CNC 가공과 기존 가공의 주요 차이점

CNC와 기존 공작 기계의 비교

기존 공작기계와 비교할 때, CNC 공작기계는 전반적인 성능뿐만 아니라 구조적·기능적 복잡성 면에서도 상당한 차이를 보입니다.

CNC 공작 기계의 주요 구조적 특징

밀폐형 가공 공간 및 주 구동 시스템

CNC 공작기계는 더 높은 절삭 속도, 이송 속도 및 절삭유 압력을 사용할 수 있습니다. 가공 안전 및 환경 보호를 위해, 이 기계들은 일반적으로 밀폐형 가공 공간을 갖추고 있습니다. 가공 과정에서 발생하는 칩은 이 밀폐 공간 내에 머무른 후, 기계에 장착된 칩 컨베이어를 통해 외부로 이송됩니다. 가공에 사용된 절삭유는 기계 내부에서 회수 및 처리된 후 재순환됩니다.

인체공학적 관점에서 볼 때, 개구부가 넓은 대형 기계 보호문은 작업자가 작업 구역에 쉽게 진입하고 가공 공간을 명확하게 관찰할 수 있게 해줍니다. CNC 가공에는 일반적으로 일정한 절삭 속도가 필요합니다. 이러한 속도 조절은 대개 무단 가변 속도 모터를 통해 이루어집니다. 최신 공작 기계에서는 이러한 모터가 구동 스핀들에 직접 통합되어 있습니다. CNC 밀링 머신에서 이러한 구성은 전체 속도 범위가 여러 기어 범위로 나뉘어 있더라도 뛰어난 구동 특성을 유지합니다.

서보 드라이브, 리니어 모션 및 다축 확장

복잡한 형상의 공작물을 가공하기 위해, 각 CNC 축은 일반적으로 별도의 디지털 서보 모터로 구동됩니다. 그 결과, 리니어 드라이브의 사용이 점점 더 늘어나고 있습니다. 리니어 드라이브는 높은 가속도, 짧은 응답 지연 시간, 마모 없는 작동을 제공하며, 긴 이동 거리에서도 각 축을 정확하게 위치시킬 수 있습니다.

제어 가능한 축을 추가하면 가공 가능한 공작물 형상의 범위가 더욱 확대됩니다. 예를 들어, CNC 밀링 머신에서는 2축 NC 테이블과 공작물 스핀들이 이송 또는 횡이송 운동으로서 정밀하게 정의된 회전 운동을 제공할 수 있습니다. 프로그래밍 가능한 테일스톡, 구동식 공구 터렛, 주 스핀들 및 보조 스핀들은 CNC 선반의 종합 가공 능력을 더욱 확장시켜 줍니다.

볼스크류의 중요성과 열적 안정성 설계

공작물과 절삭 공구 간의 운동에 제어 시스템의 계산 정확도와 서보 모터의 위치 결정 정확도를 정밀하게 전달하기 위해, 공작 기계에서는 일반적으로 볼스크류를 전달 요소로 사용합니다. 볼스크류는 백래시가 거의 없이 작동하며, 스틱-슬립 현상 없이 매우 느린 운동을 지속적으로 전달할 수 있습니다. 이와 연계된 가이드웨이는 미끄럼 마찰과 구름 마찰의 장점을 모두 갖추고 있습니다.

CNC 공작기계는 일반적으로 단위 시간당 매우 높은 절삭량(Q)을 달성할 수 있습니다. 따라서 구조 부품은 높은 기계적 및 열적 부하를 받게 됩니다. 현대의 공작기계 제조업체들은 특수한 구조 설계와 신소재를 통해 이러한 문제를 해결하고 있습니다. 밀링 머신 설계에서는 특히 움직이는 부품의 질량을 줄이는 데 주의를 기울입니다. 절삭 부스러기, 절삭유 및 이에 따른 열을 보다 효과적으로 제거하기 위해, CNC 선반은 일반적으로 경사형 베드 가이드웨이를 사용합니다. 작업대의 접근성과 이동성도 CNC 범용 밀링 머신 구조의 중요한 특징입니다.

공구 관리 및 검사 시스템

CNC 공작기계에서는 대부분의 경우 공구 교환을 자동화할 수 있습니다. 프로그램 실행 중에 필요한 모든 공구를 사용할 수 있도록 하기 위해, 선반에는 최소 한 개의 공구 터렛이 장착되어 있는 반면, 밀링 머신에는 공구 매거진과 자동 공구 교환기가 사용됩니다. 최신 공작 기계의 공구 터렛과 공구 매거진은 일반적으로 서보 구동 방식이며 검사 시스템이 장착되어 있어, 기계의 위치 결정 정밀도를 높이고 공구 교환 속도를 향상시킵니다.

자동화 인터페이스를 통한 기능 확장

현대식 CNC 공작기계에는 일반적으로 주변 자동화 장비를 연결하기 위한 표준화된 인터페이스가 장착되어 있습니다. 공작물 팔레트 교환기, 공작물 저장 장치 및 공작물 이송 시스템을 추가하면 절삭 공정의 자동화 수준을 한층 더 높일 수 있습니다.

CNC 공작 기계의 각 제어 축에는 전자식 측정 시스템이 장착되어 있습니다. 제어 시스템은 이동 및 위치 결정 운동의 결과를 활용하여 기계 슬라이드, 회전 테이블 또는 스핀들의 실시간 위치를 파악할 수 있습니다. 최근 몇 년간 기존 공작 기계의 스핀들에도 이러한 측정 시스템이 점점 더 많이 장착되고 있습니다. 이를 통해 선형 제어와 같은 기능을 구현할 수 있으며, 조작 편의성이 크게 향상됩니다. 또한, 무단 가변 속도 스핀들, 서보 모터, 전용 가이드웨이 및 변속 장치 등 CNC 공작기계를 위해 특별히 개발된 기술들이 점차 기존 공작기계에도 적용되고 있습니다. 선반이나 밀링 머신과 같은 전통적인 공작기계는 현재 주로 산업 기업의 직업 훈련 부서에서 찾아볼 수 있습니다.