또는 그와 유사한 단면을 갖는 재료를 의미합니다. 이러한 각재는 주로 밀링으로 가공합니다. 밀링은 회전하는 절삭 공구를 사용해 재료의 표면을 삭제하는 방식이므로 두께가 있는 재료를 가공하기에 적합합니다.
판재
판재는 판 형태의 재료를 의미하며, 밀링 가공, 레이저/플라즈마 가공, 워터젯 방식 등으로 가공할 수 있습니다. 레이저 가공은 고출력 레이저 빔을 사용하여 판재를 절단하고, 워터젯 가공은 고압의 물과 연마제를 통해 판재를 절단하는 방식입니다. 이들 방식은 회전하는 공구를 사용하지 않기 때문에 절단 가능한 두께의 한계가 있어 얇고 평평한 형태의 재료를 가공하는 데 적합합니다.
봉재
봉재는 원기둥 형태의 재료를 의미하며, 주로 선반, 밀링, 드릴링으로 가공할 수 있습니다. 선반 가공은 고정된 공구에 대해 봉재를 회전시키며 표면을 절삭하는 방식으로, 좌우대칭의 원통형 부품을 제작할 때 유리합니다. 드릴링 가공은 공작물을 고정하고 드릴이나 리머 등의 공구를 회전시켜 원형 구멍을 뚫거나 자리를 내는 방식입니다. 봉재와 같이 표면이 곡선인 경우, 수동 드릴링 작업 시 오류 발생 가능성이 높아 CNC 드릴링이 더 효율적입니다.
가공 형상의 난이도에 따른 가공 방식
가공의 난이도는 절대적인 기준이 없지만, 숙련된 작업자가 도면을 보고 직관적으로 판단할 수 있는 경우가 많습니다. 주로 가공에 필요한 비용과 시간을 고려해 난이도를 판단하며, 난이도에 따라 필요한 가공법이 달라집니다.
단순 가공품
단순 가공은 가공물의 형상이 단순하고 가공 공정이 적은 경우를 말합니다. 범용 공작기계를 통한 수작업이 더 효율적인 단순 형상의 경우, 수작업이 바람직합니다. 그러나 사람이 하기에 힘든 작업이거나 대량 생산이 필요한 경우, CNC 기계를 사용하는 것이 효율적입니다. 단순 가공품은 주로 선반, 드릴링, 절단 기계의 단일 공정으로 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 판재를 원하는 라인에 따라 절단하거나 구멍을 내는 것이 대표적인 단순 가공입니다.
복잡 가공품
복잡 가공은 가공물의 형상이 복잡하고 공정이 많은 경우를 의미합니다. 3D 형상, 곡면형, 연성이 낮은 소재의 가공물이 이에 해당합니다. 복잡한 가공품은 주로 5축 가공, CNC 3D 프린팅, 방전(EDM) 가공 등으로 제작됩니다. 예를 들어, 자동차 부품은 5축 가공을 통해 제작되는 경우가 많습니다. 복잡 형상 가공 시에는 저렴한 방식으로 제작 가능한 도면을 오버 스펙인 가공법으로 선택하지 않도록 주의해야 합니다. 이는 비용과 시간 측면에서 적절하지 않은 가공법을 선택할 가능성을 줄이기 위해 중요합니다. 복잡 가공품의 경우 최적의 비용과 시간을 소요하는 가공법을 찾는 것이 중요합니다.
정밀 가공품
정밀 가공은 가공물의 치수와 형상이 정밀하게 요구되는 경우를 의미합니다. 정밀 가공은 선반, 밀링, 연삭(표면) 가공 등을 통해 실현되며, 항공기 부품, 의료 보철물 및 기기 등이 해당합니다. 크기가 작고 정교함이 중요한 시계 부품도 정밀 가공의 좋은 예시이며, 연삭 가공 방식으로 제작될 수 있습니다.
대형 가공품
대형 가공은 가공물의 크기가 큰 경우를 의미합니다. 항공기, 자동차, 선박 등 대형 기계에 들어가는 부품을 제작할 때 주로 대형 가공을 사용합니다. 대형 부품은 일반적으로 무겁고 다루기 어려워 수작업으로 가공하기 어렵습니다. 대형 부품을 다룰 수 있는 대형 CNC 기계는 따로 존재하며, 대형 선반, 대형 밀링, 대형 절단기 등이 그 예입니다.
