CNC · 정밀 가공

시제품 하나가 급한데 금형을 짤 여유도 예산도 없다면, 현장에서 가장 먼저 떠올리는 답이 CNC 가공입니다. CNC(Computer Numerical Control) 가공은 컴퓨터가 공작기계의 절삭 공구 경로를 수치(코드)로 제어하는 방식입니다. 소재 덩어리에서 불필요한 부분을 깎아내며 형상을 만드는 절삭(subtractive) 제조 공정입니다. 사출·주조처럼 틀(금형)을 먼저 만들 필요가 없어 도면만 있으면 1개부터 바로 가공할 수 있습니다.

같은 프로그램으로 반복하면 치수가 그대로 재현되기 때문에, 시제품 검증에서 시작해 정밀 부품 양산까지 같은 도면으로 이어갈 수 있습니다. 금속은 물론 엔지니어링 플라스틱까지 폭넓게 다룰 수 있습니다.

가공물의 형상에 따라 적합한 방식이 달라집니다. 견적 화면의 가공 방식 선택지 기준으로 공구가 회전하는 CNC 밀링, 공작물이 회전하는 CNC 선반(선삭), 두 방식을 한 셋업으로 처리하는 복합(밀링+선반)이 있고, 특수 형상에는 전기 방전을 쓰는 와이어 방전이 더해집니다.

방식별 원리와 설계 규칙은 전용 페이지에서 깊게 다룹니다. CNC 밀링, CNC 선반(선삭), 복합(밀링+선반) 페이지를 참고하세요.

밀링·MCT는 동시에 제어하는 축 수에 따라 가공 가능한 형상과 셋업(고정) 횟수가 달라집니다. 축이 많을수록 한 번의 고정으로 여러 면을 가공해 정밀도와 생산성이 올라갑니다.

밀링 가공은 형상 목적에 따라 몇 가지 절삭 공법으로 나뉘며, 도면 형상을 이 공법 관점으로 이해하면 왜 특정 부위의 가공 시간이 더 걸리는지 예측할 수 있습니다.

• 포켓 가공(Pocket milling): 사방이 막힌 캐비티를 파내는 가공입니다. 깊이와 코너 반경이 가공 시간에 큰 영향을 줍니다.
• 램핑(Ramping): 공구가 경사로 진입하며 절삭하는 방식입니다. 수직 진입보다 공구 수명에 유리합니다.
• 3D 프로파일 밀링: 곡면·비정형 형상을 등고선 형태로 가공합니다(임펠러·금형 등).
• 슬롯 가공(Slot milling): 좁은 홈을 파내는 가공입니다.
• 페이스 밀링(Face milling): 넓은 평면을 빠르게 다듬는 가공입니다.
• 숄더 밀링(Shoulder milling): 단차와 수직 벽면을 가공합니다.

• 엔드밀(플랫 · 볼 · 불노즈): 각각 평면, 곡면, 곡면+평면 혼합 형상에 사용합니다.
• 드릴: 홀(구멍) 가공 전용입니다.
• 슬롯 커터: 좁고 정밀한 홈을 가공합니다.
• 탭: 나사산을 가공합니다.
• 페이스 밀 커터: 넓은 평면을 고속으로 가공합니다.

표준 CNC 가공 공차는 대략 ±0.05mm이며, 밀링·선반으로 조건을 맞추면 ±0.01mm까지, 연삭·래핑을 더하면 ±0.005mm 이하까지 좁혀지는 경우도 있습니다. 달성 가능한 공차는 형상·소재·설비에 따라 오차가 있을 수 있어 도면 검토 단계에서 확정되며, 공차를 좁힐수록 이송 속도가 느려지고 검사 공정이 추가되어 비용과 납기가 늘어납니다.

도면에 공차 지시가 없을 때 적용되는 무지시 일반공차는 KS B ISO 2768-1(=ISO 2768-1)을 따릅니다. 실무에서는 -f(정밀)나 -m(중간) 등급을 기본으로 지정하는 경우가 많으며, 어떤 등급을 적용할지 도면 표제란에 적어 두면 해석 차이가 없습니다. 아래는 선형 치수의 등급별 허용편차입니다.

가공 직후 표면조도는 소재와 공정에 따라 보통 Ra 0.8~3.2μm 범위이며, 가공 그대로(as-machined) 상태의 기본값은 약 Ra 3.2μm입니다. 실제 조도는 공구·절삭 조건에 따라 이 범위를 벗어날 수도 있으니, 조도가 중요한 면은 도면에 요구 조도를 지정해 주세요. 더 매끄러운 면이 필요하면 추가 공정이 들어가 비용이 올라갑니다. 표면처리는 치수에 미치는 영향이 서로 다르므로, 끼워맞춤 부위는 처리 전/후 중 어느 시점 기준인지 도면에 명시해야 합니다.

CNC로 가공하는 소재는 크게 금속과 엔지니어링 플라스틱입니다. 소재마다 가공성과 상대 단가가 달라 부품의 요구 물성과 예산에 맞춰 선택합니다. 소재별 상세 물성·가공 조건은 소재 솔루션 페이지에서 확인할 수 있습니다.

• 알루미늄: 6061-T6(범용 · 가공성 우수) · 7075-T6(고강도 · 항공/치공구) · 5083(내식 · 용접성) · 6063(압출재) · 2024-T3(고강도 · 항공)
• 스테인리스강: SUS304(범용 내식) · SUS316(고내식 · 해양/의료) · SUS303(쾌삭 · 나사가공용) · SUS420J2(경도 · 칼날/샤프트) · SUS17-4PH(석출경화 · 고강도)
• 탄소강 · 합금강: SS400(일반구조용 압연강) · S45C(범용 기계구조용) · SCM440(크롬몰리브덴 · 고강도 축류)
• 공구강: 금형·지그 제작용 STD11(=D2급) · SKD61(=H13급)
• 비철금속: 황동 C3604(쾌삭성 우수) · 동 C1100(전기전도) · 티타늄 Ti-6Al-4V(경량 고강도)
• 엔지니어링 플라스틱: POM(델린 · 저마찰 · 치수안정) · MC나일론(내마모) · PEEK(내열 · 내화학 · 금속 대체) · PC(투명 · 내충격) · ABS(시제품용)

가공비 견적이 예상보다 높게 나왔다면 설계 단계부터 다시 볼 차례입니다. 포켓 깊이나 벽 두께 같은 몇 가지 기준을 맞추면 비용과 납기를 줄이는 데 도움이 되는데, 아래 수치는 일반적으로 통용되는 설계 권장 기준이며 형상·소재에 따라 적용 여지가 달라질 수 있습니다.

• 공차: 필요 이상으로 좁게 잡을 때 원가가 가장 크게 뜁니다. 끼워맞춤·실링·정렬 등 기능상 필요한 부위에만 정밀 공차를 지정하고, 나머지는 KS B ISO 2768 일반공차로 두세요.
• 내부 코너 반경(R): 포켓 깊이의 최소 1/3 이상으로 설계해 주세요. 예를 들어 깊이 12mm 포켓이면 R 5mm 이상입니다. 더 큰 공구로 빠르게 가공할 수 있어 비용이 내려갑니다.
• 벽 두께: 금속은 0.8mm 이상(최소 약 0.5mm), 플라스틱은 1.5mm 이상(최소 약 1.0mm)을 권장합니다. 벽이 얇으면 가공 중에 떨리거나 클램핑 힘에 눌려 휘고, 열처리를 거치면 뒤틀리기까지 합니다.
• 포켓/캐비티 깊이: 폭(XY 짧은 변)의 4배 이내로 잡아 주세요. 깊어질수록 공구 강성이 떨어져 채터와 공차 흔들림이 커집니다.
• 홀 깊이: 지름의 4배 이내가 경제적인 편입니다(최대 10배까지 가능하나 고가). 지름은 표준 드릴 사이즈 계열에 맞추면 비용이 줄어듭니다.
• 나사(탭): 길이는 홀 지름의 3배 이내로 유지하는 것이 일반적입니다. 탭 파손 위험 때문에 M2 미만의 작은 나사는 피하는 편이 안전합니다.
• 언더컷(T슬롯 · 더브테일 등): 폭은 3~40mm 범위로 설계하고, 전용 공구가 접근할 여유 공간을 주변에 확보해 주세요. 깊이가 폭의 2배를 넘으면 5축 가공·방전(EDM)·분할 조립을 검토하는 것이 좋습니다.
• 문자: 각인이 필요하면 양각보다 음각을, 산세리프 서체를 사용하세요.

가공비는 대략 '기계 가동시간 × 시간당 장비 요율'에 원소재비, 셋업비, 후처리·마감비를 더한 값으로 근사할 수 있습니다. 실제 견적은 아래 요인들에 따라 이 값이 달라집니다.

• 공차·표면조도: 비용에 가장 먼저, 가장 크게 영향을 줍니다. 공차는 비례가 아니라 비선형적으로 비용에 영향을 주는 경향이 있어, 표준 공차(±0.05mm)에서 정밀 공차(±0.01mm 이하)로 좁히면 부위에 따라 비용이 수 배 이상 뛸 수 있습니다(이송 감속 + 검사 공정 추가). 정확한 배수는 형상·소재·설비마다 달라 참고용입니다.
• 형상 복잡도·셋업 횟수: 다면 재고정이 많을수록 시간이 늘어납니다. 5축 1회 셋업이 유리한 경우가 많습니다.
• 소재: 알루미늄은 저렴한 편, 티타늄·인코넬 등 특수 금속은 단가가 크게 오릅니다.
• 표면처리: 아노다이징·도금·도색 등 후처리 옵션.
• 수량: 수량이 늘수록 개당 단가가 내려갑니다.

수량 경제성도 확인해 볼 만합니다. 프로그래밍·셋업 비용이 수량에 분산되는 구조라 수량을 묶으면 개당 단가가 내려가는 경우가 많고, 수량이 커질수록 그 폭도 커지는 경향이 있습니다. 소량을 반복 발주하고 있다면 수량을 모아 주문하는 편이 유리할 수 있습니다.

아래 항목을 미리 준비하면 첫 견적부터 정확한 가격·납기를 받을 수 있고, 반려·재요청으로 인한 지연을 줄일 수 있습니다.

• 3D 도면(STEP·STP 권장, 2D·PDF도 가능)
• 필요 소재와 등급(예: 6061-T6, SUS304)
• 생산 수량(시제품 1개인지, 반복 양산인지)
• 도면에 지시된 공차(없으면 KS B ISO 2768 일반공차 적용)
• 표면처리 요구사항(무처리 · 아노다이징 · 도장 등)
• 필요 납기와 검사성적서 · 측정성적서 필요 여부

여러 업체 중에서 가공 파트너를 선정하시는 경우라면 아래 항목을 함께 확인하는 것이 좋습니다.

• 전문성·이력: 유사 부품 가공 경험과 납품 이력이 있는지
• 검수·대응 체계: 출고 전 검수와 문제 발생 시 처리 절차가 갖춰져 있는지
• 소재 조달력: 필요한 소재·등급을 안정적으로 확보할 수 있는지
• 생산 유연성: 수량 변동이나 긴급 발주에도 대응 가능한지
• 가격 투명성: 공정·소재·수량별 견적 산출 기준이 명확하게 공개되는지

가공 후 치수는 요구 공차에 따라 캘리퍼·마이크로미터·3차원 측정기(CMM)로 검증합니다. 검사성적서·측정성적서가 필요하면 발주 시 요청하세요. 국내 도면은 KS 규격(예: KS B ISO 2768 일반공차, KS 표면거칠기 표기)을 기준으로 판독합니다.