CNC(컴퓨터 수치 제어)의 기초 지식·용도와 특징을 알아보자

CNC(컴퓨터 수치 제어)의 기초 지식·용도와 특징을 알아보자

IT기술의 진보에 따른 제조업 현장에서도 

업무의 효율화를 목표로 IT화나 자동화가 진행되고 있습니다.

 

특히 가공 작업 자체를 자동화하는 방법이 

"CNC(컴퓨터 수치 제어)"입니다.

 

2021.10.06 - 콜렛 척이란? 구조와 원리 및 재질에 대해서

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CNC를 탑재한 공작 기계는 "CNC공작 기계"라 불리고

산업용 부품 제조 등에 활용되고 있습니다.

 

안정된 품질의 제품을 대량 생산할 수 있는

안전성이 높다는 점이 CNC의 장점이에요.

이번 포스팅에서는 CNC의 개요와 용도, CNC의 장점과 단점, 

CNC에서 할 수 있는 가공 방법 등을 알아보고자 합니다.

 

CNC란 어떤 것인가?

CNC는 "Computer Numerical Control"또는

"Computerized Numerical Control"의 약칭으로

컴퓨터를 써서 공작 기계를 수치 제어하는 것입니다.

 

공작 기계의 움직임(이동 방향과 이동 속도, 가공량 등)을

프로그래밍의 자동화함으로써 고품질 제품을

안전하고 효율적으로 생산할 수 있습니다.

과거, 밀링 머신과 선반 같은 공작 기계 조작은 

장인들이 모두 수작업으로 하고 있었습니다.

 

그러나 이 방법으로는,

" 복잡한 형상의 가공을 할 수 없다"

"작업이 효율화할 수 없다"

라는 문제가 발생합니다.

 

수치 제어에 의한 공작 기계의 움직임이 자동화되면

이들의 문제를 해결할 수 있습니다.

현재는 수많은 공작 기계에 컴퓨터 수치 제어가 도입되고 있습니다.

 

또 CNC공작 기계를 CAD와 CAM과 조합하면, 

설계에서부터 가공까지 모두 컴퓨터 내에서 완결할 수도 있습니다.

 

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CNC공작 기계의 용도

수치 제어로 동작하는 공작 기계는 자동차와 의료 기기,

항공기 등의 부품을 만들 때, 금형을 가공할 때 등

다양한 용도로 활용되고 있습니다.

 

자유 곡면 가공이나 세차원 형상 가공과 같은

범용 공작 기계(수치 제어가 아닌 수동의 공작 기계)에서는

어려운 정밀 가공을 할 경우 특히 애용됩니다.

 

또 공작 기계에 따라서는 금속뿐 아니라 플라스틱 목재 등의 가공이 가능합니다.

 

2020.07.12 - SS400과 S45C의 차이를 철저 해설

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CNC와 NC의 차이

CNC와 비슷한 용어에 NC가 있습니다.

 

NC는 "Numerical Control(수치 제어)"의 약칭으로 

CNC와 달리"Computer(컴퓨터)"이라는 단어를 포함하지 않습니다.

이들은 무엇이 다를까요?

NC는 트랜지스터와 연산 회로와 같은 

하드웨어만 사용하고 공작 기계의 동작을 제어하는 방법입니다.

 

1950년대에 개발이 진행된 기술로 

데이터 읽기용 기판, 연산용 기판, 

자동 제어용 기판과 같은 복수의 기판을 조합하고 

제어를 실시하는 것이 일반적이었습니다.

이에 대해서 CNC는 NC의 제어 기구를 

컴퓨터(마이크로 컴퓨터)로 바꾼 것입니다.

 

전용의 프로그래밍 언어를 사용하면서 

공작 기계 동작을 소프트웨어적으로 제어합니다.

 

다만 근래에는 NC장치에도 컴퓨터가 탑재되는 경우가 많으므로, 

NC와 CNC의 구별은 없어지고 있습니다.

 

CNC의 사용법

CNC에서 재료를 가공할 경우, 대략적으로 다음과 같은 순서로 작업이 진행됩니다.

 

3D CAD를 사용하여 제품의 3D데이터를 작성한다
CAM으로 NC프로그램 데이터를 작성한다
필요한 공구를 준비하고 공구를 공구대에 고정시킨다
자재를 가공대에 맞춘다
가공을 시작한다

 

CAD는 3D데이터를 작성하는 도구인 반면

CAM은 CAD등으로 만들어진 3D데이터를 바탕으로

NC프로그램을 작성하는 애플리케이션입니다.

 

NC프로그램은 칼의 회전 수나 종류, 공구 교환 시기,

공구의 통로 등이 프로그램 형태로 된 것입니다.

 

CAM을 이용하여 공구나 가공 조건을 입력함으로써

자동적으로 NC프로그램이 작성됩니다.

 

프로그래밍 지식 등이 없어도 CAM을 사용하는 것으로

NC프로그램을 작성할 수 있고, CNC가공이 가능하게 됩니다.

 

 

2022.06.02 - CAM의 종류, CAD와의 차이, 특징, 장점에 대하여

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CNC의 특징

이어 CNC의 장점과 단점을 알아봅니다.

CNC의 장점

품질이 안정된다
장인이 수동으로 공작 기계를 조작할 경우 

제품의 완성도에 차이가 나올 가능성이 있습니다.

 

예를 들어 장인의 기술이나 숙련도에 의해서 

제품의 크기와 상태가 변화하거나 

장인이 기계를 조작 실수해서 폐기품이 나올 경우가 있죠.

CNC공작 기계에서는 프로그램에 기초하여 

자동으로 가공이 수행되므로 제품의 품질을 비교적 안정시킬 수 있습니다.

대량 생산을 향하고 있어 비용 삭감으로 이어진다

CNC공작 기계는 수치 제어에 의한 자동으로 

가공을 하기 때문에 쓸데없는 움직임이 적고 

통상은 장인의 손 작업보다 빨리 가공이 완료됩니다.

 

1개당의 가공 시간이 짧은 제품을

효율적으로 양산할 수 있는 점이 장점입니다.

또 CNC공작 기계의 동작 중은 기계를 감시하기만 하면 되고 

한 직공이 여러대의 기계를 담당할 수 있습니다.

 

또, 감시조차 필요 없이 깨끗이 무인으로 운전할 수 있는 경우도 있습니다.

 

적은 인원으로 많은 제품을 만들어 

생산성 향상이나 인건비 삭감이 가능합니다.

 

안전성이 높다

CNC공작 기계는 기계에 휘말리거나 헐거운 부품이 날아와서

다치거나 하는 리스크가 적은 점이 장점입니다.

 

하지만 공작 기계의 사이즈에 맞지 않는 피 가공물

(공작 기계에서 돌출할 정도로 긴 막대 모양의 재료 등)을

사용하면 중대한 다치는 경우도 있기 때문에

기계의 동작 조건을 확실히 확인한 뒤 작업을 합시다.

 

2021.12.09 - 오토캐드 저장 시 버전을 맞추는 방법

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ATC기능과 조합하고 공구도 교환 자동화할 수 있다
ATC는 Automatic Tool Changer의 약어로 

CNC가공의 도중에 자동으로 공구를 교환하는 장치입니다.

 

NC프로그래밍면서 커터와 드릴 등 미리 설치된 칼을 

자동으로 교환하고 가공을 합니다.

 

이런 장치와 조합하면, 기계를 세우고 

사람이 칼을 교환하거나 공정을 나누어 

다른 기계로 가공하지 않고도 자동으로 가공을 계속할 수 있습니다.

 

또 칼의 교환에 따른 작업 시간 등이 

단축할 수 있고 효율 좋은 가공할 수 있게 됩니다.

 

CNC의 단점

설비가 고가
CNC공작 기계에는 실제의 가공 작업을 할 부분 외에 

수치 제어를 하는 컴퓨터와 소프트웨어 등이 탑재되고 있습니다.

 

그래서 기존의 범용 공작 기계보다 상당히 비싸며, 

도입 코스트가 비싸지는 점은 단점입니다.

 

또 별도 CAM을 준비해야 하는 경우도 있습니다.

도입 코스트를 회수할 수 있는 전망을 세운 뒤 도입 검토를 진행합시다.

가공 전의 준비가 많다
CNC공작 기계로 가공 작업을 자동화할 경우

"NC프로그램을 짜기 위한 지식 습득"

"NC프로그램의 작성과 입력"

"재료의 위치"

"재료 시험 컷"과 같은 많은 준비가 필요합니다.

 

기존의 범용 공작 기계보다 준비 항목이 많아 

처음의 1번째를 가공하는 데 시간이 걸립니다.

 

자동 가공에 의한 효율화와 사전 준비가 많으며

동시에 밟은 후에 전체 작업 시간을 잡도록 합시다.

 

2022.02.24 - 오토캐드 드림플러스로 캐드 좌표 찍어 엑셀로 옮기기

오토캐드 드림플러스로 캐드 좌표 찍어 엑셀로 옮기기

CNC에서 할 수 있는 가공

세상에는 다양한 CNC공작 기계가 존재합니다.

CNC공작 기계는 일단 시작하면 

프로그램대로 자동으로 가공을 계속합니다.

 

장인이 없는 야간이나 이른 아침이라도 가공을 할 수 있어

가동률과 생산성을 향상시킬 수 있습니다.

 

또 손 작업이 어렵게 3차원적인 형상도 높은 정도로 가공할 수 있습니다.

대표적인 것을 몇몇 소개하겠습니다.

CNC밀러
밀링 머신에 CNC기능을 탑재하는 것이 

"CNC밀러"입니다.

 

CNC밀러를 사용하면 밀링 가공(고정한 피고 가공물에 회전하는 칼을 대고 깎는 방법)을 

자동화할 수 있습니다.

 

CNC선반
선반 가공(회전하는 피 가공물로 고정한 칼을 대고 깎는 방법)을 

자동화한 것이 "CNC선반"입니다.

 

단이 축 등이 자동으로 가공할 수 있게 됩니다.

또 0.001mm단위로 가공할 수 있는 기계도 존재합니다.

 

CNC연삭기
연삭 가공(고속 회전시킨 숫돌을 피 가공물에 파묻고 깎는 방법)에 

사용되는 것이 "CNC연삭기"입니다.

 

숫돌을 자동으로 교환하거나, 연삭의 범위를 자동으로 제어합니다.

 

머시닝 센터
머시닝 센터도 CNC의 일종입니다.

CNC가공기 중에서도 ATC를 갖춘"보링, 밀링, 드릴, 태핑, 리마 마무리 등

여러 종류의 가공을 연속 실시할 수 있는 "것으로 정의되어 있습니다.

 

크기와 모양, 움직일 수 있는 축의 수 등에 더 많은 종류가 있습니다.

 

기타 CNC가공기
빛 에너지를 사용하고 피 가공물을 녹여

"CNC레이저 가공기"과 물을 고압 분사하여 피 가공물을 절단하는

"CNC워터 제트 절단기"도 CNC공작 기계의 일종입니다.

 

 

 

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