CNC 가공은 대부분의 생산 공정에서 사용되는 방법이며, 거의 모든 산업 분야에서 널리 사용됩니다. CNC는 '컴퓨터 수치 제어(Computer Numeric Control)'의 약자로, 하나 또는 여러 대의 컴퓨터를 사용하여 산업 설비, 라우터, 선반과 같은 다양한 기계 장치를 제어하는 것을 의미합니다.
컴퓨터 수치 제어(CNC)는 정밀하고 비용 효율적으로 고정밀 공구를 생산할 수 있도록 하는 절삭 가공 방식입니다. CNC 가공은 플라스틱, 금속, 복합재료와 같은 소재에서 정밀한 완제품을 만들기 위해 가공 과정에서 불필요한 부분을 제거합니다.
CNC 가공은 컴퓨터로 제어되는 기계 장치를 사용하여 원재료인 콘크리트를 다양한 형태로 가공하는 방법입니다. 이 방법은 CAM(컴퓨터 지원 제조) 또는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어에서 생성된 디지털 명령에 의존하며, 이러한 소프트웨어는 G 코드를 작성하는 데 필수적입니다. CNC 기계의 컨트롤러는 이러한 숫자 코드를 읽어 가공 과정을 처음부터 끝까지 수행합니다.
오늘날, 기존 장비 운영 업체들은 3축에서 5축, 심지어 9축에 이르기까지 다양한 다축 CNC 가공 방식을 선택할 수 있습니다. 각 방식의 주요 차이점은 무엇일까요? 이 글에서는 상용 CNC 가공 방식 두 가지(3축 vs. 5축)의 핵심적인 유사점과 차이점을 비교 분석하고, 어떤 경우에 어떤 방식이 더 적합한지 설명합니다.
CNC 기계의 전체 종류
CNC 기계는 총 열 가지 종류가 있습니다. 그 이름은 다음과 같습니다.
- CNC 밀링 머신
- CNC 선반 기계
- CNC 드릴링 머신
- CNC 레이저 커팅 머신
- CNC 연삭기
- CNC 워터젯 절단기
- CNC 플라즈마 절단기
- CNC 방전가공기
- CNC 라우터 기계
- 3D 프린터
5축 CNC 기계란 무엇인가요?
5축 가공은 CNC 가공 기술을 이용하여 다섯 개의 반대 방향 축을 따라 동시에 절삭 대상물이나 여러 부품을 이동시키면서 가공하는 방식입니다. 5축 가공은 매우 복잡한 부품 제작을 가능하게 하기 때문에 특히 항공우주 분야에서 널리 사용됩니다. 5축 CNC 가공의 활용이 가장 크게 증가한 요인은 가공 효율을 높이고 설계부터 완성까지 소요되는 시간을 단축하려는 요구입니다.
보드나 절삭 부품을 회전시켜 부품 고정 부분을 제거하는 기능은 부품 형상에 빠르게 접근할 수 있는 공간을 확보해 주며, 이는 수명 연장에 기여하는 또 다른 요소입니다. 궁극적으로, 보드나 절삭 부품을 회전시켜 최적의 절삭 지점과 일정한 칩 공급량을 유지함으로써 부품의 수명이 연장됩니다.
5축 기계는 장치가 서로 반대 방향인 X, Y, Z, A, B 축을 따라 움직일 수 있고, 이 축을 따라 공구가 회전하는 방식에 의존합니다.
5축 가공기의 종류
5축 CNC 기계는 여러 면에서 시간을 크게 절약하고 생산 방식을 혁신적으로 향상시켜 줍니다. 이러한 기계는 끊임없이 성장하는 제조 산업의 요구를 충족하기 위해 다양한 유형으로 제공됩니다. 5축 CNC 기계 의 주요 차이점 중 하나 는 회전축 조정 방식입니다. 회전축 조정 방식에는 테이블/테이블, 헤드/헤드, 테이블/헤드 세 가지 유형이 있습니다.
1-머리/머리
이러한 종류의 CNC 기계는 회전축이 헤드 부분에 위치합니다. 5축 정점이 특정 플랫폼 위에 설치되어 있으며, 공작물을 고정하는 고정 테이블 위를 이동합니다. 따라서 공작물과 기계 축 사이의 간섭을 걱정할 필요가 없습니다. 정점이 특정 공작물을 중심으로 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 5축 CNC 기계는 대형 부품 생산에 가장 적합합니다. 하지만 설계 특성상 회전축의 이동 범위와 기울기 범위가 제한적인 경우가 많습니다.
2-테이블/테이블
이 장치는 모든 회전축이 테이블 중앙에 위치하고 회전축의 범위가 조절됩니다. 회전축의 반경에는 제한이 없습니다. 이러한 기계 조정 방식은 다른 종류에 비해 덮개가 작습니다. 다른 종류는 빠른 작동을 위해 특수 모터가 장착되어 있습니다.
3-테이블/헤드
이러한 기계 구조에서는 회전축 중 하나는 회전 테이블에, 다른 하나는 헤드에 위치합니다. 헤드에 있는 회전축은 회전 반경이 제한되어 있는 반면, 회전축은 테이블에 설치되어 회전 범위에 제한이 없습니다. 부품이 회전축을 중심으로 회전하기 때문에, 이 구조의 조정 범위는 생산 가능한 제품의 수에 제약을 줍니다. 이러한 구조가 헤드/헤드 방식보다 약간 유리한 점은 특정 제어값에 도달하는 것에 대한 걱정 없이 장치를 자주 회전시킬 수 있다는 것입니다.
5 축 CNC 가공 서비스
5축 CNC 기계는 복잡하고 시간 제약이 있는 가공 작업에 탁월한 가공성과 속도를 제공합니다. MS Machining의 숙련된 팀은 신속한 프로토타입 제작부터 최종 사용 치수에 이르기까지, 안전이 중요한 응용 분야에 필요한 아이디어를 현실로 구현하는 데 도움을 드릴 수 있습니다. MS Machining의 5축 밀링 기술은 복잡한 형상의 정밀 부품 제작을 가능하게 합니다.
4축 및 5축 CNC 가공 서비스에 대한 자세한 내용은 아래 링크를 통해 CNC 가공 서비스 페이지를 참조하십시오. https://ms-machining.com/contact-us/
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5축 CNC 기계 공정
5축 가공은 CNC 가공의 한 구조로, 기존의 3축 가공 대신 절삭 공구가 5축을 따라 이동할 수 있도록 하는 방식입니다.
그럼 작동 원리에 대해 이야기해 볼까요? 3축 CNC 기계는 축이 위아래, 좌우, 앞뒤로 움직입니다. 5축 기계는 이 3축 동작 외에도 두 개의 다른 축이 정지 상태에서 움직입니다. 테이블이 두 개의 다른 축을 중심으로 좌우로 회전하거나, 스핀들 자체가 두 개의 축을 중심으로 회전하는 방식입니다.
이 두 가지 절차 모두 절삭 공구가 훨씬 더 많은 방향에서 공작물에 접근할 수 있도록 해주므로 매우 복잡한 형상을 생성하는 것이 가능해집니다.
또한 필요한 시스템의 수가 줄어듭니다. 절삭 공구가 더 많이 확장될 수 있으므로 기계공이 공작물을 수동으로 돌릴 필요가 없습니다. 결과적으로 전체 CNC 가공 방식이 훨씬 빨라집니다.
3축 CNC 가공 vs 5축 가공
3축 가공기와 5축 가공기의 가장 큰 차이점은 3축 가공기는 공작물을 3개의 축에서 가공할 수 있는 반면, 5축 가공기는 5개의 축에서 가공할 수 있다는 점입니다. 두 가공기 모두 높은 유연성과 컴퓨터 제어 기능을 갖추고 있으며, 동일한 부품을 빠르고 경제적으로 제작할 수 있도록 해주는 재현성이 뛰어난 제조 공정입니다. 하지만 상황에 따라 어느 한쪽을 더 선호하여 사용할 수도 있습니다.
정밀한 가공이 필요하거나 단순히 평평한 상판을 절단해야 하는 경우라면 3축 CNC 기계가 적합한 선택일 수 있습니다. 3축 기계는 5축 기계보다 유연성이 뛰어날 뿐만 아니라 설계가 간편하여 전문 프로그래머와 엔지니어를 고용하는 데 드는 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 3축 CNC 가공은 준비 시간도 훨씬 짧습니다.
복잡한 형상이나 정밀한 부품을 제작해야 한다면 5축 CNC 가공을 사용하는 것이 좋습니다. 5축 CNC 가공을 통해 더 높은 정밀도, 뛰어난 품질, 넓은 작업 자유도, 그리고 더 큰 부품을 빠르게 생산할 수 있는 능력을 확보할 수 있습니다.
CNC 기계 부품
CNC 기계는 총 13개의 부품으로 구성되어 있습니다. 각 부품의 이름은 다음과 같습니다.
1. 입력 장치
2-기계 제어 장치
3. 공작기계
4. 구동 시스템
5. 피드백 메커니즘
6-디스플레이 유닛
침실 7개
8-헤드스톡
9- 테일스톡
10-테일스톡 퀼
11페달 또는 풋스위치
12-척
13. 제어판
5축 CNC 가공의 장점
5축 CNC 가공은 높은 성능과 정밀도를 자랑하며, 공작물을 한 번에 고정하는 것만으로 가공을 완료할 수 있습니다. 자동차 부품이나 항공기 시스템 부품과 같은 최신 금형 제작이 가능합니다. 5축 CNC 가공은 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있으며, 항공우주, 군사, 과학 연구, 정밀 계측기, 고정밀 의료기기 제작 등에 활용됩니다. 이는 불가능해 보였던 것을 가능하게 하는 첨단 기술로, 모든 평면 또는 불규칙한 형상의 가공 및 제작이 가능합니다. 복합 부품 및 기존 상용 제품의 가공 비용을 획기적으로 절감할 뿐만 아니라, 가공 생산성을 급격히 향상시키고 가공 편차를 최소화할 수 있습니다.
최적의 조각을 유지하고 절단 모양을 업그레이드하세요
회전 테이블을 이동시키면 완벽한 절삭 형상을 유지하는 데 도움이 됩니다. 곡면을 완벽하게 가공하려면 회전 테이블을 경사지게 하여 때로는 반대 방향으로 회전시켜야 합니다. 5축 CNC 가공은 구형 커터의 중심선 속도가 0이 되는 것을 방지함으로써 더욱 정밀한 평면 가공을 구현할 수 있음을 알 수 있습니다.
시간 절약 | 제조 시간 단축
5축 CNC 기계는 전 세계 CNC 가공 센터에서 상당한 시간 절약을 가능하게 해줍니다. 대부분의 CNC 가공 업체에서는 5축 가공을 필요로 합니다. 5축 CNC 밀링은 제조 과정에서 작업을 빠르고 효율적으로 수행할 수 있도록 지원합니다. 이는 생산 시간과 비용을 절감하는 데 도움이 되는 특별한 구조를 제공합니다. 따라서 5축 CNC는 비용 효율적인 장비이며, 제품 출시 시간을 단축시켜 줍니다.
5축 가공에서는 절삭 공구를 사용하여 복합 금형 제조면의 수직 상태를 유지함으로써 축 방향 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 5축 가공의 개념은 경사면을 이용한 측면 밀링에도 중요한데, 이를 통해 구형 절삭 공구로 인해 발생하는 융기선과 같은 흔적을 제거할 수 있습니다. 결과적으로 금형의 평면 정밀도가 향상되고 성형면 가공에 필요한 노동력이 절감됩니다.
가공 정확도 향상
5축 CNC 밀링은 최소한의 구조물만 필요로 하기 때문에 정밀도가 향상됩니다. 불필요한 구조물은 오히려 결함을 증가시킬 뿐입니다. 또한, 5축 CNC 밀링은 특정 공구의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 이는 주로 절삭 공구의 크기 감소에서 비롯되는 결과입니다.
5축 가공 기술을 통해 복합 형상에서 공작물을 정밀하게 반복적으로 재배치해야 하는 문제를 해결했습니다. 이를 통해 가공 시간을 단축하고 가공 내구성을 크게 향상시켰습니다. 또한 기존 공정에서 요구되는 수많은 지그 제작에 드는 높은 비용도 절감할 수 있었습니다. 5축 가공은 기존 가공 방식으로는 불가능했던 드릴링, 테이퍼 가공, 복합 평면용 캐비티 가공 등 복합 부품 가공을 가능하게 합니다.
표준 평면 마감 | 복합 형상
이러한 배열 방식은 표준적인 표면 마감을 가진 평면을 제작하는 데에도 도움이 됩니다. 5축 가공기에서는 부품의 위치가 절삭 장치에 훨씬 가깝습니다. 후방 두 축을 이용하면 진동이 적은 소형 절삭 공구를 사용할 수 있어 표준적인 평면 마감을 얻는 데 도움이 됩니다.
5축 CNC 기계의 또 다른 장점은 복합 형상 가공이 가능하다는 것입니다. 여러 부품을 5축 모두에서 가공해야 할 때, 이러한 조정 기능의 추가적인 발전으로 생산 방향과 곡선 가공이 가능해집니다. 이전에는 이러한 가공을 위해 별도의 금형과 개별 고정 장치가 필요했습니다.
높은 제조 생산성
5축 가공은 가공 시간과 부품 생산 시간을 효과적으로 단축할 수 있습니다. 넓은 축 회전 반경과 이송 속도를 통해 견고하고 정밀한 절삭이 가능합니다. 5축 가공은 고속 가공 시대를 열어가고 있습니다. 5축 가공의 빠른 동작 및 위치 제어와 고속 절삭 기술은 반제품 납품 시간을 단축하고 생산 생산성과 정확도를 향상시킵니다.
이의 제기 없음
5축 CNC 기계를 보유한 업체는 많지 않습니다. 이러한 설비를 갖추면 제조 서비스 분야에서 경쟁업체보다 한 발 앞서 나갈 수 있습니다. 경쟁업체가 제공할 수 없는 차별화된 서비스를 고객에게 제공할 수 있습니다. 5축 CNC 기계를 도입하여 제작 과정의 편의성, 생산성, 제품 품질 향상 등에서 얻을 수 있는 이점을 직접 경험해 보십시오.
5축 CNC 기계의 단점
사람들은 조립 및 제조 산업에서 5축 CNC 기술의 이점과 가치를 인정해 왔습니다. 복잡한 공간을 설계하고 조립하는 과정에서 어려움을 겪게 되면 5축 CNC 가공 기술을 활용하게 됩니다. CNC 기계의 핵심적인 첨단 기술 조건은 다축, 고속, 뛰어난 유연성 및 고출력이며, 관련 축에 대한 수요는 주로 3축에서 5축 사이입니다. 그러나 CNC 가공 제조 분야에서 5축 가공이 일부 작업에 적용되는 비중은 우리가 생각하는 것만큼 크지 않습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
가격이 지나치게 높다
한편으로, 5축 가공 장비와 필요한 소프트웨어 구매 비용이 일반적인 3축 CNC 가공 센터보다 훨씬 높습니다. 다른 한편으로, 장비 자체의 유지 관리 또한 범용 장비보다 더 까다롭습니다. 이러한 점들을 고려할 때, 5축 가공 부품의 가격은 일반적인 3축 CNC 가공 부품보다 훨씬 높을 수밖에 없습니다.
복잡하고 힘든 프로그래밍
5축 CNC 가공은 3축 가공과 반대로, 세 개의 직선 운동 외에도 두 개의 회전 운동이 복잡하게 얽혀 있습니다. 이러한 인공적인 움직임의 방향성은 복잡하고 개념적이어서 시각화하고 이해하기가 어렵습니다. 예를 들어, 필요한 영역의 자유 구조 경로를 제어하기 위해서는 수많은 상호 연관된 수정과 복합적인 기하학적 힘을 통과시켜야 하는 경우가 많습니다. 또한, 각 축의 움직임 간의 상호 관계를 평가하여 충돌이나 오류를 방지하고 적절한 보간량을 결정하는 등의 작업이 필요합니다. 가공 정확도와 평면 표준을 보장하기 위한 프로그래밍의 복잡성은 더욱 두드러집니다.
기계공에게 요구되는 높은 기계적 능력
5축 CNC 가공은 최첨단 제조 기술이며, 현대적인 접근 방식에는 고도의 기술이 요구됩니다. 고유한 프로그래밍부터 가공 작업에 이르기까지 일반적인 3축 기계와는 완전히 다릅니다. 따라서 고도의 기술을 갖춘 기계공이 필요하며, 이는 높은 고용 비용으로 이어집니다.