CNC 기계 기초: 강력한 도구에 대한 간단한 가이드

CNC 기계는 컴퓨터를 사용하여 공구를 안내하는 특수한 종류의 기계입니다. 로봇이라고 생각하시면 됩니다. 이 로봇은 다양한 재료를 매우 정확하게 자르고, 조각하고, 모양을 만들 수 있습니다. 이 기계는 손으로 만들기 매우 어려운 부품을 만들 수 있습니다. 프로젝트를 위한 특별한 부품을 만들거나 새로운 취미를 찾거나 아이디어를 현실로 만들고 싶다면 CNC 기계에 대한 간단한 사실을 알아야 합니다. 이 글에서는 시작하기 위해 알아야 할 사항을 알려드립니다. CNC 기계가 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 첫 프로젝트를 시작하기 위해 필요한 것이 무엇인지에 대해 이야기하겠습니다.

CNC 기계란 무엇이며 왜 필요한가요?

CNC 기계는 물건을 만드는 세계에서 매우 유용한 도구입니다. "CNC"라는 글자는 컴퓨터 수치 제어를 의미합니다. 이것은 컴퓨터가 기계의 움직임을 안내한다는 것을 의미합니다. 바퀴나 손잡이를 사용하여 손으로 기계를 움직이지 않습니다. 대신 컴퓨터 프로그램이 기계가 어디로 움직여야 하는지 정확한 방향을 알려줍니다. 또한 얼마나 빨리 가야 하고 무엇을 해야 하는지 알려줍니다. 덕분에 기계는 매우 정확합니다. 기계는 같은 부품을 여러 번 만들 수 있으며 모든 부품이 완벽한 사본이 됩니다. 이는 사람이 하기 어려운 일입니다.

CNC 기계가 필요한 이유는 여러 가지가 있을 수 있습니다. 재미로 무언가를 만드는 것을 좋아한다면 CNC 기계로 나무, 플라스틱 또는 금속으로 멋진 프로젝트를 만들 수 있습니다. 다른 프로젝트를 위한 간판, 조각 또는 특수 부품을 만들 수 있습니다. 소규모 회사의 경우 CNC 기계로 판매할 물건을 만들 수 있습니다. 매우 유용한 기계입니다. 대기업의 경우 많은 CNC 기계가 작업에서 가장 중요한 부분입니다. 자동차 부품부터 휴대폰 케이스까지 모든 것을 만들죠. 이 기계를 사용하는 가장 큰 이유는 정확하고 완벽한 사본을 만들기 위해서입니다. 완벽한 크기와 모양으로 부품을 만들어야 할 때 CNC 기계는 종종 작업에 가장 적합한 선택입니다. 이 기계는 프로젝트를 완료하기 위해 멈추지 않고 작동합니다.

CNC 기계의 기본 부품은 무엇인가요?

CNC 기계가 어떻게 작동하는지 알아보려면 간단한 부품을 배워야 합니다. 모든 기계는 조금씩 다릅니다. 하지만 몇 가지 주요 부품은 모두 공통점이 있습니다. 이를 기계의 몸체라고 생각하면 됩니다. 이들은 한 팀으로 작동하여 부품을 만듭니다. 기계의 제작 방식은 기계가 얼마나 안정적이고 얼마나 정확하게 작동할 수 있는지에 중요합니다.

대부분의 CNC 기계에서 볼 수 있는 주요 부품은 다음과 같습니다:

• 컨트롤러: 이것이 기계의 두뇌입니다. 특별한 컴퓨터입니다. 이 컴퓨터는 지침(G 코드)을 읽고 기계의 다른 부품에 무엇을 해야 하는지 알려줍니다. 컨트롤러는 모터에 신호를 보내 모터가 움직이도록 합니다.
• 스핀들: 이것은 기계에서 고속으로 회전하는 부분입니다. 커터를 고정하는 부분입니다. 스핀들의 속도는 다양한 종류의 재료와 커터에 잘 작동하도록 프로그램에 의해 변경할 수 있습니다.
• 커터: 이것은 실제로 절단을 수행하는 도구입니다. 커팅 툴 또는 엔드밀이라고도 합니다. 커터에는 많은 종류가 있습니다. 각각은 특정 종류의 작업이나 재료에 맞게 만들어졌습니다. 프로젝트에 적합한 도구를 사용해야 합니다.
• 침대: 이것은 재료가 놓이는 평평한 테이블입니다. 재료는 공작물이라고도 합니다. 베드는 완벽하게 평평하고 안정적이어야 합니다. 그래야 절단이 제대로 이루어집니다.
• 모터: 이 모터는 스핀들과 베드를 움직이는 데 사용됩니다. 대부분의 CNC 기계에는 세 개 이상의 모터가 서로 다른 방식으로 움직입니다: X(좌우), Y(앞뒤), Z(위아래). 이러한 모터가 얼마나 정확한지는 기계가 얼마나 잘 작동하는지에 매우 중요합니다.

CNC 기계는 공구를 어떻게 제어하나요?

CNC 기계의 특별한 부분은 사물을 제어하는 방식입니다. 컨트롤러는 한 번에 한 줄씩 프로그램을 읽습니다. 프로그램의 각 줄은 기계에 하나의 명령을 내립니다. 예를 들어, 기계에 공구를 새로운 위치로 이동하라는 지시를 내릴 수 있습니다. 또는 스핀들을 켜라고 지시할 수도 있습니다. 컨트롤러는 이러한 명령을 모터에 대한 신호로 변경합니다. 그러면 모터가 매우 정확한 움직임으로 공구를 움직입니다.

이 제어 방식을 사용하면 기계가 매우 까다로운 모양을 만들 수 있습니다. 도구는 직선으로 움직일 수 있습니다. 곡선으로 움직일 수도 있습니다. 또한 매우 복잡한 경로로 움직일 수도 있습니다. 컴퓨터는 이러한 경로를 사람보다 훨씬 더 잘 파악할 수 있습니다. 컴퓨터가 모든 것을 담당하기 때문에 기계는 휴식 시간 없이 오랫동안 프로젝트를 진행할 수 있습니다. 프로그램이 지시하는 대로 정확하게 작업을 수행합니다. 이것이 바로 CNC 기계가 정확해야 하는 부품을 만드는 데 매우 능숙한 이유입니다. 제어 시스템은 이 유용한 기계를 매우 유용하게 만드는 요소입니다.

머신을 실행하는 프로그램은 무엇인가요?

CNC 기계는 프로그램 없이는 어떤 작업도 할 수 없습니다. 프로그램은 기계가 부품을 만들기 위해 따르는 지침의 목록입니다. 이 프로그램은 기본적인 텍스트 파일에 불과합니다. 이 파일에는 G-코드라는 특수 지침으로 가득 차 있습니다. G 코드의 각 줄은 기계에 하나의 작업을 수행하도록 지시합니다. 간단한 프로젝트에는 수백 줄의 코드만 있는 프로그램이 있을 수 있습니다. 매우 어려운 프로젝트에는 수백만 줄의 프로그램이 있을 수 있습니다.

이 프로그램은 요리 레시피와 비슷하다고 생각하시면 됩니다. 레시피는 케이크를 굽기 위한 단계별 지침을 제공합니다. CNC 프로그램은 기계에 부품을 만들기 위한 단계별 지침을 제공합니다. 기계는 첫 번째 줄을 읽고 해당 작업을 수행합니다. 그런 다음 다음 줄을 읽고 프로그램 끝에 도달할 때까지 계속 진행합니다. 이 프로그램을 저장할 수 있습니다. 나중에 이 프로그램을 다시 사용하여 완전히 동일한 다른 부품을 만들 수 있습니다. 프로그램을 작성하고, 저장하고, 다시 사용할 수 있다는 것은 CNC 기계가 매우 빠르고 잘 작동하는 이유입니다.

파트에 맞는 프로그램을 어떻게 만드나요?

CNC 기계용 프로그램을 만들려면 컴퓨터 코딩에 능숙해야 한다고 생각할 수 있습니다. 손으로 G-코드를 작성할 수도 있습니다. 하지만 대부분의 사람들은 특별한 컴퓨터 프로그램을 사용합니다. 이 방법은 일반적으로 두 단계와 두 종류의 소프트웨어로 이루어집니다: CAD와 CAM입니다. 이 계획 작업은 좋은 프로젝트를 위해 매우 중요합니다.

먼저 CAD 소프트웨어를 사용하여 파트를 그립니다. 이것은 컴퓨터로 설계도를 만드는 것과 같습니다. 만들고자 하는 부품의 완벽한 모양과 크기를 만듭니다. 도면이 마음에 들면 파일을 저장합니다. 그런 다음 CAM 소프트웨어에서 해당 파일을 엽니다. CAM 프로그램에서 어떤 도구를 사용할지 소프트웨어에 알려줍니다. 공구의 절단 속도와 각 절단 깊이를 지정합니다. 그러면 CAM 소프트웨어가 어려운 작업을 대신 수행합니다. 기계가 해야 할 모든 완벽한 동작을 알아냅니다. 그런 다음 이러한 동작을 수천 줄의 G-코드로 변경합니다. 이 G코드 파일은 CNC 기계에 넣을 프로그램입니다.

G-코드란 무엇이며 왜 중요한가요?

G-코드는 대부분의 CNC 기계의 기본 언어입니다. 기계에 지시를 내리는 프로그램의 핵심입니다. 각 코드는 문자로 시작합니다. 보통 "G" 또는 "M"입니다. "G" 명령은 일반적으로 기계에 움직이도록 지시합니다. "M" 명령은 스핀들 켜기 또는 끄기와 같은 다른 기계 작업을 담당합니다. 전문가가 아니어도 G 코드의 간단한 부분은 알 수 있습니다.

다음은 G코드 줄과 그 의미에 대한 간단한 예시입니다:

G01 X5.0 Y2.5 F150

• G01: 이 명령은 기계가 직선으로 이동하도록 지시합니다.
• X5.0 Y2.5: 이것은 기계에 이동을 끝낼 위치를 알려줍니다. X가 5.0이고 Y가 2.5인 지점으로 이동합니다.
• F150: 이동 속도인 이송 속도를 설정합니다.

CAM 소프트웨어가 G-코드를 자동으로 작성할 수 있는 경우에도 간단한 부분은 알아두는 것이 좋습니다. 때때로 작은 실수를 수정하거나 속도를 변경하기 위해 G-코드를 약간 변경해야 할 수도 있습니다. G코드에 대해 조금만 알면 CNC 기계에 대해 더 많은 발언권을 가질 수 있습니다. 이 코딩은 기계를 매우 정확하고 유용하게 만드는 요소입니다. 전체 프로젝트가 제대로 작동하려면 좋은 G코드가 필요합니다.

어떤 종류의 CNC 기계를 사용할 수 있나요?

CNC 기계에는 다양한 종류가 있습니다. 각각은 한 가지 종류의 작업에 매우 능숙하도록 만들어졌습니다. 가장 많이 볼 수 있는 두 가지 종류는 밀링 머신과 선반입니다. 어떤 종류의 기계를 사용할지는 만들고자 하는 부품의 모양에 따라 결정됩니다. CNC로 물건을 만드는 모든 작업에서 올바른 기계를 선택하는 것이 첫 번째 단계입니다.

CNC 밀링 머신은 매우 일반적인 유형입니다. 밀링 머신에서는 커터가 회전하고 테이블이 커터 아래로 재료를 이동합니다. 이런 종류의 기계는 평평한 조각을 자르고, 디자인을 조각하고, 구멍을 뚫는 데 매우 유용합니다. 평평한 금속 조각에서 기어 모양을 자르는 것이 좋은 예입니다. 커터가 금속 주위를 움직이며 모양을 만듭니다.

CNC 선반은 또 다른 일반적인 종류의 기계입니다. 선반은 다른 방식으로 작동합니다. 선반에서는 재료가 매우 빠르게 회전합니다. 회전하지 않는 커터가 들어가서 절단을 수행합니다. 야구 방망이, 테이블 다리 또는 금속 막대처럼 둥근 부품을 만드는 데 가장 적합한 기계입니다. 이 선반은 둥근 모양이 필요한 모든 프로젝트에 적합합니다. 다른 특수 기계도 있지만 밀링 머신과 선반이 가장 많이 사용되는 두 가지 기계입니다.

최고의 품질로 마감하려면 어떻게 해야 하나요?

CNC 기계로 부품을 만드는 것은 한 단계입니다. 하지만 매끄럽고 멋진 표면을 가진 부품을 만드는 것은 또 다른 문제입니다. 특히 완제품의 경우 표면이 얼마나 보기 좋은지는 매우 중요합니다. 최상의 표면을 얻으려면 약간의 생각이 필요합니다. 또한 CAM 프로그램에서 올바른 선택이 필요합니다. 올바른 도구와 속도에 따라 많은 것이 달라질 수 있습니다.

표면의 모양을 바꾸는 몇 가지 주요 요소가 있습니다. 첫 번째는 커터입니다. 자르는 재료에 맞게 제작된 날카롭고 아주 좋은 커터를 사용해야 합니다. 날카롭지 않은 커터는 재료를 깔끔하게 자르지 않고 찢어버릴 수 있습니다. 두 번째는 스핀들의 속도와 기계가 움직이는 속도입니다. 커터를 너무 빨리 움직이면 표면이 울퉁불퉁해집니다. 프로젝트에 가장 적합한 속도를 찾기 위해 몇 가지를 시도해야 할 수도 있습니다. 마지막으로, 많은 프로젝트에서 최상의 표면을 얻기 위해 두 단계를 사용합니다. 첫 번째 단계는 "러핑 패스"입니다. 이 단계에서는 강력한 커터로 많은 재료를 빠르게 잘라냅니다. 두 번째 단계는 "마무리 패스"입니다. 이 단계에서는 다른 작은 커터가 부품 위로 천천히 움직이며 표면을 매끄럽게 만듭니다. 이 2단계 작업 방식이 최상의 결과를 제공합니다.

첫 번째 산업 수준의 프로젝트에 필요한 것은 무엇인가요?

작은 재미있는 프로젝트에서 더 크고 전문적인 프로젝트로 넘어가려면 더 많은 고민이 필요합니다. 전문적인 작업에는 일반적으로 따라야 할 일련의 정확한 규칙이 있습니다. 부품은 크기, 모양, 강도가 적절해야 합니다. 그림 그 이상을 생각해야 합니다. 프로젝트의 성공 여부는 이러한 추가적인 생각에서 비롯됩니다.

먼저 올바른 소재를 선택해야 합니다. 소재는 최종적으로 부품이 사용될 방식에 맞게 충분히 강해야 합니다. 또한 CNC 기계가 해당 재료를 절단할 수 있을 만큼 충분히 강한지도 확인해야 합니다. 둘째, 작업에 가장 적합한 도구를 선택해야 합니다. 전문적인 프로젝트에서는 부품을 매우 정확하게 절단하기 위해 특별한 종류의 커터가 필요할 수 있습니다. 황삭 절단과 정삭 절단 모두에 가장 적합한 커터를 고려해야 합니다. 마지막으로, 작업에 대한 좋은 계획이 필요합니다. 이는 매우 정확한 CAD 도면과 잘 짜여진 CAM 프로그램을 만드는 것을 의미합니다. 전문적인 프로젝트에서는 실수가 있어서는 안 됩니다. 사용하는 도구부터 작성하는 G코드까지 모든 것이 정확해야 합니다. 작업을 완료하려면 모든 단계를 알아야 합니다.

CNC 기계를 구매할 준비가 되셨나요? 무엇을 찾아야 할까요?

나만의 CNC 기계를 구매하려는 경우 몇 가지 고려해야 할 사항이 있습니다. CNC 기계를 구입하는 것은 큰 선택입니다. 자신에게 꼭 맞는 기계를 구입하고 싶을 것입니다. 눈에 보이는 가장 크거나 비싼 기계만 구입하지 마세요. 어떤 종류의 프로젝트를 할 계획인지 생각해 보세요.

기계를 구입할 때는 크기를 살펴보세요. 작업 공간에 맞을까요? 절단 공간이 만들고자 하는 부품에 충분히 큰가요? 다음으로, 기계의 강도와 얼마나 안정적인지 살펴보세요. 안정된 기계일수록 더 정확한 커팅을 할 수 있고 더 단단한 재료를 절단할 수 있습니다. 무겁지 않은 기계는 목재와 플라스틱에 적합할 수 있습니다. 하지만 철재에는 더 무겁고 튼튼한 기계가 필요합니다. 또한 컨트롤러와 소프트웨어에 대해서도 생각해 보세요. 사용하기 쉬운가요? 필요한 도구가 포함되어 있나요? 작은 것부터 시작하는 것이 좋습니다. 더 작고 비용이 적게 드는 기계는 간단한 사실을 배우기에 좋은 방법입니다. 기계 사용법을 익히고 몇 가지 프로젝트를 완료한 후에는 더 큰 기계에서 실제로 필요한 것이 무엇인지 더 많이 알게 될 것입니다.

기억해야 할 주요 사항

• CNC 기계는 컴퓨터를 사용하여 절삭 공구를 안내하므로 매우 정확합니다.
• 이 기계는 G-코드라는 지침으로 구성된 계획에 따라 작동합니다.
• CAD 소프트웨어로 부품을 그리고 CAM 소프트웨어로 G코드 프로그램을 만듭니다.
• 밀링 머신은 평평한 부품에 가장 적합하고 선반은 둥근 부품에 가장 적합합니다.
• 정말 멋지고 매끄러운 표면을 얻으려면 올바른 도구, 올바른 속도, 좋은 계획을 사용해야 합니다.
• 더 어려운 작업을 시도하기 전에 간단한 프로젝트부터 시작하여 간단한 사실을 익히세요.