CNC 가공 알아보기

안녕하세요, 쉽고 빠른 CNC 가공 바로발주입니다!

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이번에는 CNC 가공에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

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예전에는 무언가를 만들 때 장인이 한땀한땀 손으로 깎아 만드는 것이 일반적이었지만, 요즘은 일반적으로 CNC를 활용하여 작업합니다. CNC 가공에 대해서 잘 알고 계신가요?

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이번 포스팅을 통해서 CNC 가공의 의미, 역사, 프로세스, 장단점, 그리고 개략적인 비용에 대해 알아보겠습니다.

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​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.

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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.

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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.

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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.

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CNC 가공은 어떤 식으로 작업되나요?

 

미술 조각을 좋아하시나요? CNC 가공에 대해 말씀드리기 전에 미켈란젤로가 한 유명한 말을 들려드리고 싶습니다.

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" 나는 대리석 안에서 천사를 보았고, 그 천사를 자유롭게 해줄 때까지 조각했다. 모든 돌 안에는 조각상이 있다. 조각가의 일은 그 조각상을 자유롭게 하는 것이다. " - 미켈란젤로

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CNC 가공은 미켈란젤로의 명언과 비슷한 점이 많습니다. 간단하게 원자재를 깎아서 우리가 원하는 제품이나 부품을 만들어내는 것입니다.

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CNC 기계는 원자재 덩어리를 아주 빠르게 회전하는 밀링이라고 불리는 드릴 같은 커팅 도구를 활용하여 깎아냅니다.

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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.

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CNC 가공 프로세스는 어떻게 되나요?

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CNC 가공 프로세스는 크게 아이디어를 도면화 하는 설계 작업과 도면을 바탕으로 제품화하는 단계로 나눌 수 있습니다. 조금 더 자세히 알아볼까요?

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• 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.

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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.

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• 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.

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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.

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• 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.

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• 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.

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이런 프로세스에 따라 CNC 가공이 진행되며, 필요에 따라 후가공이나 추가적인 작업을 진행합니다. CNC 가공이 눈 앞에 그려지시나요?

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CNC 가공의 장점은 무엇인가요?

 

​CNC 가공은 많은 장점이 있지만, 크게 3가지를 뽑아보도록 하겠습니다.

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• 높은 정밀도

CNC 가공은 컴퓨터로 제어되기 때문에 사람이 작업하는 것보다 정밀한 작업이 가능합니다.

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• 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.

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• 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?

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CNC 가공의 단점은 무엇인가요?

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CNC 가공은 장점이 많지만 단점도 있습니다. 단점도 3가지를 뽑아보겠습니다.

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• 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.

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• 인적 오류 발생 가능

컴퓨터가 작업하기는 하지만 설계 파일 자체가 잘못되었거나 작업자가 세팅을 잘못했을 경우 당연히 부품의 품질이 떨어지거나 불필요한 폐기물이 발생할 수 있습니다.

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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!

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CNC 가공 비용은 얼마인가요?

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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.

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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.

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이 경우 소량 발주에서 비용을 줄이기 위해서는 작업자 분들의 일을 줄여들이는 것이 중요합니다.

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바로발주는 이러한 인력 투입을 최소화하기 위해 데이터 기반의 자동견적이 산출 가능한 바로발주 알고리즘을 제공하고 있습니다.

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CNC 가공에 대한 궁금증이 해소되셨나요?

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긴 글 읽어주셔서 감사합니다 :)

 

 

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