주요 기계 유형

CNC 기계 유형

다른 작업은 다른 기계가 필요합니다. 여기서는 가게에서 마주칠 수 있는 주요 유형을 나열합니다.

CNC 밀링: 대부분의 작업장에서 가장 중요한 기계입니다. 회전하는 절삭도구가 이동하면서 작업물에 정지해 있는 상태에서 물질을 제거합니다. 밀링기는 평평한 표면, 포켓, 슬롯, 구멍, 복잡한 3차원 곡면을 잘라낼 수 있습니다. 대부분의 작업장에서 수직밀링기를 사용하며, 스피너가 아래를 향합니다.

CNC 라텍스 (회전중심): 작업물이 회전하면서 정지한 절삭도구가 물질을 제거합니다. 라텍스는 원형 부품을 만들며:_shafts, bushings, pins, threads, 회전 대칭을 가진 모든 부품입니다. 만약 부품이 원통형이라면, 그것은 대부분 라텍스에서 나옵니다.

CNC 라우터: 연한 물질과 더 큰 작업 영역을 위한 밀링과 유사합니다. 라우터는 목재, 플라스틱, 폼, 알루미늄 시트를 자릅니다. 일반적인 작업은 표지 제작, 가구 제작, 복합 재료 조립입니다.

EDM (전기방전 가공): 절삭도구가 작업물에 닿지 않습니다. 대신 전기 스파크가 물질을 에로데이션합니다. EDM는 고상강을 자르며, 전통적인 절삭으로는 불가능한 형태를 만들 수 있습니다: 작은 구멍, 날카로운 내부 각도, 복잡한 주조 가공 구멍.

3축 vs 5축: 3축 밀링기는 X(좌우), Y(앞뒤), Z(위아래)로 도구를 움직입니다. 5축 밀링기는 두 개의 회전축을 추가하여 도구가 작업물에서 거의 모든 각도에서 접근할 수 있도록 합니다. 5축 기계는 더 비싸고 프로그래밍이 어렵지만, 복잡한 항공우주 및 의료 부품을 단일 설정에서 만들 수 있습니다. 여러 설정과 고정물 없이.

적절한 기계 선택

작업과 기계 일치

기계사는 부품을 보고 어떤 기계가 그것을 가장 효율적으로 만들 수 있는지 알아야 합니다.

좌표계와 운동

G-코드: CNC의 언어

모든 CNC 기계는 G-코드로 작성된 프로그램을 읽습니다: 간단한 언어로 각 줄은 기계가 한 가지 일을 수행하도록 합니다: 여기로 이동, 스피너를 회전, 냉각액을 켜, 도구를 변경.

G-code는 Cartesian 좌표계를 사용합니다. 밀에 대해:

- X = 왼쪽 & 오른쪽

- Y = 앞 & 뒤

- Z = 위 & 아래 (Z는 작업물로부터 항상 away)

모든 프로그램에는 작업 오프셋이 있습니다: 작업물 위에 있는 특정 점을 기계가 X0 Y0 Z0으로 취급하는 점입니다. 일반적으로는 모서리 또는 상면의 중앙입니다. 기계사이는 도구를 작업물에 대고 컨트롤러가 어디 있는지告诉하고 설정합니다.

가장 중요한 동작 명령어:

- G00: 급속 이동. 기계가 가능한 한 빠르게 위치로 이동합니다. 절단을 위해 사용되지 않습니다. 재배치용도로만 사용되며, 물질 내로 급속 이동하면 도구가 충돌합니다.

- G01: 직선 피드 이동. 기계가 직선으로 일정 피드율로 이동합니다. 기본적인 절단 이동입니다.

- G02: 시계 방향 아치. 시계 방향으로 원형 아치를 긋습니다.

- G03: 반시계 방향 아치. G02와는 반대로 같은 방향으로 아치를 긋습니다.

M-codes는 움직임이 아닌 기계 기능을 제어합니다:

- M03: 시계 방향 스피너 시작

- M05: 스피너 정지

- M08: 냉각 시작

- M09: 냉각 정지

- M06: 도구 변경

- M30: 프로그램 종료 및 리셋

G-Code 블록 읽기

G-Code 읽기

여기 짧은 G-code 스니펫이 있습니다. 각 줄은 블록이라고 합니다.

G00 X0 Y0 Z1.0
G00 Z0.1
G01 Z-0.25 F10.0
G01 X3.0 F15.0
G00 Z1.0

F 값은 도구가 물질을 통해 얼마나 빠르게 이동하는지, 인치 당 분으로 측정한 피드율입니다.

도구 오프셋

툴 길이 및 작업 오프셋

모든 절삭 도구는 길이가 다릅니다. 6인치 엔드밀은 스퀴즈에서 드릴보다 2인치 더 멀리 나옵니다. 기계가 이 차이를 고려하지 않으면 너무 깊게 자거나 깊게 자지 않게 됩니다.

이 문제는 툴 길이 오프셋으로 해결됩니다. 기계는 각 도구의 길이를 측정하고 제어기에 입력합니다. 프로그램이 해당 도구를 호출할 때 기계는 Z 이동을 보상하기 위해 모든 이동을 조정합니다.

도구 오프셋을 잘못 설정하는 것은 가장 흔한 충돌 원인 중 하나입니다. 오프셋이 너무 짧으면 도구가 예상보다 더 깊이 잠길 수 있습니다. 오프셋이 너무 길면 도구는 작업피스 위에 공기만 자릅니다.

작업 오프셋 (G54, G55, G56 등)은 기계가 작업피스가 테이블에서 어디에 있는지 알려줍니다. 기계니스트는 여러 부품에 대해 다른 작업 오프셋을 설정하고 그들을 순차적으로 실행할 수 있습니다. 이를 통해 다시 제로화할 필요가 없습니다.

절삭 도구

절삭 도구와 그 역할

CNC 기기는 스퀴즈에 있는 도구만큼 좋은 것입니다. 다른 작업에 대해 다른 도구가 필요합니다.

엔드밀: 가장 유연한 밀링 도구입니다. 그들은 아래와 측면에서 자릅니다. 평평한 끝 엔드밀은 평평한 바닥을 남깁니다. 볼 끝 엔드밀은 둥근 표면을 남깁니다. 3D 컨투어링에 사용됩니다. 엔드밀은 2-flute, 3-flute, 4-flute 설계로 나옵니다: 더 많은 날은 더 부드러운 마감을 의미하지만, 적절한 칩 로드를 유지하기 위해 더 빠른 피드 레이트가 필요합니다.

드릴: 구멍을 만들기 위해 사용됩니다. 스폿 드릴은 정確한 중심에서 구멍을 시작합니다. 트윈 드릴은 구멍의 깊이를 파내며, 이후 리메이더는 구멍을 정확한 지름으로 만들고 부드러운 마무리를 위해 들어갑니다.

인서트: 도구 홀더에 클램핑되는 교체 가능한 절단 끝입니다. 기계와 표면 밀링에서 일반적으로 사용됩니다. 절단 끝이 닳아면 인덱싱(새로운 끝으로 회전)을 하거나, 도구 전체 대신 단순히 인서트만 교체할 수 있습니다. 이 방법은 생산에서 큰 돈을 절약합니다.

도구 재료: 절단 도구는 대부분 고속강철(HSS) 또는 탄소강입니다. 탄소강은 더 단단하고 훨씬 높은 속도로 작동할 수 있지만 부서지고 비싼 편입니다. 고속 응용 프로그램에 특화된 세라믹과 다이아몬드 코팅 도구도 존재합니다.

속도 및 피드

속도 및 피드: 핵심 계산

속도 (RPM)는 자루가 회전하는 속도입니다. 피드 (IPM: 인치당 분)는 도구가 물질을 통해 움직이는 속도입니다. 이 값을 정확하게 설정하면 좋은 절단과 도구가 부러지는 것을 차이점으로 합니다.

시작점은 표면 속도 (SFM: 표면 фут당 분)입니다. 절단 도구와 재료에 따라 달라지는 속도입니다. 알루미늄과 탄소강 도구는 800 SFM으로 돌아갈 수 있습니다. 미디움 스틸은 400 SFM, 스테인리스 스틸은 250 SFM입니다.

RPM은 SFM 및 도구 지름으로부터 계산됩니다:

RPM = (SFM x 3.82) / 도구 지름

칩 적재량은 도구가 각 회전마다 제거하는 재료 두께입니다. 너무 낮은 칩 적재량은 도구가 긁어 대신 자르기보다는 열을 발생시키고 손상되는 것을 가속화합니다. 너무 높은 칩 적재량은 도구를 과부하로 만들어 부러질 수 있습니다.

피드 속도는 칩 적재량으로부터 얻어집니다:

피드 (IPM) = RPM x Number of Flutes x Chip Load

이것들은 시작점입니다. 기계사는 듣고, 보며, 측정하여 조정합니다. 좋은 절단은 부드럽게 소리를 낸다면, 나쁜 절단은 비명을 지르거나 기계가 진동하는 것을 유발합니다.

허용오차 및 GD&T

허용오차: 얼마나 정밀하게 만들까?

어떤 부품도 완벽한 크기로 만들어지지 않습니다. 그림에 있는 모든 크기는 허용오차: 변동 범위의 적합성을 나타냅니다.

데이터 시트에서 크기가 2.500 ± 0.005 인치로 표시될 수 있습니다. 이는 실제 부품이 2.495에서 2.505 인치 사이일 때 검사 통과할 수 있습니다. 이 허용오차는 플러스 또는 마이너스 5천분의 일인 '5투'라고도 합니다.

더 작은 허용오차는 비용이 높습니다. 0.0005 인치(한 투)로 제한되는 부품은 더 좋은 기계, 날카로운 도구, 느린 피드, 온도 조절 환경 및 더 주의 깊은 검사를 필요로 합니다. 기계사인의 작업은 그림에 명시된 것 이상의 완벽성을 추구하는 것이 아닙니다.

GD&T(Geometric Dimensioning & Tolerancing)는 단순한 플러스/마이너스 보다 더 나은 기하학적 특성을 제어합니다:

- Flatness: 표면이 얼마나 평평한가요? 평평한 표면은 0.001 인치 간격의 두 평행평면 사이에 들어야 합니다.

- Concentricity: 두 원형 특성이 동일한 중심축을 공유하는 정도는?

- True Position: 그림에 따라 위치해야 하는 구멍과 얼마나 가까운가요?

GD&T는自己的언어와 기호를 가지고 있습니다. 이 언어를 배울 때는 시간이 걸리지만 모든 기계사인은 적어도 기본적인 것을 알고 있어야 합니다.

측정 및 검사

만들어진 것을 측정하기

허용오차를 달성할 수 없습니다.

캘리퍼: 내부 직경, 외부 직경, 깊이 및 단계를 측정합니다. 디지털 캘리퍼는 0.0005 인치를 읽을 수 있습니다. 0.005 인치의 허용오차 또는 더 느슨한 것에 대해 좋습니다.

미크로미터: 캘리퍼보다 더 정밀합니다. 외부 미크로미터는 0.0001 인치를 읽을 수 있습니다. 허용오차가 ± 0.001 인치 또는 더 좁은 경우 사용합니다. 미크로미터는 외부 직경, 내부 구멍 및 깊이를 측정하는 데 사용되는 다양한 유형이 있습니다.

CMM (좌표 측정 기계): 컴퓨터 제어 프로브가 부품의 점을 촬영하고 3D 측량 지도を作成합니다. CMM은 손가락 도구로 확인할 수 없는 복잡한 GD&T 요구 사항을 검증할 수 있습니다. 그들은 비행기 및 의료 제조에서 비싼ですが 표준입니다.

측정 가위 및 측정 블록: 정확한 크기로 가공됩니다. 구멍 직경을 확인하기 위해 (go/no-go 측정 가위 핀)를 사용하고 다른 도구를 캘리브레이션합니다. 정확한 세트의 측정 블록은 천원에 달하는 천분의 일毫인치로 정확합니다.

CNC 직업 경로

CNC 가공의 직업 경로

CNC 가공은 다양한 수준의 실습 및 기술 계획 섭렵을 제공합니다.

CNC 작업자: 기계를 작동시킵니다. 재료를 로드, 도구를 설정, 프로그램을 시작, 절단을 모니터링하고 완료된 부품을 검사합니다. 입문 직업, 그러나 프로세스를 이해하는 좋은 작업자는 카르빗의 무게에 해당합니다. 중간 급 봉급은 40,000-50,000달러, 항공우주 및 의료 분야에서는 더 높습니다.

CNC 설정 기술자: 복잡한 부분을 처리합니다. 고정물, 도구 오프셋, 첫 번째 기사 검사 및 새로운 작업을 설정합니다. 설정 기술자는 프로세스를 작동시킨 후 작업자들이 계속 진행합니다. 설정 기술자들은 보통 50,000-65,000달러를 받습니다.

CNC 프로그래머: 일반적으로 CAM(컴퓨터 보조 제조) 소프트웨어를 사용하여 G 코드를 작성합니다. 이 소프트웨어는 3D 모델에서 도구 경로를 생성합니다. 프로그래머들은 절단 전략, 도구 선택 및 가공 순서를 결정해야 합니다. 그들은 소프트웨어뿐만 아니라 물리적 절단 과정에 대한 강력한 이해가 필요합니다. 55,000-80,000달러 범위입니다.

생산공학자: 전체 생산 프로세스를 설계: 어떤 기계를 사용할지, 작업 순서, 고정 장치, 품질 검사 등. 그들은 생산 문제를 해결하고 비용과 품질을 최적화합니다. 보통 학위나 풍부한 경험이 필요합니다. 65,000달러에서 95,000달러까지.

NIMS 자격증: 금속가공 분야에서 인정받는 자격증을 제공하는 국립가공기술원(National Institute for Metalworking Skills)에서 다양한 분야의 CNC 밀링, CNC 터닝 등 자격증을 취득할 수 있습니다. NIMS 자격증은 기업에 대한 숙련도를 입증하고 경력 발전을 가속화할 수 있습니다.

많은 기계 조작사들은 작업자로 시작하여 NIMS 자격증을 취득하고, 설정이나 프로그래밍에 이동하며, 결국 부서를 이끌거나 자신의 가게를 시작합니다. 이 직업의 길은 작업자에서 가게 주인으로 이어지는 것이 잘 알려져 있습니다.

당신의 앞으로의 길

당신의 길을 생각하다

단일한 올바른 진입점은 없습니다. 일부 사람들은 지역 대학 프로그램을 통해 시작합니다. 일부는 제조업체에서 애플리케이션을 통해 가르침을 받습니다. 일부는 군에서 기계 제작을 배워서 입대합니다. 공통적인 주제는 기계 위에서 실습 시간을 갖는 것입니다.

당신이 기억할 것

마무리

오늘 배운 내용은 다음과 같습니다:

- CNC 기계는 천분의 일 인치 정밀도로 부품을 자르지만, 기계 조작사는 중요한 결정을 내립니다

- 밀기는 평평하고 복잡한 모양의 부품을 자르고, 라텍스는 원형 부품을 만듭니다. 라우터는 큰 부드러운 물질을 처리하고, EDM은 경화된 스틸을 위한 전기적 불꽃을 사용합니다

- G-코드는 CNC의 언어입니다: G00는 급속 이동, G01는 자르기, G02/G03는 원을 그리기, M-코드는 기계 기능을 제어합니다

- 스피드와 피드 값은 표면 스피드, 툴 지름, 칩 로드, 그리고 날의 수에서 계산됩니다

- 허용 범위는 공차를 정의하며, GD&T는 기하학을 제어합니다; 측정 도구는 공차보다 더 정확해야 합니다

- 경력 경로는 작업자에서 제조 공학자까지 다양하며, NIMS 자격증은 산업 표준 자격증입니다

CNC 가공은 수학, 문제 해결 능력, 그리고 손에 손발이 있는 기술이 모두 중요합니다. 기계는 매년 더 많은 기능을 갖추고 있지만, 금속을 자르기 위한 물리학을 이해하는 사람들의 필요성은 여전히 존재합니다