밀링과 선반 외의 다른 CNC 기계 종류

CNC 공작기계 중 밀링과 선반은 가장 대표적인 기계 종류입니다.

단단한 금속도 손쉽게 절삭할 수 있고 축 수에 따라서 가공 가능한 형상도 무궁무진하여,

기계를 위한 부품 제작에 매우 적합하기 때문입니다.

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그래서 CNC 가공 방법 중 밀링과 선반에만 익숙하신 분들도 있으실 텐데요,

CNC 기계란 의미 그대로 수치를 제어하고 기계의 움직임을 제어하는 컴퓨터 프로그램이 탑재된 모든 기계를 의미합니다.

따라서 당연히 그 두 가지 외에도 다양한 CNC 기계들이 존재합니다.

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따라서 오늘은 금속 외의 여러 가지 재료를 다루는 기계부터 열이나 물로 가공물을 절삭하는 기계까지,

**밀링과 선반을 제외한 다양한 CNC 기계들**에 대해 알아보겠습니다.

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(혹시 밀링과 선반에 관한 내용이 궁금하신 분들은 ‘[CNC 공작기계에 대해 궁금하다면?](https://www.k-jangin.com/magazine/64)’ 글을 참고해 주세요!)

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CNC기계들의 종류 8가지

라우터

​라우터는 회전하여 가공물을 절삭하고 3~6축 기계가 있다는 점에서 밀링과 매우 유사한 기계이지만, 다루는 소재의 차이에 의해 여러 가지 다른 점이 존재합니다.

​가장 큰 차이점은 방금 언급했듯이 ‘소재’인데요, 라우터는 일반적으로 더 부드러운 재료를 가공하는 데에 사용됩니다. 그리고 소재가 부드러운 만큼 공구 마찰 시 절삭되는 부분의 정확도가 떨어지고, 밀링보다 훨씬 저렴합니다.

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이러한 라우터 유형의 CNC 기계는 목재, 강철, 알루미늄, 유리, 플라스틱 등을 절단하는 데에 주로 사용됩니다. 라우터는 회전 관련 수치와 툴패스를 지시하여, 목재와 같은 재료를 원하는 형상대로 절삭하는 기능이 특징입니다. 밀링과 거의 동일한 이 과정은 라우터와 밀링을 혼동하게 하는 이유이기도 합니다.

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한편 라우터는 다른 기계보다 훨씬 짧은 시간에 다양한 품목을 생산하여, 효율성이 높다는 특징을 가지기도 합니다. 대부분의 라우터는 가공물을 3차원으로 가공할 수 있으며, 소규모 프로젝트와 시제품을 만드는 데에 적합합니다.

조각기

​라우터 이야기가 나오면 조각기도 빼놓을 수 없습니다. 조각기는 라우터처럼 판재 표면에 재료를 제거하여, 원하는 모양을 만드는 감산 가공법입니다. 라우터가 대형 조각기인 것이죠. 조각기는 라우터보다 크기가 작기 때문에, 아예 ‘소형 조각기’라고 하여 100만원 미만의 개인용 조각기가 판매되고 있기도 합니다.

​조각기의 장단점은 라우터와 비교하여 설명 가능한데요, 먼저 크기가 작은 만큼 당연히 라우터보다 절삭 능력이 낮습니다. 그리고 라우는 원거리 절삭속도가 빠른 반면, 조각기는 단거리 절삭속도가 빠릅니다. 따라서 라우터는 원판 가공이나 대형가공에 적합하고, 조각기는 미세 조작에 적합하다는 특징을 가지고 있습니다.

 

방전(EDM)

방전 가공(EDM; Electrical Discharge Machining)이란 스파크 가공, 와이어 연소 또는 침식이라고도 합니다. 이름에서 느껴지는 것처럼 전기의 양극과 음극이 부딪힐 때 일어나는 방전(스파크)을 사용하여 재료의 형상을 조작하는 방식입니다.

​가공물이 전극 와이어 아래에 위치하게 되고, 와이어에서 전기 방전을 방출하여 강렬한 열(화씨 21,000도)을 생성해 냅니다. 이때 방전은 아주 작으면서 아주 빠르게 일어나고, 가공 부분은 아주 작은 입자가 되어 녹거나 기화되어 제거되기 때문에 정밀가공이 가능해집니다.

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이러한 방전 가공은 일반적으로 부품이나 공작물에 정밀한 미세 구멍, 슬롯, 각진 형상, 그 외 다양한 복잡한 형상을 생성하는 데에 사용됩니다. 실생활에서 볼 수 있는 대표적인 예시로는 이동 수단 기어가 있습니다.

​드릴링(Drilling)

​드릴링 가공은 공작물을 고정하고 드릴, 리머, 탭 등의 공구를 회전시키며 공작물에 원형 구멍을 뚫거나 자리를 내는 가공법입니다. 평소에 전동 드릴로 구멍을 뚫는 것을 생각하시면 됩니다. 그리고 이런 드릴링 가공을 하는 기계에는 드릴링기와 탭핑기 외에도 공구 교환 장치가 장착된 CNC 기계인 머시닝센터(MCT)를 많이 이용합니다.

​드릴링의 유의사항은 2가지 정도입니다. 먼저 MCT 유형인 드릴링 기계의 가장 큰 공백 시간은 공구를 교환할 때이므로 속도 향상을 위해서는 가공물 구멍 직경의 편차를 줄여야 합니다. 또한 드릴 지름의 4배 이상의 깊은 구멍을 낼 경우에는, 전진과 후진을 반복하는 스텝피드 방식을 취해야 칩 배출 문제를 피할 수 있다는 것 또한 참고해야 합니다.

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드릴링 머신은 일반적으로 대량 생산에 사용되며, 밀링과 선반에 이어 오늘날 사용되는 가장 일반적인 유형의 CNC 기계입니다.

​플라즈마 절단기

​플라스마 절단기는 재료를 절단하는 기능이 동일하다는 점에서 밀링 기계와 유사합니다. 그러나 밀링 기계는 회전하는 엔드밀 또는 밀링 커터를 사용하는 반면, 플라즈마 절단기는 플라즈마 토치를 사용하여 재료를 절단합니다. 용접을 위한 가스 토치와 기능이 유사한 플라즈마 토치는 최대 화씨 50,000도에 이르는데요, 이렇게 뜨거운 토치로 재료를 녹여 절단하는 것입니다.

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플라즈마 절단기를 사용하기 위해서는 플라즈마 절단기로 절단할 재료가 전기 전도성을 지니고 있어야 합니다. 일반적인 재료로는 강철, 스테인리스강, 알루미늄, 활동 및 구리가 있습니다. 플라즈마 절단기를 사용하는 주된 산업 영역은 조선, 자동차 제조, 화학제조, 공업용 철강 건설 현장 등의 중공업입니다. 결과적으로 플라즈마 절단기로 가공된 제품은 일반적으로 크고 무겁습니다.

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레이저 커팅기

레이저 커팅기는 플라즈마 절단기와 유사하며, 금속, 플라스틱, 견목(딱딱한 목재)을 절단하는 데에 적합하다는 점이 유일한 차이입니다. 레이저의 강도는 가공물의 밀도와 강도에 따라 조정 가능합니다.

​레이저 커팅기에는 재료를 정확하게 절단하거나 조각하기 위해 고도로 집중된 레이저 빔이 있는 뾰족한 라우터가 있는데요, 이 라우터에서 뻗어 나오는 레이저 빔은 재료를 가열한 후 녹이거나 기화시켜 재료를 절단합니다. 레이저 커팅기를 사용하는 재료는 주로 판재이며 레이저 빔이 재료를 가로질러 앞뒤로 움직이면서 정확한 절단을 수행합니다.

​이러한 레이저 커팅기는 절단을 통한 디자인에서는 밀링과 선반 커터보다 더 다양한 형상을 만들 수 있으며, 종종 추가적인 마무리 공정이 크게 필요하지 않은 모서리를 생성합니다. 따라서 레이저 커팅기는 일반적으로 부품 마킹 부품에 사용됩니다.

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​워터젯 절단기

워터젯 절단기는 이름에서 느껴지듯이 고압력의 물 분사를 사용하여 재료를 절단하는 방식입니다. 해당 절단기는 비슷한 사양의 플라즈마 절단기보다 비용이 많이 들지만, 레이저 커팅기에 비해서는 저렴합니다. 워터젯 절단기의 단점은 일반적으로 플라즈마 절단기 및 레이저 커팅기보다 속도가 느리다는 것입니다.

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보통 워터젯 절단기는 가공할 재료가 플라스틱이나 알루미늄같이 고온에 녹을 수 있거나 온도에 민감한 경우에 사용됩니다. 그리고 물만으로도 절단할 수도 있지만 일반적으로 더욱 효율적인 절단을 위해 석류석 또는 산화알루미늄과 같은 연마 재료를 물에 첨가합니다.

 

 

그라인더

​그라인더는 가공 제품을 연마 도구를 사용하여 매끄럽게 마무리해 주는 기계입니다. 엔진 부품과 같이 매우 높은 정밀도가 필요한 제품 가공에 주로 사용됩니다. 일반적으로 밀링이나 선반 기계를 통해 표면 조도가 높은 제품을 만든 후, 그라인더로 옮겨 최종적으로 마무리합니다. 이러한 그라인더는 표면 그라인더, 롤 그라인더, 원통형 그라인더 등 다양한 유형이 있습니다.

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그리고 그라인더에 사용되는 연삭(고속회전하여 면을 깎는 것)도구, 즉 연마재의 종류 또한 여러 가지인데요, 도금 또는 유리화된 CBN, 다이아몬드 연삭 휠, 산화알루미늄 및 세라믹 혼합 연삭 휠 등이 그에 해당합니다.

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이외에도 다양한 CNC 공작기계들이 존재하며 쓰임새에 따라 다채로운 모양새와 작동 방식을 가지고 있습니다. 절단이라는 작업 하나도 재료의 소재, 두께, 쓰임새 등에 따라 각기 다른 방식의 기계를 사용한다는 점이 제조 기계 분야의 흥미로운 지점인 것 같습니다.

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지금까지 ‘밀링, 선반 외 다양한 CNC 기계 종류’에 대해 알아보았습니다.

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