공정 경로와 지그 설계로 다면체 알루미늄 부품을 가공하는 방법

기계 가공 및 제조 분야에서 적합한 가공 전략을 선택하는 것은 생산 효율을 높이는 데 중요합니다. 일반적으로 다면체 가공 부품은 형상이 복잡하고 공차 요구가 엄격합니다. 따라서 이러한 부품에 적합한 가공 경로를 선택하려면 종합적인 검토가 필요합니다.

이 글에서 Sendot Technology는 다면체 알루미늄 부품에 대한 여러 공정 경로를 분석하고, 3+2축 CNC 가공과 3축 CNC 가공 방식을 비교합니다. 아울러 지그 설계 시 고려해야 할 핵심 사항도 함께 소개합니다. 그럼 시작해 보겠습니다.

제품 소개

해당 제품은 반도체 장비에 사용되는 정밀 알루미늄 다면체 부품으로, 생산 수량은 800개입니다. 다른 부품과 조립되어야 하므로 치수 공차, 특히 홀 공차와 기하 공차가 엄격하게 요구됩니다. 또한 이 가공 부품은 산화를 방지하고 내마모성을 높이기 위해 블랙 아노다이징 처리가 필요합니다.

주요 치수 가공 요구사항

• 평면도: 0.01;
• ∅2.3+0.015 mm 정밀 홀 2개, 위치 공차 0.05 mm;
• ∅3.5+0.015 mm 정밀 홀 2개, 위치 공차 0.05 mm;
• ∅2.5+0.015 mm 정밀 홀 2개, 위치 공차 0.05 mm;
• 데이텀 A 기준 직각도: 0.02 mm
• 선형 치수: 38.88-0.02 mm

가공성 분석

이 다면체 부품의 가공성 특성을 살펴보겠습니다. 제품의 최대 외형 치수는 46.88×16.41×10.91 mm입니다. 가공 공차 요구사항은 다음과 같습니다.

• 부품에서 가장 엄격한 치수 공차는 38.88-0.02 mm이며, 동일 경로로 정밀 밀링을 2회 수행하여 확보할 수 있습니다.
• ±0.03 mm 이상의 그 밖의 공차는 1회 정밀 밀링으로 보증할 수 있습니다.
• +0.015 mm 정밀 홀 3세트는 정밀 리밍으로 확보할 수 있습니다.
• 위치 정밀도는 측정 대상 홀과 기준 데이텀을 동일 공정에서 가공할 때 가장 잘 확보됩니다.
• 0.02 mm의 직각도는 데이텀 A와 동일 공정에서 가공하거나 데이텀 A를 기준으로 삼아 가공함으로써 확보할 수 있습니다.
• 0.01의 평면도를 확보하려면 적절한 가공 조건이 필요합니다. 따라서 이 정삭 가공은 변형을 최소화하기 위해 전체 공정의 후반부에 배치해야 합니다.

마지막으로 이 제품은 소재 잔류 응력을 해소하고 장기적인 치수 안정성을 확보하기 위해 시효 경화 처리도 필요합니다. 제품이 크지 않고 소재 제거율이 80% 미만이므로, 가공 전 석출 열처리를 1회 실시하는 것으로 충분합니다.

알루미늄 다면체 부품 가공을 위한 공정 경로 비교

아래 그림의 두 공정 경로를 비교해 보면, 3축 가공 방식은 5개의 공정 단계가 필요하며 각 단계마다 전용 지그가 있어야 합니다. 반면 3+2축 가공을 사용하고 접합부에 남은 잔여 소재를 3축 기계로 제거하는 방식은 단 2개의 공정 단계와 더 적은 수의 지그만 필요합니다.

50~1000개 규모의 소량 주문에서는 두 번째 가공 방식이 사이클 타임 측면에서 뚜렷한 이점을 가집니다. 동시에 주요 치수를 동일 공정 단계에서 완성하므로 치수 확보에도 더 유리합니다.

3+2축 가공과 1회 3축 가공의 조합

다만 3축 가공 방식의 장점은 한 공정에서 여러 개의 부품을 동시에 가공할 수 있다는 점입니다. 따라서 가공 시 설비 가동률을 높일 수 있습니다. 반면 3+2축 기계는 일반적으로 한 번에 한 개씩 가공하므로, 공작물의 잦은 장착과 탈착으로 인해 설비 가동률이 떨어집니다. 또한 공정 전환 시 위치 결정 오차를 보정하기 위해 기계 계측 프로브를 사용해야 합니다.

가공 과정에서는 이 모든 요소를 함께 고려해야 합니다. 최종적으로 저희는 다면체 부품 생산에 3+2축 가공과 1회 3축 공정을 조합하는 방식을 선택했으며, 이것이 가장 효율적인 가공 솔루션입니다.

지그 설계의 핵심 포인트

앞서 언급했듯이 5축 가공 경로는 일반적으로 한 번에 한 개의 부품을 가공합니다. 그러나 면밀한 분석과 설계를 통해 1회 셋업에서 2개의 공작물을 가공할 수 있습니다. 그림 3과 같이 제로 포인트 퀵체인지 베이스와 결합하면 두 개의 부품을 동시에 가공할 수 있습니다. 저희는 이를 A/B 베이스라고 부르며, A 베이스가 기계 내부에서 가공되는 동안 B 베이스는 기계 외부에서 클램핑됩니다. 이를 통해 5축 기계의 가공 시간 활용도가 낮은 문제를 개선할 수 있습니다.

결론

이 글에서는 알루미늄 다면체 부품 가공을 위한 두 가지 공정 경로를 비교했습니다. CNC 가공에서는 제품의 주문 수량과 치수 요구사항을 함께 고려해야 합니다. 최종적으로 3+2축과 3축을 조합한 공정 방식을 선택했으며, Sendot Technology는 품질과 효율을 모두 만족시키며 해당 주문을 성공적으로 납품했습니다. 프로젝트에 가공 관련 요구사항이 있으시다면, 전문적인 서비스를 위해 Sendot Technology로 문의해 주세요 맞춤형 CNC 가공 서비스.