복잡한 부품을 가공하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 엔지니어와 제조업체는 매일 엄격한 공차, 복잡한 형상, 까다로운 재료 요구 사항으로 작업합니다. 많은 프로젝트가 실패하는 이유는 설계에 결함이 있어서가 아니라 구멍 배치, 공구 접근 또는 부품 고정과 같은 작은 세부 사항을 프로세스 초기에 간과하기 때문입니다.
이 글은 이러한 격차를 줄이는 데 도움을 주기 위해 작성되었습니다. 복잡한 부품 가공을 단순화, 가속화 및 안정성을 향상시키는 명확하고 가치 있는 아이디어를 공유하는 것을 목표로 합니다. 일반적인 문제를 검토하고 실용적인 팁을 제공함으로써 엔지니어, 설계자 및 생산 팀이 시행착오를 줄이고 궁극적으로 보다 안정적인 결과를 얻을 수 있도록 돕고자 합니다.
이제 각 영역을 단계별로 살펴보고 혁신적인 설계와 세심한 계획이 어떻게 복잡한 부품을 원활하고 성공적인 가공 프로젝트로 전환할 수 있는지 알아보겠습니다.
1. 신중하게 구멍 배치 계획하기
부품을 디자인할 때는 프로세스 초기에 간격과 깊이를 고려하세요. 왜곡을 방지하기 위해 가장자리, 얇은 벽, 모서리에서 구멍을 멀리 떨어뜨려야 합니다. 구멍을 너무 가깝게 배치하면 한 번에 너무 많은 재료를 제거하여 열이 발생하고 치수 정확도가 떨어질 수 있습니다.
크기와 깊이별로 홀을 그룹화하면 생산 공정을 간소화할 수 있습니다. 공구 교체 횟수를 줄이고 일관된 가공 조건을 유지할 수 있습니다. 깊은 홀의 경우 작은 파일럿 홀부터 시작하여 점차적으로 홀을 넓혀가는 단계별 드릴링이 가장 효과적입니다. 이렇게 하면 공구의 안정성이 유지되고 칩 제거율이 향상됩니다.
참고로 축 방향 구멍은 일반적으로 직경이 1mm 정도로 작을 수 있습니다. 반면 측면 또는 방사형 구멍은 강도를 유지하고 공구의 휨을 방지하기 위해 2mm 정도로 약간 더 크게 만들어야 합니다. 깊은 구멍은 불안정성을 방지하기 위해 일반적으로 구멍 직경의 6배 이내로 유지해야 합니다.
가능하면 공통 축을 따라 구멍을 정렬합니다. 이렇게 하면 기계가 한 번의 설정으로 여러 개의 홀을 완료할 수 있으므로 정확도가 향상되고 사이클 시간이 단축됩니다. 각진 구멍이나 중심을 벗어난 구멍이 필요한 경우 3D로 공구 경로를 시뮬레이션하여 안전거리 문제를 확인하고 충돌을 방지합니다.
2. 전략으로 심층 기능 관리
포켓, 슬롯, 캐비티와 같은 깊은 피처는 복잡한 부품의 표준이지만 정확하게 가공하려면 신중한 계획이 필요합니다. 적절한 접근 방식이 없으면 긴 공구가 구부러지거나 진동하여 정확도와 표면 품질 모두에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 깊은 절삭 중 고르지 않은 힘은 내부 응력을 발생시켜 가공 후 뒤틀림이나 변형으로 이어질 수 있습니다.
필요한 깊이에 도달할 수 있는 가장 짧은 도구를 사용합니다. 도구가 짧을수록 강성이 더 좋고 표면이 더 매끄러워집니다. 깊은 피처가 필요한 경우 전체 깊이를 한 번에 절단하지 말고 여러 단계로 나누어 재료를 제거합니다. 이렇게 하면 절삭력이 일정하게 유지되고 공구 수명이 향상됩니다.
설계 참조를 위해 밀링된 슬롯 또는 포켓의 깊이를 폭의 6배 이내로 유지하세요. 이 비율을 초과하면 진동 및 공구 휨의 위험이 증가합니다. 강도를 유지하고 왜곡을 방지하려면 피처 옆에 최소 0.020인치(0.5mm)의 벽 두께를 남겨 두십시오. 선삭 부품의 외부 홈의 경우, 깊이를 0.95인치(24.1mm) 미만으로 유지하고 너비가 0.047인치(1.2mm)보다 작지 않도록 하십시오. 이러한 기본적인 제한을 준수하면 정밀도와 안정성 사이의 균형을 맞추는 데 도움이 됩니다.
3. 더 나은 스레드 및 인서트 디자인
부품에 맞는 올바른 나사 크기와 핏 등급으로 시작하세요. 내부 나사산의 경우, 절단 과정에서 균열이나 뒤틀림을 방지하기 위해 주변 벽이 충분히 두꺼운지 확인하십시오. 나사 구멍을 가장자리나 얇은 부분에 너무 가깝게 배치하면 부품이 약해지고 조립 문제가 발생할 수 있으므로 피하세요.
소재에 따라 스레드 생성 방법을 선택하세요. 단단한 금속은 깨끗한 나사산을 생성하고 도구를 변경하지 않고도 약간의 조정이 가능한 나사산 밀링이 가장 효과적입니다. 알루미늄과 같은 부드러운 금속은 효율적으로 탭 가공할 수 있지만 찢어지거나 갈라지는 것을 방지하기 위해 윤활과 칩 제어가 잘 이루어져야 합니다.
부품에 여러 개의 나사산 피처가 있다고 가정하고 크기와 유형이 같은 나사산을 그룹화합니다. 이렇게 하면 공구 교환의 필요성이 줄어들고 사이클 시간이 단축됩니다. 가능하면 표준 스레드 크기를 사용하는 것도 도움이 됩니다. 맞춤형 스레드는 생산 속도를 늦추고 유지보수를 어렵게 만들며 오류의 위험을 높일 수 있습니다.
4. 텍스트를 단순하고 실용적으로 유지
가공된 부품에 텍스트, 로고 또는 라벨을 추가하는 것은 일반적이지만 신중하게 디자인하지 않으면 생산 속도가 느려지고 비용이 증가할 수 있습니다. 매우 섬세한 글꼴, 딥 인그레이빙또는 작은 문자는 공구를 더 빨리 마모시키고 사이클 시간을 연장하며 때로는 마킹을 읽기 어렵게 만들 수 있습니다. 간단한 텍스트는 가공하기 쉽고, 더 깔끔한 결과물을 만들어내며, 불필요한 합병증을 방지합니다.
선명하고 자르기 쉬운 글꼴을 선택하세요. Arial 또는 Helvetica와 같이 획 폭이 일정한 산세리프 스타일이 CNC 가공에 가장 적합합니다. 장식용 또는 필기체 글꼴은 얇은 곡선과 미세한 디테일은 기계가 정확하게 재현하기 어려우므로 피하세요. 특히 공구 접근이 제한적인 작은 부품에는 가능하면 더 큰 글자 크기를 사용하세요.
각인 깊이를 신중하게 조절하세요. 일반적으로 0.2~0.5mm 정도의 얕은 텍스트는 잘 보이기에 충분합니다. 깊게 각인하면 더 많은 패스가 필요하고 도구 파손의 위험이 높아집니다. 텍스트가 기능보다는 식별을 위한 것이라면 표면 조각이 깊은 절단보다 더 빠르고 깨끗하며 일관성 있게 조각할 수 있습니다.
5. 모서리에 적절한 반경 추가
커터의 반경과 일치하거나 약간 초과하는 반경으로 내부 모서리를 디자인합니다. 예를 들어 6mm 엔드밀을 사용하는 경우 모서리 반경을 최소 3mm 이상으로 설정합니다. 이렇게 하면 절단되지 않은 재료를 남기거나 과도한 응력을 유발하지 않고 공구가 부드럽게 움직일 수 있습니다. 또한 반경이 클수록 이송 속도가 빨라지고 공구 마모가 줄어듭니다.
비슷한 기능의 반경이 매우 작거나 일정하지 않은 것은 피하세요. 크기가 다를 때마다 프로그래밍 시간이 길어지고 별도의 도구가 필요할 수 있습니다. 가능한 한 균일한 반경을 사용하면 설정이 간단해지고 반복성이 향상됩니다. 날카로운 모서리가 꼭 필요한 경우 다음과 같은 보조 프로세스를 고려하세요. 방전 가공(EDM)를 사용하면 정밀한 가장자리를 만들 수 있지만 시간과 비용이 추가됩니다.
반경은 또한 부품 강도를 향상시킵니다. 날카로운 모서리는 특히 하중을 받는 부품에서 균열이 시작될 수 있는 응력 지점으로 작용합니다. 작은 반경이라도 추가하면 응력이 더 고르게 분산되어 내구성이 향상되고 시간이 지남에 따라 피로 고장의 위험이 줄어듭니다.
6. 도구 액세스에 대해 미리 생각하기
가공하기 전에 절삭 공구가 각 피처에 어떻게 도달할지 시각화하여 원활한 작동을 보장합니다. 모든 면, 포켓, 구멍에 장애물이 없는 명확한 경로가 있어야 합니다. 깊거나 숨겨진 피처는 표준 공구가 효율적으로 맞고 작동할 수 있도록 각도를 넓히거나 피처를 이동하는 등 약간의 설계 조정이 필요할 수 있습니다.
공구가 가파른 각도나 좁은 공간에서 장시간 작업해야 하는 설계는 피하세요. 이러한 조건에서는 진동과 공구 처짐이 증가하여 정확도와 표면 조도에 영향을 줄 수 있습니다. 대신 복잡한 피처를 더 짧고 단단한 공구가 쉽게 처리할 수 있도록 여러 개의 얕은 패스로 나누세요.
다축 CNC 기계의 경우, 부품을 자동으로 재배치하는 기능을 활용하세요. 이렇게 하면 여러 각도에서 접근성이 향상되고 필요한 설정 횟수를 줄일 수 있습니다. 심지어 5축 가공날카로운 내부 모서리나 막힌 표면은 공구의 움직임을 제한할 수 있으므로 디자인을 매끄럽고 개방적으로 유지하면 효율성과 정밀도를 유지하는 데 도움이 됩니다.
7. 안정성을 위한 고정 장치 최적화
가공을 시작하기 전에 부품을 어떻게 고정할지 고려하세요. 모든 부품에는 일관된 위치 지정과 정렬을 보장하기 위해 안정적인 기준점 또는 데이텀이 필요합니다. 복잡한 부품은 여러 번 설정해야 할 수 있으므로 공구를 막지 않고 단단히 고정할 수 있는 평평하고 접근 가능한 표면을 포함해야 합니다. 구부러지거나 얇은 부분은 압력을 받으면 구부러지거나 변형될 수 있으므로 고정에 사용하지 마세요.
클램핑 힘을 고르게 분산시킵니다. 고르지 않은 압력은 특히 벽이 얇은 섹션에서 부품을 왜곡할 수 있습니다. 부드러운 죠, 맞춤형 픽스처 또는 진공 테이블은 섬세한 소재에 유용합니다. 모듈식 픽스처는 부품 간에 빠르게 조정할 수 있으므로 프로토타입이나 소량 배치에 적합합니다.
다축 가공의 경우 모든 중요 피처에 접근할 수 있는 픽스처를 계획합니다. 픽스처를 잘 설계하면 위치 변경 횟수를 줄이고 정렬 오류를 줄이며 사이클 시간을 단축할 수 있습니다.
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안녕하세요, 저는 케빈 리입니다
지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.
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케빈 리
저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.
