CNC 가공에 대한 완벽한 가이드: 사용할 수 없는 재료

많은 산업이 CNC 가공을 사용하여 정확한 결과로 제조를 더 편리하게 만들어 이익을 얻었습니다. 그럼에도 불구하고 모든 재료가 이 공정에 적합한 것은 아니지만 다양한 재료를 성형하는 데 매우 좋습니다. 제조업체는 어떤 재료가 CNC 가공과 호환되지 않는지 이해하여 공정에 포함시키고 비용이 많이 드는 오류를 피해야 합니다. 이 기사에서는 가공 중 특성이나 거동으로 인해 어려움을 겪는 몇 가지 재료를 설명하여 CNC 가공의 기술적 한계에 대해 설명합니다. 노련한 전문가와 초보자 모두 이 가이드를 통해 재료 선택 방법을 개선하고 생산을 최적화하는 데 도움이 될 것입니다.

CNC 가공에 어려운 재료는 무엇입니까?

일반적으로 CNC 가공에 어려움을 겪는 것으로 알려진 재료는 다음 범주로 나눌 수 있습니다.

• 단단하거나 질긴 재료: 이러한 재료에는 경화강, 티타늄 등이 있으며, 이는 절단 및 힘 적용에 사용되는 도구의 빠른 마모를 일으킬 수 있습니다.
• 부드럽고 탄력적: 절삭력을 받으면 변형될 수 있는 일부 유형의 고무와 특정 플라스틱은 정확한 가공 공정을 수행하는 데 어려움을 초래할 수 있습니다.
• 취성 재료: 이 범주에 속하는 재료에는 유리와 같은 세라믹이 포함되는데, 이런 재료는 기계적 가공 중에 균열이나 파손이 발생하기 쉽기 때문에 주의해서 취급해야 하며 적절한 도구를 사용해야 합니다.
• 복합 재료: 탄소 섬유 복합 재료와 같은 복합 재료는 경도가 다양하기 때문에 도구 가장자리에 압력이 고르지 않을 수 있으며 제조 과정에서 발생하는 먼지로 인해 건강에 위험을 초래할 수 있습니다.

이러한 과제를 극복하기 위해서는 효과적인 재료 선택과 적절한 가공 전략이 결합되어야 합니다.

매우 부드럽거나 유연한 소재

고무나 그렇게 단단하지 않은 열가소성 플라스틱과 같은 연성 소재를 가공하는 것은 물리적 특성 때문에 문제가 됩니다. 이 소재를 가공하면 절삭력에 따라 변형되어 치수 정확도와 복잡성이 낮아질 수 있습니다. 예를 들어, 저온 가공은 낮은 일시적 온도를 사용하여 소재를 냉각시켜 강성을 높이는 독특한 접근 방식 중 하나입니다. 낮은 온도에서는 절삭 표면 마감을 줄여 소재 변형을 최소화할 수 있어 다른 가공보다 가공하기 쉽습니다. 낮은 레이크 각도와 윤활을 갖춘 날카로운 절삭 공구를 사용하면 마찰을 줄일 수 있습니다.

유연성은 또한 가공 중에 진동을 증가시켜 공구 수명과 표면 마감의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 열가소성 플라스틱의 경우, 적절한 클램핑 설정과 결합된 느린 속도가 진동으로 인한 부정확성을 완화하는 데 도움이 될 수 있다는 것이 입증되었습니다. 산업 실무 팁에 따르면, 유연한 소재를 가공하려면 최대 내구성과 정밀한 절단을 위해 HSS(고속강) 또는 카바이드 공구가 필요합니다.

까다로운 CNC 응용 분야의 경우 작업 조건에서 재료가 어떻게 작동하는지 알고 이에 따라 밀링 매개변수를 맞춤 설정해야 합니다. 그러면 최종 제품이 이러한 재료에 요구되는 높은 표준을 충족하게 됩니다.

녹는점이 낮은 재료

알루미늄, 주석, 납 및 일부 열가소성 플라스틱과 같이 낮은 녹는점을 가진 재료를 다룰 때 다양한 산업은 고유한 기회와 과제에 직면합니다. 이러한 물질은 일반적으로 화씨 600도(섭씨 316도) 미만의 녹는점을 가지므로 납땜, 주조 및 3D 인쇄와 같은 저온 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 주석의 녹는점은 화씨 450도(섭씨 232도)로 상당한 온도 제어가 필요한 전자 장비 납땜에 이상적입니다.

이러한 소재를 적절히 가공하거나 처리하려면 뒤틀림을 포함한 가열 효과로 인한 변형을 피하기 위해 열적 특성을 고려해야 합니다. 정보에 따르면 고압 공기 또는 액체 냉각수와 같은 건전한 냉각 시스템은 열 응력을 줄이고 결과적으로 공구 수명을 늘리고 표면 마감을 향상시킬 수 있습니다. 또한 연구에 따르면 가공 중 발생하는 열을 최소화하기 위해 날카로운 절삭 공구와 저속 스핀들을 사용하는 것이 중요합니다.

저융점 재료에서 개발된 합금의 응용 분야도 사용 범위를 확대했습니다. 예를 들어, 납-주석 합금은 예측 가능하게 녹고 오래 지속되기 때문에 솔더 제조에 광범위하게 적용됩니다. 또한 연화점이 낮은 고급 열가소성 플라스틱은 정확한 층별 증착이 필요한 적층 제조에 일반적으로 사용됩니다.”

따라서 산업체에서는 이러한 재료의 기계적, 열적 특성을 파악함으로써 해당 재료를 올바르게 사용하고, 그 응용 분야가 오래 지속되고 무해하며 효율적임을 보장할 수 있습니다.

매우 연마성이 강한 물질

고연마성 재료는 상당한 경도와 연마성을 가지고 있기 때문에 연삭, 절단 및 연마와 같은 산업 응용 분야에 필요합니다. 여기에는 탄화규소(SiC), 산화알루미늄(Al2O3), 입방정 질화붕소(CBN) 및 다이아몬드가 포함됩니다. 이러한 재료는 우수한 내마모성을 가지고 있으며 고응력 작업을 견딜 수 있습니다.

예를 들어, 합성으로 만든 산업용 다이아몬드는 모스 척도에서 10으로 평가되는 비교할 수 없는 경도를 가지고 있기 때문에 절삭 공구에 널리 사용됩니다. 세라믹 및 금속과 같은 초경질 재료를 고정밀로 만드는 데 사용할 수 있습니다. 반면, 산화 알루미늄은 모스 척도에서 9-9.5 사이에서 다양한 입자 경도를 가지고 있으며 일반적으로 사포 및 연마 분사에 적용됩니다.

최근 개발은 연마 입자의 크기와 구조를 최적화하여 효율성을 높이고 가공 장비의 마모를 줄였습니다. 나노 구조 연마재와 관련된 연구에 따르면 기존의 마이크로 크기 연마재에 비해 재료 제거율이 15-20% 증가했습니다. 게다가 산업계는 재활용 유리 및 가넷과 같은 친환경 연마재를 사용하여 운영 효율성과 환경적 지속 가능성을 균형 있게 유지하는 등 지속 가능한 개발 문제를 계속 탐구하고 있습니다.

입자 크기, 경도, 열 안정성과 같은 재료의 물리적 특성을 이해하는 것은 주어진 응용 분야에 적합한 연마재를 선택하는 데 중요합니다. 이를 통해 도구와 장비가 더 오래 지속되고 손상을 최소화하며 최상의 결과를 제공할 수 있습니다.

특정 재료를 CNC 가공에 사용할 수 없는 이유는 무엇입니까?

CNC 공작 기계의 한계

CNC 기계는 특정 소재를 다룰 때 한계가 있습니다. 중요한 요인 중 하나는 주어진 소재의 경도일 수 있습니다. 일부 세라믹이나 경화강과 같은 일부 복잡한 물질은 일반적인 CNC 공구의 용량을 초과할 수 있으며, 이는 공구의 심한 마모와 파손을 초래할 수 있습니다. 이는 재료 연성이라는 또 다른 한계와 관련이 있습니다. 이러한 가공 문제, 예를 들어 표면 마감이 좋지 않거나 절삭 공구가 막히는 것은 특정 연성 금속과 같은 매우 연성적인 물질에서 발생할 수 있습니다. 또한 가공 중에 일부 소재는 열을 전도하지 못해 열 변형이나 작업물이 손상될 수 있습니다. 기계의 정확성과 지속적인 고성능은 기계의 성능을 보완할 호환 소재를 적절히 선택하는 데 크게 의존합니다.

가공 공정과 호환되지 않는 재료 특성

과도한 경도

일부 세라믹이나 과도하게 경화된 강철은 기계로 가공하기 복잡할 수 있으며 공구를 빠르게 마모시킬 수 있습니다.

낮은 열전도율

티타늄 합금을 포함하여 방열 성능이 떨어지는 재료를 사용하면 기계 가공 시 열이 축적되어 열 손상이 발생할 수 있습니다.

높은 연성

이러한 재료는 순수 구리나 연성 알루미늄과 같이 너무 연성이 커서 마감이 만족스럽지 않고 도구가 막히는 문제가 발생합니다.

취성

유리나 특정 복합재와 같은 취성 물질은 기계 가공 중에 금이 가거나 깨질 수 있다는 우려가 있습니다.

연마 특성

연마재나 특정 폴리머로 강화된 복합재는 절단 도구를 빨리 무디게 만들고 기계 가공성을 저하시킬 수 있습니다.

이러한 양립되지 않는 특성을 파악하는 것은 적절한 재료를 선택하고 작업 중 기계 성능을 개선하는 데 매우 중요합니다.

안전 문제 및 장비 손상 가능성

비호환적 특성을 가진 가공 재료는 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 스트레스를 받으면 깨지는 취성 재료는 작업자를 다치게 할 수 있는 날카로운 파편을 생성합니다. 게다가 연마재는 절삭 공구의 마모를 빠르게 하여 사용 중에 파손될 수 있습니다. 이는 갑작스러운 기계 오작동과 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 이러한 위험을 최소화하고 안전한 작업을 보장하려면 올바른 재료 선택, 정기적인 장비 유지 관리 및 보호 장비 사용이 필요합니다.

CNC 가공이 불가능한 소재의 대체품은 무엇입니까?

3D 프린팅 옵션

CNC 기술을 사용하여 가공하기 어려운 소재의 경우 3D 프린팅은 유연한 옵션으로 자리 잡고 있습니다. FDM(Fused Deposition Modeling), SLA(Stereolithography), SLS(Selective Laser Sintering)와 같은 이러한 적층 제조 기술은 열가소성 플라스틱 및 광중합체, 심지어 금속과 같은 다양한 소재를 처리할 수 있습니다.

한 가지 예가 FDM 프린터인데, 이는 비용 효율적인 솔루션을 보장하기 위해 ABS, PLA, PETG를 사용하여 프로토타입을 제작하는 데 광범위하게 유용합니다. 반대로 SLA는 더 나은 정밀도를 제공하므로 일반적으로 견고하고 유연하며 주조 가능한 수지를 사용하여 수행되는 세부적인 응용 분야에 가장 적합합니다. SLS는 나일론 기반 분말에서 강력한 기능성 부품을 제조하는 데 광범위하게 사용되므로 항공우주 및 의료 기기의 최종 사용 응용 분야에 적합합니다.

통계에 따르면, 3D 프린팅은 기존 제조의 감산 방식에 비해 최대 70%의 재료 낭비를 절약할 수 있습니다. 게다가 티타늄과 알루미늄을 포함한 재료를 스테인리스 스틸과 함께 사용하여 복잡한 형상을 만드는 Direct Metal Laser Sintering(DMLS)과 같은 금속 3D 프린팅이 개발되었습니다. 이러한 기능 덕분에 3D 프린팅은 소규모 생산, 빠른 프로토타입 제작 및 맞춤형 디자인에 흥미로운 선택이 됩니다.

각 소재의 특정한 장점을 지닌 다양한 3D 프린팅 기술을 통합함으로써, 제조업체는 CNC 가공의 한계를 극복하는 동시에 효율성, 기능성, 설계 유연성을 유지할 수 있습니다.

플라스틱 사출성형

제 생각에 사출 성형은 제가 보증할 수 있는 대규모 플라스틱 부품을 생산하는 방법입니다. 이 공정에서 액체 플라스틱은 특정 금형에 밀어 넣은 다음 냉각하여 원하는 모양을 형성합니다. 그 장점은 높은 생산 속도로 복잡한 기하학적 모양의 구성 요소를 만들 수 있는 능력에 있습니다. 게다가 다양한 열가소성 플라스틱을 사용할 수 있으므로 재료 특성이 특정 요구 사항에 맞게 조정됩니다.

금속의 주조 방법

금속 가공의 기본 중 하나는 주조로, 액체 금속을 금형에 부어 응고시켜 원하는 모양을 만드는 것입니다. 다양한 주조 기술은 다양한 재료, 용도 및 허용 오차를 사용합니다.

모래 주조

모래 주조는 다재다능하고 비용 효율성이 높아 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 방법은 모래로 만든 주형을 사용하여 복잡한 디자인에 맞게 쉽게 성형할 수 있습니다. 철, 강철, 알루미늄과 같은 금속으로 크고 무거운 부품을 제작하는 데 널리 사용됩니다. 현대 모래 주조는 주로 엔진 블록이나 농장 기계 구성 요소와 같은 품목에서 발견되는 인치당 ±0.02인치 이내의 허용 오차를 달성할 수 있습니다.

다이 캐스팅

다이캐스팅에서는 뜨거운 액체 금속을 고압으로 재사용 가능한 강철 금형(다이)에 압착하여 정밀 부품을 대량 생산합니다. 그 후 비철 합금은 일반적으로 컴퓨터 수치 제어 프로세스를 통해 가공되며, 특히 알루미늄, 아연 또는 마그네슘과 관련된 다양한 CNC 애플리케이션을 처리할 때 그렇습니다. 일부 고급 다이캐스팅 기술은 ±0.005인치만큼 낮은 허용 오차를 제공할 수 있습니다. 따라서 이 기술은 다양한 크기의 복잡한 기하학적으로 정확한 부품을 생산할 수 있는 기능 덕분에 자동차 제조 산업과 항공 산업 가전 제품에 광범위하게 적용됩니다.

투자 주물

로스트왁스 주조라고 불리는 인베스트먼트 주조 방법은 복잡한 디테일과 매끄러운 마감이 있는 구성 요소를 제조하는 데 가장 적합합니다. 세라믹 쉘 몰드는 왁스 모델 주위에 형성되고, 후자를 제거하기 위해 녹인 다음 용융 금속으로 채웁니다. 이 방법의 목적은 우수한 표면 마감과 ±0.004인치의 치수 공차를 달성하는 것입니다. 이 기술은 수술 도구 및 터빈 블레이드와 같은 구성 요소를 생성하는 데 중요하기 때문에 의료 분야와 항공 우주 분야에서 널리 사용됩니다.

원심 주조

이 접근 방식은 원심력을 사용하여 금형 내에서 용융 금속을 분산시켜 제한된 다공성을 가진 컴팩트한 부품을 생산합니다. 주로 스테인리스 스틸과 철을 사용하는 파이프, 부싱 또는 베어링과 같은 튜브형 및 원통형 구성 요소를 만듭니다. 원심 주조 공정을 통해 생산된 재료는 일반적으로 높은 효율성과 함께 향상된 기계적 특성을 갖습니다.

연속 주조

연속 주조는 액체 금속이 금형에서 나오면서 지속적으로 고체가 되어 CNC 소재에 사용되는 시트, 막대 또는 기타 긴 모양을 생산함으로써 더욱 효율적으로 만들어진 공정입니다. 강철 및 알루미늄 산업은 높은 출력과 고품질 원료 강도를 위해 이를 널리 사용합니다. 예를 들어, 최신 기술은 분당 10미터 이상의 생산성을 제안하여 대규모 생산을 촉진합니다.

모든 주조 기술에는 고유한 장점과 특정 생산 요구 사항이 있습니다. 재료 과학의 발전으로 이러한 접근 방식은 더욱 발전하여 금속 부품에서 더 나은 정확도, 더 적은 낭비, 향상된 기계적 성능을 제공합니다.

재료 선택 요소는 CNC 가공 능력에 어떤 영향을 미칩니까?

경도 및 가공성 등급

경도와 가공성 점수를 비교하는 동안, 저는 재료의 특성이 CNC 기계 작업의 효율성과 실용성에 어떤 영향을 미치는지 살펴봅니다. 그러나 더 단단한 재료는 더 부드러운 재료보다 절단하기 어렵기 때문에 특수 공구와 더 느린 절삭 속도가 필요하지만, 내구성과 내마모성이 뛰어납니다. 즉, 가공성 등급이 더 높은 재료는 더 빠르고 정확하게 가공할 수 있어 공구 마모가 감소하고 생산 시간이 단축됩니다. 제조에서 성공적인 결과를 얻는 열쇠는 이러한 요소를 평가하는 것입니다.

열적 특성 및 내열성

가공 및 제조 공정을 위한 재료의 선택은 특히 고온 환경의 경우 열적 특성에 크게 좌우됩니다. 알루미늄과 구리는 열전도율이 높은 재료의 몇 가지 예입니다. 이와 관련하여 열을 더 빨리 소산시켜 가공 중 과열을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 이러한 장점에도 불구하고 이러한 재료는 녹는점이 낮기 때문에 심한 열 조건에 노출되면 제한될 수 있습니다.

반면, 다른 재료 그룹은 스테인리스 스틸 또는 니켈 기반 합금으로 대표되는데, 이는 높은 온도에서도 열전도도가 낮아 내열성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 예를 들어, 니켈 초합금은 구조적 손상 없이 1,000°C를 초과하는 온도를 견딜 수 있으므로 항공우주 및 터빈 응용 분야에 가장 적합합니다.

열팽창 계수(CTE)는 또 다른 중요한 고려 사항인데, CTE가 높은 재료는 온도가 변동하면 상당한 치수 변화가 발생하여 정밀도에 부정적인 영향을 미치기 때문입니다. 예를 들어, CTE가 적당한 티타늄 합금은 내열성도 뛰어나 안정적이면서도 열적으로 효율적입니다.

CNC 기계를 사용하는 동안 적절한 열 관리가 필요합니다. 열이 너무 많이 축적되면 공구 마모나 작업물 변형이 발생할 수 있기 때문입니다. 제조업체는 특정 전도성 물질을 통과하는 전기의 이동 속도를 높이거나 낮추는 능력인 전도도, 크기를 변경할 수 있는 능력을 의미하는 확장 용량, 재료와 공구 모두에 최적의 성능과 내구성을 얻을 수 있도록 가열로 유도되는 것을 포함하여 다양한 온도에서 물리적 반응에 얼마나 잘 저항하는지를 나타내는 안정성 특성과 같은 측면을 살펴봐야 합니다.

화학성분 및 반응성

모든 재료의 CNC 가공성은 화학 성분에 의해 상당히 영향을 받습니다. 재료에 존재하는 원소는 경도, 내식성, 가공성과 같은 다양한 특성을 직접적으로 결정하며, 이는 CNC 프로젝트에 대한 일반적인 재료 선택에 중요합니다. 예를 들어, 스테인리스 스틸은 철, 크롬(최소 10.5%), 니켈, 탄소로 인한 부식을 방지하는 수동 크롬 산화물 층을 가지고 있습니다.

반응성도 중요한데, 특히 산화되기 쉬운 알루미늄과 마그네슘과 같은 금속을 작업할 때 그렇습니다. 알루미늄은 산소와 반응성이 높아 얇은 보호 산화물 표면을 형성하여 내식성을 상당히 개선합니다. 반면, 마그네슘은 가볍고 튼튼하지만 알루미늄보다 반응성이 훨씬 더 강하고 고온에서 발화할 수 있으므로 가공 중에는 엄격한 안전 조치를 준수해야 합니다.

고려해야 할 또 다른 중요한 측면은 합금의 구성과 절삭유 및 공구 재료의 상호 작용입니다. 예를 들어, 자유 가공 강철과 같은 높은 유황 함량을 함유한 재료는 공구의 마찰과 마모를 줄여 가공성을 향상시킵니다. 또한 티타늄 합금은 인상적인 강도 대 중량 비율과 우수한 내열성을 가지고 있기 때문에 가공하기 복잡하지만, 그 구성은 일반적으로 알루미늄과 바나듐으로 구성됩니다.

경험적 데이터는 이러한 관찰을 뒷받침합니다. 예를 들어, 합금 4과 같이 니켈 함량이 6%~2618%인 알루미늄 합금은 항공우주 응용 분야에서 재료를 강화하는 데 도움이 됩니다. 반면에 탄소 함량이 높은 강철 재료에서는 경도가 높아지는 것이 표준이지만, 응력 하에서 재료의 취성으로 인해 가공성이 감소합니다. 이러한 구성 세부 사항을 알면 엔지니어는 반응성, 가공 품질 및 정확한 CNC 가공 작업을 위한 성능을 결합한 재료를 선택할 수 있습니다.

복잡한 재료를 가공할 때의 해결책은 있나요?

특수 도구 및 코팅

종종 복잡한 소재의 가공은 성능을 최적화하고 공구 마모를 줄이기 위해 특수 공구와 향상된 코팅 기술이 필요하다는 것을 의미합니다. 카바이드 또는 입방정 질화붕소(CBN)로 만든 이러한 공구는 경도와 내열성이 뛰어나 CNC 선반 작업에서 초합금과 경화강을 가공하는 데 적합합니다. 또한 다결정 다이아몬드(PCD) 공구는 고속 절삭에서 정확도와 강도를 유지하기 때문에 알루미늄-리튬 합금과 같은 비철 소재를 가공하는 데 적합합니다.

코팅은 또한 공구 수명과 효율성을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다. 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN) 코팅은 향상된 내열성과 산화 안정성의 예입니다. 고강도 강철이나 내열 합금과 같이 빠른 재료 제거에 더 좋습니다. 첨단 연구에서는 마찰이 적은 다이아몬드와 유사한 탄소 코팅도 개발하여 기계가 가공 공정 중에 작업하는 동안 발생하는 열을 줄였습니다.

산업용 응용 데이터에 따르면 TiAlN과 같은 경질 코팅은 티타늄 또는 니켈 기반 합금을 절단할 때 공구 수명을 최대 800%까지 연장할 수 있습니다. 다시 말해서, 이러한 공구를 냉각 또는 윤활을 위한 최소 오일(MQL)과 함께 사용하면 안정성이 증가하고 공정 중 열 응력이 감소합니다. 까다로운 소재에서도 이러한 새로운 방법은 더 나은 가공성을 제공하지만 고품질 표면과 높은 정확도가 유지될 수 있습니다.

첨단 냉각 기술

내열성 소재를 가공할 때는 성능을 개선하기 위해 고급 냉각 기술을 사용하는 것이 필수적입니다. 열 변형을 방지하고 기계적 특성을 유지하기 위해 열이 공작물에서 올바르게 소산되도록 보장함으로써 가공을 개선할 수 있습니다. 다음은 고급 냉각에 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다.

홍수 냉각

이는 대량의 유체를 절삭 영역에 지속적으로 붓는 전통적인 접근 방식을 말합니다. 일반적인 가공 요구 사항을 처리할 때 효과적일 수 있지만 환경 문제와 높은 냉각수 소비로 이어질 수 있습니다.

최소량 윤활(MQL)

MQL 기술을 사용하면 매우 작은 양의 냉각수가 제어된 방식으로 미세한 안개로 공급되므로 유체 사용량이 크게 줄어듭니다. 일부 연구에 따르면 공구 수명과 표면 품질은 그대로 유지하면서 건식 가공에 비해 절삭 온도가 최대 30%까지 감소했습니다.

극저온 냉각

이 공정은 액체 질소(LN2) 또는 이산화탄소(CO2)와 같은 극저온 유체를 사용하는데, 이는 절단 온도를 엄청나게 낮추는 데 도움이 됩니다. 극저온 냉각은 티타늄 합금과 같은 재료의 표면 무결성을 향상시키는 동시에 공구 수명을 최대 90%까지 향상시킵니다.

고압 냉각(HPC)

HPC는 고압 냉각 시스템의 약자로, 80bar 이상의 압력으로 절삭 구역 냉각수를 공급합니다. 이 방법은 절삭 구역에서 칩 제거 및 온도 감소에 특히 유용하므로 스테인리스 스틸 및 초합금과 같은 재료에 적합합니다.

내부 냉각수 채널

내장된 냉각수 공급 시스템이 있는 공구는 유체가 절단 가장자리에 바로 적용되도록 보장합니다. 내부 냉각은 가공 안정성을 향상시켜 깊은 구멍을 뚫을 때 공구 성능을 개선합니다.

공기 냉각

압축 공기는 가공된 연성 소재에 대한 건식 옵션이 됩니다. 고속 가공과 결합하면 오일 오염을 방지하는 동시에 칩 배출을 용이하게 합니다.

제조업체는 이러한 냉각 기술을 올바르게 선택함으로써 다양한 응용 분야에서 최적화된 가공 효율성, 연장된 도구 수명 및 향상된 지속 가능성을 달성할 수 있습니다.

하이브리드 제조 접근 방식

하이브리드 제조에서 가산 및 감산 작업을 결합하면 두 기술의 가장 좋은 측면을 활용할 수 있습니다. 레이어별, 3D 인쇄 및 기타 가산 방법을 사용하여 복합 형상을 개발하는 반면, CNC 가공으로 표면을 정제하고 치수 정확도를 개선합니다. 이 방법은 복잡한 부품을 제조하고 재료 낭비를 줄이며 생산 시간을 최소화하는 데 가장 효과적입니다. 대부분의 경우 항공우주, 의료 및 자동차 산업은 뛰어난 성능 구성 요소 효율성을 위한 높은 맞춤화 비율로 인해 하이브리드 제조를 사용합니다.

CNC 가공의 소재에 대한 일반적인 오해는 무엇입니까?

재료 호환성에 대한 가정

모든 재료가 동등하게 만들어진 것은 아니며, CNC 가공은 모든 제조 분야에서 가장 흔한 오해 중 하나입니다. 금속, 플라스틱 또는 복합재와 같은 모든 재료 유형에는 가공성에 영향을 미치는 고유한 품질이 있습니다. 예를 들어, 알루미늄은 쉬운 절단 특성과 열적 속성으로 선호되는 반면 티타늄과 같은 단단한 재료는 도구 마모를 최소화하기 위해 특수 도구와 기술이 필요합니다. 게다가 각 유형의 가공 공정에 사용할 수 있는 재료는 없습니다. 재료 강성, 내열성 및 표면 마감 요구 사항을 철저히 검토하여 결과를 극대화해야 합니다. 특정 애플리케이션에 적합한 재료를 결정할 때 이러한 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.

기계 성능을 과대평가하다

그러나 CNC 가공과 관련된 또 다른 일반적인 오해는 사람들이 기계의 한계를 알지 못함으로써 기계의 성능을 과대평가하는 경향이 있다는 것입니다. 현대의 컴퓨터 수치 제어 기계가 아무리 발전했어도 적절하게 설정 및 공구화되지 않으면 모든 복잡한 설계나 재료 문제를 처리할 수 없습니다. 특히 다중 재료가 관련된 경우 더욱 그렇습니다.

예를 들어, 고속 밀링 머신은 빠른 정밀 응용 분야를 위해 설계되었지만 진동 제어, 공구 강성 및 스핀들 동력과 같은 요인으로 인해 제한될 수 있습니다. 경화강이나 일부 복합재와 같은 단단한 재료를 부적절한 속도로 거칠게 만들려고 하면 공구가 부러지거나 절단이 부정확해집니다. 연구 결과에 따르면, 더 단단한 합금을 가공하려면 종종 30-50 SFM(분당 표면 피트)만큼 낮은 절삭 속도와 카바이드 또는 세라믹 등급과 같은 내마모성 절삭 공구를 채택해야 합니다.

또는 5축 CNC 기계는 작업 유지 및 기계 정확도 때문에 가능한 허용 오차에 제한이 있지만 복잡한 형상을 처리할 수 있습니다. 일반적으로 CNC 정확도는 ±0.001″에서 ±0.005″까지 다양하지만 초고정밀 요구 사항의 경우 일부 기계는 교정 조정이나 후속 작업 없이 한계에 도달했을 수 있습니다.

이러한 경계를 기술 및 운영 측면에서 이해하는 것이 필수적입니다. 예를 들어, 엔지니어링 접근 방식은 CNC 시스템의 특정 기능에 맞게 사용자 정의할 수 있으며 성능을 최적화하기 위해 도구와 매개변수를 선택할 수 있습니다. 동시에 기계공은 오류나 비효율성을 최소화합니다.

재료 특성의 중요성을 과소평가하다

CNC 가공에서 재료 특성의 중요성을 무시하면 정밀성을 달성하고, 공구 수명을 유지하고, 워크플로 효율성을 최적화하는 데 상당한 어려움이 발생할 수 있습니다. 금속, 복합재 또는 폴리머 등 모든 재료에는 경도, 인장 강도, 열 전도도 및 화학적 안정성과 같은 고유한 특징이 있어 가공 성능과 결과에 직접적인 영향을 미칩니다.

예를 들어, 티타늄 또는 경화강은 과도한 공구 마모를 피하기 위해 더 낮은 절삭 속도와 코팅된 카바이드 또는 다결정 다이아몬드(PCD)와 같은 더 비싼 공구가 필요한 높은 경도의 금속 중 하나입니다. 업계 데이터에 따르면 티타늄 합금을 가공하려면 분당 40~120미터의 절삭 속도와 절삭 날 압력이 필요하므로 가공에 열 제거가 중요합니다. 반대로 알루미늄과 같은 더 부드러운 재료는 분당 600미터의 더 높은 절삭 속도를 가능하게 하여 때로는 사이클 시간을 단축합니다.

재료 특성은 또한 열 팽창에 따라 달라집니다. 예를 들어, 알루미늄의 높은 열 팽창률을 가공하려면 치수 공차를 유지하기 위해 정확한 온도 제어가 필요합니다. 반면, 탄소 섬유 복합재와 같은 재료는 이방성을 나타내므로 가공성이 절단 방향에 따라 달라질 수 있습니다. 구조를 이해하는 것은 박리와 같은 결함을 방지하는 데 필수적입니다.

또한, 가공성 등급은 기존 가공 작업과 관련된 재료의 거동에 대한 정량적 관점을 제공합니다. 이러한 등급은 다른 금속과 100%로 평가된 자유 절삭 강철과 같은 특정 기준 금속 간의 비교를 허용합니다. 반면, 스테인리스 강철 합금(40%-60%)과 같은 저등급 재료는 툴패스 전략과 절삭 매개변수의 조정이 필요합니다.

이러한 재료 특성과 기타 재료 특성을 철저히 평가함으로써 엔지니어는 가능한 과제를 예상하고, 절삭 매개변수를 최적화하고, 설계 공차와 일치를 유지할 수 있습니다. 이러한 가공 관행과 재료 과학의 조합을 무시하면 비효율성, 손상된 부품 품질 및 더 긴 생산 시간이 발생할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

질문: CNC 가공에 사용할 수 없는 재료는 무엇입니까?

A: 다재다능함에도 불구하고 일부 소재는 특성상 CNC 가공에 사용할 수 없습니다. 여기에는 고무나 폼과 같은 매우 부드러운 소재, 베릴륨과 같은 매우 독성이 강한 소재, 녹는점이 낮은 플라스틱이 포함됩니다. 더욱이, 취성 소재와 가공 중에 유해한 연기를 발생시키는 소재는 CNC 공정에 사용하지 않는 것이 좋습니다.

질문: CNC 기계에 PVC를 사용할 수 있나요?

A: 경험적으로 PVC는 CNC(컴퓨터 수치 제어) 가공에 권장되지 않습니다. PVC 가공은 가능하지만 고속으로 절단하면 독성 연기가 발생하여 심각한 건강 위험을 초래합니다. 게다가 PVC가 녹아서 절삭 공구에 달라붙어 CNC 밀링 머신이나 선반을 손상시킬 수 있습니다. 그래서 일반적으로 대체 소재가 선호됩니다.

질문: CNC 가공에 폴리카보네이트를 사용하는 데에는 어떤 한계가 있습니까?

A: 그러나 폴리카보네이트는 소재로 사용할 때 제한적입니다. 첫 번째 이유는 고속 가공으로 인해 고온에 노출되면 녹거나 변형되는 경향이 있기 때문입니다. 이는 특히 레이저 커터가 수치 제어(CNC) 기술로 절단한 경우 가공된 부품의 정밀도와 표면 마감에 영향을 미칩니다. 폴리카보네이트는 또한 매우 쉽게 균열이 생겨 품질이 낮은 드릴링 구멍과 밀링된 모서리가 균열되기 쉽습니다. 표면 마감 품질 측면에서 좋은 결과를 얻으려면 적절한 절단 매개변수를 사용하여 폴리카보네이트를 주의해서 가공하는 것이 중요합니다.

Q. 고온을 견디지 못하는 소재로 CNC 가공이 가능합니까?

A. 낮은 녹는점 재료와 고온에 노출되면 열화되는 재료를 사용하는 것은 CNC 가공에서 매우 어려울 수 있습니다. 컴퓨터 수치 제어 방법은 절단 공정 중에 발생하는 열로 인해 이러한 유형의 재료를 쉽게 녹이거나, 모양을 잃거나, 증발시킬 수 있습니다. 그러나 일부 특수 냉각 기술과 매우 낮은 이송 속도를 사용하면 특정 저온 재료를 때때로 허용 가능한 수준으로 가공할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 노력은 일반적으로 결과가 좋지 않고 밀링 머신과 절삭 공구를 손상시킬 수 있습니다. 일반적으로 생산 중에 기계가 작업하는 동안 발생하는 열을 견딜 수 있는 재료를 선택하는 것이 좋습니다(Bennett et al.).

질문: CNC 가공에 사용할 수 없는 비금속 재료가 있습니까?

A: 네, 여러 비금속 재료는 CNC 가공에 적합하지 않습니다. 고무나 폼과 같은 매우 부드러운 재료는 절삭력이 가해지면 변형되고, 일부 복합 재료는 가공 시 박리됩니다. 일부 유형의 유리 섬유나 탄소 섬유는 위험한 먼지나 연기가 있을 수 있으며, 이는 때때로 안전 조치를 취해야 하며 모든 CNC 기계에 적합하지 않을 수 있습니다. CNC 프로젝트를 위한 비금속 재료를 찾을 때는 항상 재료의 특성과 필요한 가공 유형을 확인하십시오. 입력이 다르면 결과가 크게 달라질 수 있기 때문입니다.

질문: CNC 가공 프로젝트에는 어떤 재료를 선택해야 합니까?

A: CNC 가공을 위한 소재를 선택하려면 소재 종류와 관련된 여러 요소를 고려해야 합니다. 여기에는 인성, 내마모성 또는 내식성과 같은 최종 부품의 원하는 특성, 항공우주, 자동차 또는 프로토타입과 같은 의도된 응용 분야, 가공성, 비용 및 CNC 밀링 머신 또는 선반의 기능이 포함됩니다. 또한 필요한 허용 오차와 소재가 열처리 또는 표면 마감과 같은 후처리 처리와 호환되는지 여부도 고려해야 합니다. 특정 CNC 가공 프로젝트에 적합한 소재를 선택하려면 경험이 풍부한 기계공 또는 소재 전문가와 상담해야 합니다.

참조 출처

1. CNC 밀링을 이용한 티타늄 합금 가공에 대한 연구 진행: 기술적 검토

• 저자: Mithun Kumar, PS Rao
• 발행일: 2024-11-07
• 요약: 이 기사는 강도 대 무게 비율이 높고 부식에 대한 저항성이 높은 것으로 알려진 티타늄 합금을 가공하는 것의 복잡성을 검토합니다. 따라서 잦은 도구 마모와 특정 절삭 도구 및 기술의 필요성으로 인해 티타늄 합금을 가공하기 어렵다는 점이 강조됩니다.
• 방법론: 저자는 절삭 공구 형상, 속도, 이송 속도와 같은 가공 변수를 분석하고 이러한 변수가 가공 효율성과 공구 수명에 미치는 영향을 살펴봅니다.

2. 제목: 3D 프린팅 가정 및 CNC 가공 조건이 일부 PET 소재의 기계적 매개변수에 미치는 영향

• 저자: Krawulski P., Dyl T.
• 발행일: 2023-03-01
• 요약: 이 논문은 3D 프린팅과 CNC 기계를 통해 생산된 PET 소재의 기계적 특성을 평가합니다. 또한 일부 3D 프린팅 소재의 가공 한계, 특히 강도와 구조적 무결성을 조사합니다.
• 방법론: 이 연구는 3D 프린팅과 CNC 가공을 통해 작품을 제작하는 것을 목표로 하며, 이러한 방법을 비교하기 위해 기계적으로 테스트할 것입니다.

3. 제목: CNC 기계에서 304 °C 냉각수를 사용한 SS0 선삭 가공의 가공 매개변수에 대한 전체 분석

• 저자: Pravin Patil, P. Karande
• 출판일: 25년 2022월 XNUMX일
• 요약: 이 연구는 강도와 가공 경화 특성으로 잘 알려진 SS304 강의 가공 특성에 대한 조사를 제시합니다. 저자는 이 소재를 가공할 때 직면하는 몇 가지 문제, 즉 도구 마모와 효과적인 냉각수의 필요성을 식별합니다.
• 방법론: 저자는 냉각수 온도에 따라 영향을 받는 가공 성능에 대한 매개변수를 변경하여 CNC 선반에서 실험을 수행했습니다.

4. 중국 최고의 CNC 플라스틱 가공 서비스 제공업체