안녕하세요, 쉽고 빠른 CNC 가공 바로발주입니다.
예전에는 무언가를 만들 때 장인이 한땀한땀 손으로 깎아 만드는 것이 일반적이었지만, 요즘은 일반적으로 CNC를 활용하여 작업합니다. CNC 가공에 대해서 잘 알고 계신가요?
이번 포스팅을 통해서 CNC 가공의 의미, 역사, 프로세스, 장단점, 그리고 개략적인 비용에 대해 알아보겠습니다.
CNC 가공이란?
CNC는 Computer Numerical Control의 줄임말로, 주로 'CNC 가공' 혹은 'CNC 밀링'이라는 단어를 들어보셨을 것 같습니다. CNC 가공은 자동화된 기계 제어(CNC)를 사용하여 높은 생산 속도로 맞춤형 부품을 생산하는 정밀한 금속 절단 방법입니다. CNC 가공은 CNC 밀링이라고 불리기도 하는데요.
CNC 밀링은 컴퓨터 제어 하에 수행되는 가공 프로세스로, 회전하는 툴을 이용해 나무, 금속, 플라스틱과 같은 재료를 자르는 작업입니다. 이 과정에서 컴퓨터의 제어로부터 도구의 순서, 회전 속도, 이송 속도 등의 모든 작업이 결정됩니다. 이렇게 결정된 작업들은 다양한 CNC 밀링 기계에 적용되며, 각각의 기계는 다른 정밀도와 복잡도로 가공할 수 있는 부품의 크기를 제한합니다. 예를 들어 3축 기계는 단순한 부품을 만드는 데에 적합하고, 5축 이상의 복잡한 기계는 더 복잡한 부품을 만드는 데에 사용됩니다.
CNC 가공은 매우 정확하게 부품을 제작할 수 있는 기술이며, 이는 자동화된 기계 제어의 장점이기도 합니다. CNC 가공은 다양한 산업에서 사용되며, 자동차, 항공 우주, 농업, 건설, 의료 및 치과 분야에서 활용됩니다.
CNC 가공은 언제부터 시작됐나요?
CNC 가공의 역사는 20세기 중반에 시작되었습니다. 1952년 리처드 케그(Richard Kegg)와 J.F. 라인체스(J.F. Reintjes) 그리고 MIT(매사추세츠 공과대학교)의 팀이 협력하여 최초 상용화된 CNC 밀링기를 개발했다고 합니다. 그 이후 CNC 밀링 기술은 빠르게 발전하며, 보다 복잡한 CNC 가공을 가능하게 하고 자동화를 이뤄내는 등 새로운 기술이 계속해서 개발되고 있습니다.
CNC 가공은 어떤 식으로 작업되나요?
미술 조각을 좋아하시나요? CNC 가공에 대해 말씀드리기 전에 미켈란젤로가 한 유명한 말을 들려드리고 싶습니다.
" 나는 대리석 안에서 천사를 보았고, 그 천사를 자유롭게 해줄 때까지 조각했다. 모든 돌 안에는 조각상이 있다. 조각가의 일은 그 조각상을 자유롭게 하는 것이다. " - 미켈란젤로
CNC 가공은 미켈란젤로의 명언과 비슷한 점이 많습니다. 간단하게 원자재를 깎아서 우리가 원하는 제품이나 부품을 만들어내는 것입니다.
CNC 기계는 원자재 덩어리를 아주 빠르게 회전하는 밀링이라고 불리는 드릴 같은 커팅 도구를 활용하여 깎아냅니다.
크게 2가지, 원자재를 고정하는 파트와 원자재를 깎아내는 밀링 파트로 구분할 수 있습니다. 축에 따라 CNC 가공을 구분하기도 합니다. 한 면만 X,Y,Z 축으로 밀링이 이동하면서 절삭이 가능한 3축 CNC 그리고 X,Y,Z 뿐만 아니라 원자재가 고정된 파트도 함께 움직이면서 절삭이 가능한 5축 CNC도 있습니다.
CNC 가공 프로세스는 어떻게 되나요?
CNC 가공 프로세스는 크게 아이디어를 도면화 하는 설계 작업과 도면을 바탕으로 제품화하는 단계로 나눌 수 있습니다. 조금 더 자세히 알아볼까요?
1. CAD 모델 만들기(설계하기)
먼저 CNC 가공을 위해서는 3D CAD(Computer-Aided Design) 모델을 만들어야 합니다. 모델은 제품을 제작하는데 필요한 설계 파일로서 부품의 크기, 형상, 기하학적 정보를 담고 있습니다. CAD 모델을 만들때에는 CNC 밀링 기계로 실제로 자를 수 있는 을 만드는 것이 중요합니다.
이때 가공 효율성과 비용 절감을 위해 언더컷(undercuts)이 없도록하고 양산으로 고려한 효율적인 디자인하는 것을 추천 드립니다. 언더컷은 일반적인 도구로 자를 수 없는 파트의 구멍이나 복잡한 패턴을 의미합니다. 언더컷은 CNC 가공이 불가능한 것은 아니나, 특수한 도구나 5축 밀링 기계 등이 필요해 비용이 높아질 수 있다는 점. 알아두시면 좋습니다.
2. CAD 파일을 CNC 파일로 변환하기
그 다음은 CAD 모델을 CNC 가공 가능한 파일로 변환하는 것입니다. 조금 더 자세히 말씀드리자면, CAM(Computer-Aided Manufacturing) 소프트웨어를 사용하여 CNC 프로그램을 작성하고 CNC 밀링 기계에서 실행될 수 있도록 하는 것을 뜻합니다.
CNC 프로그램은 G-code 또는 M-code로 작성됩니다. G-code는 도구의 작동 매개 변수를 고려해야 합니다. 예를 들어, 스핀들 속도, 움직임 방향, 절단 깊이 등이 있습니다. M-code는 도구 교체, 기계의 전원 켜고 끄기, 그리고 기타 보조 기능 등을 다룹니다. CAM 소프트웨어는 CNC 프로그램이 원하는 부품을 성공적으로 제작할 수 있는지 확인할 수 있는 시뮬레이터도 포함하고 있습니다.
3. CNC 밀링 기계 세팅하기
다음 단계로 CNC 밀링 기계에 세팅해야 합니다. CAD 모델과 CNC 프로그램이 준비되면, CNC 밀링 기계에 파일과 프로그램을 세팅하여 원하는 부품을 제작할 수 있도록 준비합니다. 작업자는 CNC 프로그램을 밀링 기계에 가져오고, 정확한 사이즈의 원자재를 기계에 고정합니다. 관련하여 기계 내에 도구, 스피들, 바이스, 고정장치 등 세부세팅을 완료합니다.
4. 프로그램 실행하기
CAD 모델이 개발되고 CNC 프로그램이 생성한 다음 CNC 밀링 기계가 세팅되면 가공 프로그램을 실행하면 됩니다. CNC 프로그램은 실행 중일 때 사람의 개입이 거의 필요하지 않습니다. CNC 밀링 기계은 한 줄씩 프로그램을 따라 입력된 모든 가공 작업을 완료합니다. 이런 과정을 통해서 CNC가공이 마무리됩니다.
이런 프로세스에 따라 CNC 가공이 진행되며, 필요에 따라 후가공이나 추가적인 작업을 진행합니다. CNC 가공이 눈 앞에 그려지시나요?
CNC 가공의 장점은 무엇인가요?
CNC 가공은 많은 장점이 있지만, 크게 3가지를 뽑아보도록 하겠습니다.
- 높은 정밀도
CNC 가공은 컴퓨터로 제어되기 때문에 사람이 작업하는 것보다 정밀한 작업이 가능합니다.
- 공정 자동화 (인건비 절약)
기계 세팅이 끝나면 그 이후 작업은 CNC 기계가 프로그램에 따라 가공을 진행하게 되어 사람이 직접 가공을 진행할 필요가 없습니다. 그에 따라 비용을 절감할수 있습니다.
- 높은 생산성과 품질
기계는 환경이나 주변의 영향을 덜 받기 때문에 일정하게 높은 생산율과 동일한 품질을 어느 정도 보증할 수 있습니다. 양산을 진행한다면 당연히 자동화 작업이 유리하겠죠?
CNC 가공의 단점은 무엇인가요?
CNC 가공은 장점이 많지만 단점도 있습니다.
- 기계 비용
대량 생산이 가능한 CNC 기계는 가장 기본적인 모델도 가격이 적지 않습니다. 더 좋은 품질의 가공을 위해 더 좋은 기계를 놓으려면 초기 기계 구축 비용을 고려해야 합니다.
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- 부품 크기와 형태의 제한
CNC 기계는 기계가 가공 가능한 사이즈 이상의 부품을 가공할 수 없습니다. 그리고 언더컷 또는 부품의 한 면에서 가공을 끝낼 수 없는 경우 3축이 아닌 5축 기계 등을 사용하여 가공해야 합니다.
- 인적 오류 발생 가능
컴퓨터가 작업하기는 하지만 설계 파일 자체가 잘못되었거나 작업자가 세팅을 잘못했을 경우 당연히 부품의 품질이 떨어지거나 불필요한 폐기물이 발생할 수 있습니다.
CNC 가공은 아주 많은 장점을 가지고 있습니다. 단점을 인지하고 CNC 가공을 진행하신다면 효율적으로 정확하고 좋은 품질의 제품을 지속적으로 생산하실 수 있습니다. 더불어 기술의 발전에 따라 CNC 기술도 고도화되고 있는데요. 기존 모델들의 비용이 떨어지고 인적 오류는 보완하는 등 CNC 가공은 지금도 빠르게 발전 중입니다. 저도 앞으로 어떻게 CNC 가공 기술이 발전할지 기대됩니다!
CNC 가공 비용은 얼마인가요?
그래서 얼마냐! 아마 가장 많은 분들이 궁금해 하시는 질문일 것이라고 생각합니다. 소형 CNC 가공 기계는 몇 백만원에도 구매를 할 수 있지만, 5축 머시닝 센터와 같이 복잡한 공정이 필요한 경우 비용은 몇 억 단위까지 높아질 수 있습니다.
기계 구매가 아니라 기계를 활용한 CNC 가공 외주 발주의 경우는 상대적으로 저렴한 비용으로 진행하실 수 있습니다. 금형처럼 MOQ가 필요한 것이 아니라 1개도 작업이 가능합니다. 대신 소량 발주 가공의 경우 작업이 가능하기는 하지만 초기 인력의 투입 대비 생산량이 적기 때문에 단가는 양산 비용보다는 높을 수밖에 없습니다.
이 경우 소량 발주에서 비용을 줄이기 위해서는 작업자 분들의 일을 줄여들이는 것이 중요합니다. 바로발주는 이러한 인력 투입을 최소화하기 위해 데이터 기반의 자동견적이 산출 가능한 바로발주 알고리즘을 제공하고 있습니다.
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