CNC 가공 기술이란 무엇일까요? 간단히 말해, 컴퓨터 프로그램을 사용하여 공작 기계를 제어하여 공작물을 가공하는 기술을 말합니다. 높은 정밀도, 우수한 반복성, 그리고 빠른 가공 속도라는 장점이 있습니다. CNC 가공은 항공우주, 디지털 전자, 방위 기술, 자동차, 의료 장비 제조 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
하지만 생산 및 가공 과정에서 CNC 기계공들에게는 여전히 몇 가지 골칫거리가 있습니다. 예를 들어, 날카로운 공작물 안쪽 모서리를 어떻게 효율적으로 가공할 수 있을까요? 이어서 이 글에서는 날카로운 안쪽 모서리의 CNC 가공과 관련된 문제점들을 자세히 살펴보겠습니다.
목차
날카로운 안쪽 모서리의 CNC 가공이 어려운 이유는 무엇입니까?
CNC 가공 현재 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그런데 CNC 기계공들이 날카로운 안쪽 모서리, 특히 곧은 안쪽 모서리를 가공하는 데 어려움을 겪는 이유는 무엇일까요?
대부분의 CNC 가공 공구는 원통형입니다. 따라서 절삭 깊이가 제한됩니다. 공구가 공작물 캐비티 내부를 절삭할 때 캐비티 모서리는 항상 둥근 모서리를 생성합니다. 정확한 직각을 얻으려면 공구 경로를 90도로 변경하십시오. 이론적으로 얻은 최소 내부 필렛 반경은 절삭 공구의 반경과 같습니다. 정확한 직각을 얻으려면 공구 경로를 90도로 변경하십시오. 그러나 CNC 공구의 경로는 이렇게 구성되지 않습니다. 가장 작은 공구의 안쪽 모서리 반경을 날카로운 모양에 가깝게 변경할 수도 있지만, 이는 날카로운 안쪽 모서리가 아닙니다.
그렇다면 이러한 문제에 대한 해결책은 무엇일까요? 계속해서 저희를 팔로우해 주세요.
날카로운 안쪽 모서리 가공 전략
모서리를 필렛으로 변경
가장 간단하고 쉬운 해결책은 날카로운 안쪽 모서리를 피하는 것입니다. 이것이 당면한 문제에 대한 "해결책"처럼 보이지는 않지만, 모든 전문가는 이것이 필요하다는 데 동의합니다. 대부분의 디자인은 모서리 반경을 변경할 수 있습니다. 동일한 수준의 유용성을 유지하면서 작업을 완료하기에 충분한 사소한 변경만 필요합니다.
이 제안은 간단하고 쉽기 때문에 하는 것입니다. 나중에 설명할 불필요한 비용 절감 방법은 모두 더 많은 시간, 돈, 그리고 노력을 요구합니다. 이러한 방법들을 피할 수 있다면 가능한 한 빨리 피하세요.
또 다른 이유는 공정이 안정적이기 때문입니다. 엔드밀과 같은 절삭 공구는 매우 깊은 구멍을 만드는 데 사용할 수 없습니다. 일반적으로 공구 직경의 네 배 정도가 최대 절삭 깊이입니다. 이 한계를 넘어서면 떨림, 공구 파손, 표면 거칠기 등의 문제가 발생하기 시작합니다. 이러한 모든 문제는 절삭 공구가 날카로운 안쪽 모서리를 양호하게 절삭하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다.
따라서 설계자는 모서리를 둥근 모서리로 가공할 때 필렛 반경을 고려해야 합니다. 생산 부서에서 안전하게 사용할 수 있는 필렛 반경을 선택해야 합니다. 이렇게 하면 생산 부서에서 부품을 사용하지 않고도 안전하게 생산할 수 있습니다.
T-본과 도그본 필렛 사용
설계가 불가피한 경우, 가공 과정에서 문제 해결을 고려할 수 있습니다. 이는 각 날카로운 모서리에 언더컷을 추가하고, T-본 필렛과 도그본 필렛을 사용하여 과도한 공작물 소재를 제거하는 방식으로 이루어집니다. 이 방법은 날카로운 바깥쪽 모서리가 있는 부품을 내부 캐비티에 조립해야 할 때 가장 효과적입니다. 공작물 조립 시 부정합을 일으키지 않으며, 조립품의 기능에도 영향을 미치지 않습니다. 공작물에서 일부 소재만 밀링 가공하여 제거합니다.
- 티본: 이는 T자형 필렛으로, 모서리가 둥글고 절삭 영역이 한 방향으로 확장되는 T자형 필렛입니다. 일반적으로 절삭 영역은 공작물과 일치하도록 공구 직경의 절반 정도이므로 조립을 위한 충분한 공간이 확보됩니다.
- 개 뼈 필레: 가공 후 날카로운 모서리 모양이 개뼈처럼 생겼다고 해서 이런 이름이 붙었습니다. T-본의 한 방향과 달리, 이 방식은 커프를 두 방향으로 확장합니다. 가공 과정은 T-본보다 약간 더 복잡하지만, 전체적인 외관은 더 좋습니다.
EDM 기술
날카로운 안쪽 모서리를 얻기 위한 위의 CNC 밀링 외에도, EDM 기술을 사용하여 날카로운 안쪽 모서리를 얻을 수 있습니다. 위의 방법들과 비교했을 때, EDM을 통해 얻은 안쪽 모서리는 날카로운 안쪽 모서리에 가장 가까운 기술입니다.
EDM은 매우 일반적인 가공 기술입니다. 공구와 가공물 사이에 전기 전도성을 이용하여 용융 및 침식을 통해 소재를 제거합니다. 이 글에서는 EDM 몰딩과 EDM 와이어 커팅, 이 두 가지 EDM 기술에 대해 살펴보겠습니다.
EDM 성형
이 공정은 전극과 작업물로 구성됩니다. 작업물은 일반적으로 절연 유체(예: 오일 또는 기타 유전 유체)에 담깁니다. 이 공정에서 전극과 작업물을 적절한 전원에 연결하면 두 부품 사이에 전위가 생성됩니다. 전극이 작업물에 가까워지면 유체에서 절연 파괴가 발생합니다. 이로 인해 작은 스파크가 앞뒤로 튀어오르는 플라즈마 채널이 생성됩니다. 이 플라즈마 채널이 작업물을 녹이고 제거하여 원하는 날카로운 내부 모서리를 얻습니다.
EDM 성형에서 공구는 전도성을 갖춘 맞춤형 전극입니다. 전극의 바깥쪽 모서리는 가공물 내부 캐비티의 날카로운 안쪽 모서리와 일치하도록 설계될 수 있습니다. 이를 통해 가공된 모서리의 날카로움을 최대한 정확하게 구현할 수 있습니다.
EDM 와이어 절단
이 기술은 방전가공(EDM)과는 다른 기술입니다. 사용되는 공구는 직경 0.1mm 미만의 얇은 전도성 와이어입니다. 와이어는 형상의 윤곽을 따라 가공물을 통과하며 잉여 재료를 제거합니다. 미세 와이어의 직경이 매우 작기 때문에(0.1mm 미만), 이론적으로 내부 모서리 직경이 미세 와이어 직경의 절반인 필렛 반경을 얻을 수 있습니다. 이는 날카로운 내부 모서리에 충분히 가까워 허용 가능합니다. 따라서 날카로운 내부 모서리 가공에 매우 적합합니다.
하지만 EDM에는 몇 가지 한계가 있습니다. 첫째, 이 두 가지 방식으로 가공된 공작물은 전기 전도성이 있어야 합니다. 둘째, 가공 효율이나 공작물 표면 품질이 높지 않습니다. 일반적으로 기존 가공 방식보다 속도가 훨씬 느리고 공작물 표면 조도가 좋지 않습니다. EDM 와이어 절단 내부 캐비티의 날카로운 내부 모서리 가공은 캐비티를 통해서만 완료될 수 있습니다. 따라서 특정 깊이의 미통과 캐비티는 이 방법으로 가공할 수 없습니다.
수동 절단
CNC에서 T-본 필렛과 도그본 필렛을 사용할 수 없는 경우 가공 공정작업물이 완성된 후에는 모서리를 둥글게 다듬는 것이 불가피합니다. 이 시점에서 마무리 작업을 위해 수작업으로 절단해야 합니다. 수공구를 사용하여 안쪽 모서리를 절단, 연삭, 연마합니다. 이렇게 하면 날카로운 안쪽 모서리를 얻을 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 도구로는 줄, 사포 연삭 등이 있습니다.
이러한 가공 방식은 노동 집약적이고 시간이 많이 소요됩니다. 또한, 기계 가공이 완료된 후, 특히 공작물의 날카로운 안쪽 모서리가 중요할 때만 사용됩니다.
날카로운 내부 모서리 가공에 대한 재료의 영향
CNC 가공에서는 소재 선택이 매우 중요합니다. 소재는 날카로운 내부 모서리의 품질에 영향을 미칩니다. CNC 가공에 일반적으로 사용되는 소재는 금속, 플라스틱, 복합재입니다.
알루미늄, 강철, 황동, 티타늄 합금은 CNC 공작 기계에 일반적으로 사용됩니다. 이러한 금속은 경도, 강도, 내구성, 그리고 내식성이 우수합니다. 또한 가공이 용이하고 저렴한 ABS, 델린, 나일론도 사용됩니다. 일반적인 복합 소재로는 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP)와 유리 섬유가 있습니다. CFRP는 강도 대 중량비가 우수하고, 유리 섬유는 강도, 유연성, 그리고 내식성이 뛰어납니다.
재료는 날카로운 안쪽 모서리 가공에 영향을 미칩니다. 재료는 경도, 녹는점, 마모, 연성을 통해 영향을 미칩니다.
- 재료 경도의 영향: 재료의 경도가 높을수록, 가공도구의 매개변수 중 날카로운 안쪽 모서리를 가공할 때 필요한 가공 난이도가 높아지며, 이때는 더 높은 경도를 가진 특수 강성 공구 가공이 필요합니다.
- 녹는점의 영향: 플라스틱 가공에서는 특히 낮은 융점에 주의해야 합니다. 이때 고온 및 저온 온도 조절에 유의하여 공작물의 변형이나 용융을 방지해야 합니다. 날카로운 내부 모서리 품질은 공구 칩 속도와 이송 속도를 조절하고 냉각수를 증가시켜 확보할 수 있습니다.
- 마모의 영향: 탄소 섬유 소재 가공 시, 연마재가 존재하여 공구의 안쪽 모서리가 날카로워 무뎌질 수 있습니다. 이때 가공 정밀도를 보장하기 위해 특수 가공 공구를 사용해야 합니다.
- 재료 연성의 영향: 날카로운 모서리를 가공할 때, 둥근 모서리의 가공 정밀도를 위해 재료의 연성 특성을 고려하는 것이 필수적입니다. 이는 또한 부품의 변형을 방지하고 내부 하중을 줄이는 데에도 도움이 됩니다.
제조 가능성을 위한 설계(DFM)를 통한 가공된 내부 각도 최적화
DFM은 제조 설계 방법론입니다. 제품 생산을 최적화하는 것을 목표로 하며, 비용 절감, 품질 향상, 생산 시간 단축을 목표로 합니다.
생산을 위해 날카로운 안쪽 모서리를 가공하기 전에, 한편으로는 DFM을 사용하여 날카로운 모서리 설계의 복잡성을 먼저 평가하고 설계된 날카로운 모서리가 부품의 기능적 구현과 관련이 있는지 확인할 수 있습니다. 날카로운 모서리 대신 둥근 모서리를 사용해도 최종 제품의 품질에 영향을 미치지 않는다면 CNC 가공 전에 날카로운 모서리를 피할 수 있습니다. 다른 한편으로는 DFM을 사용하여 날카로운 모서리를 추가하는 것이 가공 비용에 미치는 영향을 평가합니다. 날카로운 모서리를 추가하면 부품 비용이 증가합니다. 따라서 날카로운 모서리를 피하거나 둥근 모서리로 대체할 수 있습니다. 또한 T-본 라운딩이나 도그본 라운딩과 같은 대체 가공 공정을 고려할 수도 있습니다.
날카로운 내부 모서리 가공의 비용 및 효율성 분석
공작물의 날카로운 안쪽 모서리를 CNC로 가공하는 것은 그다지 좋은 설계가 아닙니다. 날카로운 안쪽 모서리는 가공하기 어렵습니다. 생산 비용 그리고 시간따라서 꼭 필요하지 않다면 날카로운 안쪽 모서리 디자인은 피하세요.
대부분의 프로젝트에서 날카로운 모서리 대신 둥근 모서리, T-본 모서리 또는 도그본 모서리를 사용하여 해당 기능을 구현할 수 있습니다. 공작물에 날카로운 모서리가 필요한 경우, EDM, 수동 절단, 레이저 절단 등 다른 방법을 사용하여 제작할 수 있습니다.
결론
현재 CNC 가공에서 뾰족한 안쪽 모서리를 가공하는 몇 가지 일반적인 방법은 위에서 설명했습니다. 날카로운 안쪽 모서리를 CNC로 가공해야 하는 경우, 문의해주세요. Yonglihao Machinery 날카로운 내부 모서리의 CNC 가공에 대한 풍부한 경험과 전문성을 보유하고 있습니다. 고객님의 요구에 맞는 완벽한 솔루션을 제공해 드립니다.
자주 묻는 질문
날카로운 내부 모서리가 있는 부품을 설계하는 가장 좋은 방법은 무엇입니까?
먼저, 가공 전에 DFM(Direct Metal Mechanical Function)을 사용하여 제품의 모서리를 날카롭게 가공해야 하는지 평가합니다. 날카롭게 가공된 모서리를 둥근 모서리로 대체할 수 있다면 설계를 변경합니다. 대체할 수 없다면 EDM(방전가공)을 고려합니다.
날카로운 모서리를 CNC 가공하는 데 필요한 기술은 무엇입니까?
주요 처리 기술은 주로 다음과 같습니다.
날카로운 모서리의 정확도와 표면 마감을 보장하는 데 도움이 되는 가능한 한 작은 날카로운 도구 직경을 선택하세요.
가공 중 절삭유의 사용. 절삭유는 공구 온도 조절, 재료 잔여물 제거, 윤활을 통한 공구 수명 연장 등의 역할을 할 수 있습니다.
칼날을 가공하기 위해 공구를 여러 번 가공해야 합니다. 칼날을 가공하기 위해 공구를 여러 번 가공하면 날카로운 모서리와 표면 마감의 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
와이어 방전 가공에서 날카로운 모서리를 구현하는 방법은 무엇입니까?
EDM 절단은 미세 와이어 전극을 사용하여 날카로운 모서리를 만듭니다. 와이어와 가공물은 교대로 양전하 또는 음전하를 띱니다. 두 전극이 가까이 있으면 열전하가 발생하여 가공물이 침식되어 날카로운 모서리가 완성됩니다.
CNC 가공에서 날카로운 모서리를 피해야 하는 이유는 무엇입니까?
두 가지 주요 측면이 있습니다.
CNC 가공 시 날카로운 모서리는 가공물에 응력점을 발생시킬 수 있습니다. 또한 공구 마모 및 가공 위험도 증가합니다.
날카로운 모서리는 가공 비용과 사이클 시간을 증가시킵니다. 따라서 꼭 필요하지 않다면 안쪽 모서리를 날카롭게 하기 위해 CNC 가공을 하지 마십시오.