CNC 가공 설계 가이드라인

CNC 가공은 고속으로 회전하는 절삭 공구를 사용하여 고체 블록에서 정밀하게 재료를 제거함으로써 원하는 형상을 구현하는 공정입니다. 절삭 공구는 공작물과 직접적으로 상호작용하여 불필요한 재료를 제거하고 최종 부품을 만드는 핵심 요소입니다.

일반적인 CNC 절삭 공구(예: 엔드밀, 드릴)는 원통형 샹크와 다양한 팁 형태, 제한된 절삭 길이를 특징으로 합니다. 이러한 특성으로 인해 깊고 좁은 구멍이나 복잡한 돌출 구조를 가공하는 데에는 어려움이 따릅니다.

본 가이드에서는 비용이 많이 드는 CNC 작업을 피하고 가공 효율을 높일 수 있는 일반적인 설계 기법들을 정리하였습니다. 이를 통해 여러분의 설계가 보다 경제적이고 제작 가능성이 높은 방향으로 이루어질 수 있도록 돕고자 합니다.

내부의 작은 코너 피하기

CNC 밀링 공구는 원통형 모양이기 때문에 완벽하게 날카로운 내부 코너를 가공하는 데에는 어려움이 있습니다. 작은 코너를 가공하려면 더 얇은 공구를 사용해야 하며, 이는 가공 시간이 길어지고 공구가 더 쉽게 파손될 수 있어 비용이 증가하게 됩니다.

따라서 내부 코너의 반지름을 최대한 크게 설계하는 것이 바람직합니다. 별도의 요청이 없는 경우, 내부 코너는 아래 표의 깊이에 따라 표준값으로 가공됩니다.

절삭 공구의 직경을 D, 내부 캐비티의 최대 깊이를 H, 최소 내부 반지름을 R이라 할 때,

계산식은 다음과 같습니다:
R = (H / 10) + 0.5, D = H / 5 (단위: mm)

예를 들어, 내부 캐비티 깊이가 30mm인 경우:

 최소 가공 가능한 내부 반지름 R = (30 / 10) + 0.5 = 3.5mm

 사용되는 절삭 공구 직경 D = 30 / 5 = 6mm

현재 JLCMC에서는 깊이 3mm 이하일 경우, 최소 내부 반지름 R 0.5mm까지 가공이 가능합니다.

더 작은 내부 반지름을 원할 경우, 더 작은 절삭 공구가 필요하며, 이로 인해 가공 비용이 상승할 수 있습니다.

다양한 공구 직경에 따른 최대 코너 길이 및 최소 내부 반지름

참고: 공구 홀더 연장 장치를 사용하면 더 긴 길이의 가공도 가능하지만, 권장되지 않습니다.

부품에 날카로운 코너(Sharp Corner)를 유지해야 하는 경우, 정확한 주석이 포함된 2D 도면을 함께 제공해 주세요.
JLCMC에서는 이를 구현하기 위한 두 가지 방법을 제공합니다:

1. 방전 가공(Spark Erosion)을 통한 코너 마무리

• CNC 기계로 구리 전극(Copper Electrode)을 제작한 후, **방전 가공기(EDM)**를 사용하여 재료를 제거하고 날카로운 모서리를 형성하는 방식입니다.
• 이 방식은 정밀도는 높지만 비용이 많이 소요됩니다.

2. R각(R-Angle)을 적용한 구조 수정

• 설계 단계에서 **모서리에 R각(라운드 처리)**을 적용하면, 추가 공정 없이 CNC만으로 가공이 가능해집니다.
• 이 방법은 상대적으로 비용이 저렴하고 효율적입니다.

부품 양쪽에 관통 구멍(Through Hole)이 있는 경우, 온라인 절단기(Online Cutting Machine)를 사용해 모서리를 가공할 수도 있습니다. 단, 이 방식 역시 추가 비용이 발생할 수 있습니다.

나사산 구멍 치수 기입 가이드

1. 표준 치수 및 설명 권장

• 설계 의도가 명확히 전달되도록, 표준 나사 외경(major diameter) 및 **내경(minor diameter)**에 따라 나사를 설계하고, 주문 시 나사 사양을 명확히 기입해 주세요.
• 나사산이 맞물리는 부품(예: 나사와 너트)을 제조할 경우, 동일한 주문으로 제출해 주시면 엔지니어가 호환성 검토를 진행할 수 있습니다.

2. 기준 드릴 직경 표기 주의

• 3D 모델에서 나사 구멍의 기준 드릴 직경은 엔지니어마다 다르게 그려질 수 있습니다.
• 예를 들어, M3×0.5 나사의 기준 구멍 직경은 ⌀2.5mm입니다 (아래 그림 참조).
• 프로그래밍 시, ⌀2.5로 직접 드릴 가공한 후 자동 탭핑기로 나사산을 가공합니다.
• 만약 모델에 ⌀3mm로 표기되어 있다면, 구멍이 너무 커서 나사 가공이 어렵습니다. (일부는 나사 인서트 삽입으로 보완 가능)

3. 비표준 나사산의 경우

• 비표준 나사산을 요청할 경우, 고객이 실물 샘플을 제공해야 확인 및 가공이 가능합니다.

4. 나사산 길이에 대한 권장사항

• 대부분의 체결력은 첫 몇 개의 나사산에서 발생하므로, 불필요하게 긴 나사산은 권장하지 않습니다.
• 긴 나사산 구멍은 특수 공구가 필요하거나 가공 시간이 증가, 추가 비용이 발생할 수 있습니다.
• 나사산 길이는 구멍 직경의 3배를 초과하지 않도록 설계하세요.
• 막힌 구멍(Blind Hole)의 경우, 끝부분에는 구멍 직경의 절반 이상 길이만큼 비나사 구간을 남겨두는 것이 좋습니다.

캐비티 깊이

깊은 캐비티는 가공 시간이 오래 걸리고 많은 재료를 제거해야 하므로 비용이 많이 소요됩니다.

CNC 절삭 공구의 절삭 길이는 제한적이며, 공구 직경의 2~3배 깊이에서 가장 안정적인 가공 품질이 나옵니다.

예를 들어, ⌀12mm 밀링 커터는 최대 약 25mm 깊이의 캐비티를 안정적으로 가공할 수 있습니다.

공구 직경의 5배 이상 깊은 캐비티를 가공하면,

• 공구 휘어짐
• 칩 배출 어려움
• 공구 파손 등의 문제가 발생할 수 있으며, 이 경우 특수 공구 또는 다축 CNC가 필요합니다.

또한, 캐비티를 가공할 때에는 공구가 적절한 깊이로 기울어져 진입할 수 있는 공간이 필요합니다.

비용을 절감하려면 캐비티의 깊이를 XY 평면상 최대 치수의 5배 이하로 제한하는 것이 좋습니다.

얇은 벽(Thin Walls)

얇은 벽은 작은 절삭 깊이로 여러 번 가공해야 하며,

• 진동
• 변형
• 파손 이 발생하기 쉬워 가공이 어렵고 시간이 오래 걸립니다.

금속 부품의 권장 최소 벽 두께: 0.8mm (절대 최소 0.5mm)
플라스틱 부품의 권장 최소 벽 두께: 1.5mm (절대 최소 1.0mm)

공차

정밀한 공차는 가공 시간 및 검사 비용이 증가하기 때문에 더 높은 비용이 발생합니다.

• 공차가 명시되지 않은 경우, 표준 공차(±0.1mm 이상)로 가공됩니다.
• 정밀 공차가 필요한 경우, 반드시 공차가 기입된 2D 도면을 제공해 주세요.

2D 도면

설계의 일부 사항은 2D 도면을 통해 더 명확하게 전달될 수 있습니다.

도면에 아래 항목을 명시해 주세요:

• 공차
• 표면 거칠기
• 조립 기준
• 중요 부위
• 품질 요구 사항 등

이를 통해 엔지니어가 가장 적합한 가공 방법을 선택하고 비용을 절감할 수 있습니다.

나사 구멍의 경우, 나사 규격 및 깊이를 반드시 표기해야 합니다.

검토 엔지니어가 3D 모델과 2D 도면을 대조 검토하며, 차이가 있는 경우 고객에게 확인을 요청드립니다.

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