ABS 가공: 상세 가이드

"정확한 사양의 ABS 부품을 제작하려면 공정, 어려움, 그리고 장점을 이해해야 합니다."  

ABS 열가소성 수지는 높은 강도, 내구성, 열 안정성 및 충격 저항성을 지니고 있어 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 자동차, 항공우주, 의료, 전자 등 여러 산업 분야에서 ABS 부품을 찾아볼 수 있습니다. 그렇다면 ABS 부품이나 제품을 만드는 데 주로 사용되는 제조 방법에는 어떤 것들이 있을까요? ABS 가공 이는 가장 정확하고 효과적인 과정입니다.

또한, 본 논문에서는 CNC 통합을 포함한 ABS 플라스틱 가공 공정, 장점, 과제 및 ABS 사출 성형 기술과의 비교에 대해 논의할 것입니다.

 

ABS 가공이란 무엇인가요?

ABS 가공은 ABS 소재에서 재료를 제거하여 원하는 형상을 얻는 절삭 가공 전략입니다. 재료 제거에는 다양한 기계와 절삭 공구가 사용됩니다. 또한, ABS는 충격에 강하기 때문에 가공 과정에서 공구가 압력을 가해도 손상되지 않습니다. 

ABS 가공 장비의 예로는 밀링 머신, 선반, 터닝 센터 등이 있습니다. 이러한 기계는 ABS 소재에 밀링, 드릴링, 터닝, 나사 가공, 프로파일링 등 다양한 가공 작업을 수행할 수 있습니다. 또한, 가공을 통해 뛰어난 표면 마감과 정밀도를 갖춘 부품을 생산할 수 있습니다. 특히, ABS 플라스틱 가공에 CNC 기술이 접목되면서 가공 공정은 더욱 높은 정밀도, 효율성, 그리고 낮은 비용으로 새로운 시대를 맞이하게 되었습니다. 

따라서 ABS 가공을 통해 다양한 용도에 맞는 기능성 부품을 제작할 수 있습니다. ABS 플라스틱의 특성 운영 또는 기능적 필요에 필수적입니다.

 

기존 ABS 가공 공정 

기존 기계 가공은 컴퓨터 제어 없이 작업자가 수동으로 기계를 조작하여 공구나 공작물을 올바른 절삭 경로로 안내하는, 사람의 개입이 많이 필요한 공정을 말합니다. 전통적으로 ABS 가공 부품에는 선반과 밀링 머신이 사용됩니다.

1. 선반 가공

선반 기계는 스핀들에 고정된 회전하는 공작물의 외면에서 재료를 제거합니다. 절삭 공구는 두 축(X축 및 Y축)을 따라 이동할 수 있는 공구대에 장착됩니다. ABS 공작물이 회전함에 따라 절삭 공구가 공작물과 접촉하여 길이 방향과 직경 방향으로 재료를 제거합니다.

선반 가공은 봉이나 축과 같은 원통형 ABS 부품 가공에 적합합니다. 면삭, 나사 가공, 드릴링, 선삭 등의 작업을 통해 원하는 형상을 얻을 수 있습니다.

2. ABS 밀링 

밀링 머신에서는 공작물 대신 절삭 공구가 회전합니다. 밀링 커터는 스핀들에 장착되어 있으며, 스핀들은 여러 축을 따라 회전하여 공작물을 가공할 수 있습니다. 공작물이 커터에 공급되는 동안 밀링 공구는 고속으로 회전하고, 절삭날이 가공 영역에서 재료를 제거합니다.

밀링 머신은 공구 설정에 따라 절삭, 드릴링, 보링 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 따라서 ABS 소재를 밀링 가공하면 포켓, 슬롯, 곡면과 같은 복잡한 형상을 가공할 수 있습니다. 또한 드론 케이스나 절연체와 같은 맞춤형 부품 및 제품 제작에도 유연하게 활용할 수 있습니다.

기존 기계 가공 방식은 다양한 산업 분야에 적용될 수 있지만, 특히 중대형 규모의 생산에서는 CNC 가공만큼 정밀하고 비용 효율적이지 않습니다. CNC 가공은 가공 과정에서 사람의 개입을 최소화하고 컴퓨터로 제어되는 공구 경로를 통해 엄격한 공차를 유지하고 생산 주기를 매우 단축할 수 있습니다.

 

ABS CNC 가공이란?

CNC 가공의 기본 원리는 기존 가공 방식과 유사하지만, 공구 이동, 공구 경로, 절삭 속도 및 깊이를 포함한 모든 제어가 컴퓨터 소프트웨어로 이루어진다는 점이 다릅니다. 

ABS CNC 가공 

다음은 단계별 과정입니다. ABS CNC 가공;

1. CAD 설계

이는 첫 번째 단계로, AutoCAD나 Solidworks와 같은 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 제작하고자 하는 부품이나 제품의 상세 설계를 작성하는 단계입니다. 설계에는 치수, 공차, 특징, 조립을 위한 장착 배치 등 모든 사양이 포함되어야 합니다.

2. ABS 등급 선택

다음으로, ABS 플라스틱에는 크게 고충격성, 저충격성, 고온 내성 세 가지 유형이 있습니다. 사용 목적에 따라 적합한 ABS 등급을 선택하십시오. 또한 각 등급의 가격도 고려해야 합니다.

3. 디지털 지침/G 코드 및 

G 코드와 M 코드는 공구의 움직임을 지시하는 디지털 명령어로, 재료를 정밀하게 절삭하는 데 사용됩니다. 이러한 코드는 CAM과 같은 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 도면을 처리함으로써 얻을 수 있습니다. 또한, 이 코드에는 공구가 가공 과정에서 따라갈 절삭 경로도 포함됩니다.

4. 도구 선택 

여기서는 ABS 플라스틱을 가공하는 데 사용할 공구도 선택해야 합니다. 일반적으로 고속강 공구가 사용됩니다. ABS CNC 가공.

5. 가공 설정 

이 단계에서는 사용 중인 기계에 따라 ABS 플라스틱 공작물을 작업대 또는 스핀들 척에 고정합니다. 또한 공작물과 공구를 정렬합니다. 그런 다음 절삭 매개변수를 설정하고 G 코드를 불러옵니다.

6. 가공 및 모니터링

G코드가 실행되면 CNC 기계가 작동을 시작하고, 공구는 미리 정해진 경로와 속도로 ABS 소재를 가공합니다. 동시에 냉각수가 분사되어 발생되는 열로 인한 열 손상 위험을 최소화합니다.

따라서 이 과정을 통해 CNC 가공이 비용과 정밀도 면에서 더 유리하다는 것을 알 수 있습니다. CNC 가공은 기존 기계보다 더 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다.

다음은 주요 차이점을 보여주는 표입니다.

표: 기존 가공 방식 vs. CNC 가공 또는 ABS 플라스틱 가공 

제품 특장점	ABS 일반 가공	ABS CNC 가공
방법	수동 조작	자동화된 운영
정확성	보통	높음
복잡성	제한된 복잡성	높은 복잡성
툴링 유연성	제한된 공구 유연성	높은 툴링 유연성
생산량	소량 배치에 적합	대량 생산에 적합합니다
비용	낮은 초기 비용	더 높은 초기 비용
리드 타임	더 긴 리드 타임	리드 타임 단축

 

ABS 가공의 장점

ABS는 다양한 방법으로 가공하여 완제품을 만들 수 있지만, CNC 가공은 정밀도, 맞춤 제작 가능성, 생산 유연성 등 여러 가지 이점을 제공합니다.

• 가공 공정을 통해 다양한 모양, 크기 및 특징을 가진 ABS 가공 부품을 생산할 수 있습니다.
• CNC ABS 가공은 선형 치수에서 ±0.005인치와 같은 탁월한 정밀도를 제공할 수 있습니다.
• ABS 플라스틱 가공은 맞춤형 형상 제작에 사용할 수 있습니다.
• ABS 플라스틱은 뛰어난 기계적 및 물리적 특성 덕분에 적용 분야에 관계없이 내구성이 뛰어난 부품 및 제품을 만들 수 있습니다.
• 신속한 시제품 제작 및 소량 생산에 비용 효율적입니다. 
• ABS 부품은 표면 마감 처리를 통해 원하는 매끄러움과 미적 감각을 빠르게 구현할 수 있습니다.
• 사출 성형과 비교했을 때, ABS 가공은 정밀한 금형이나 기타 무거운 공구가 필요하지 않기 때문에 빠릅니다.

 

ABS CNC 가공 비용

다른 기계 가공 프로젝트와 마찬가지로 ABS 가공 비용은 설계의 복잡성과 정밀도부터 가공 장비의 성능에 이르기까지 여러 요인에 따라 달라집니다.

또한, 기존 가공 방식과 CNC 가공 방식에 따라 비용 차이가 상당히 큽니다. CNC를 이용한 대량 생산은 비용이 적게 드는 반면, 소량 생산과 같은 저가형 ABS 부품 가공에는 기존 가공 방식이 적합합니다.

다음은 일반적인 예입니다. ABS 가공 비용 요인 이는 최종 비용에 영향을 미칩니다.

• 설계 비용
• 재료비
• 툴링 비용
• 기계 비용
• 노동 비용 
• 품질 관리 및 검사 비용
• 표면 마감 비용
• 재고 및 배송비 

이러한 요소 또는 분석 기준은 가공 프로젝트마다 다를 수 있습니다. 예를 들어, 가공된 표면이 요구 사항을 충족하는 경우 일부 부품은 표면 후처리가 필요하지 않을 수 있습니다.

ABS 가공 비용을 더 잘 이해하기 위해 예를 들어 보겠습니다. 전자제품 하우징용 ABS 가공의 예. 

• 생성물: 전자 기기용 맞춤형 ABS 하우징
• 중량: 150 x 100 x 50 
• 공차 : 중요 치수의 경우 ±0.2mm, 비중요 치수의 경우 ±0.5mm의 오차 범위 내에 있습니다.
• 마무리(Ra): 외부 표면의 경우 0.9μm, 내부의 경우 1.8μm
• 품목 수: 50

비용 요소	기술설명	비용
재료비	파운드당 2달러 × 50파운드	$100
툴링 비용	$50	$50
기계 설정 시간	2시간 (시간당 20달러 x 3달러)	$60
기계 비용	2시간 × 50개 품목 × 시간당 10달러	$1000
노동 비용	2시간 x 50개 품목 x 시간당 20달러	$200
간접비 및 기타 비용	(재료비 + 설치비 + 가공비 + 공구비 + 인건비) × 10%	$321
총 예상 비용	모든 비용의 합계	$3531
부품당 비용	총 비용/ 50개 품목	$70.62

(참고: 이는 비용 추정의 예시이며, 설계의 복잡성 및 기타 요인에 따라 실제 비용은 달라질 수 있습니다.)

 

ABS 가공 응용 분야

ABS 가공 부품

ABS 가공 부품 및 제품은 자동차, 전자 제품부터 일상 용품에 이르기까지 우리 주변 곳곳에 사용됩니다. 가벼운 무게와 우수한 기계적 특성 덕분에 다양한 응용 분야의 작동 및 기능적 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한 ABS CNC 가공의 다재다능함 덕분에 복잡한 설계와 맞춤형 기능도 구현할 수 있습니다.

표: ABS 가공 적용 분야 

응용 분야	ABS 가공 부품의 예
자동차	그릴 및 통풍구, 도어 핸들, 범퍼, 헤드램프 하우징, 대시보드 구성 요소, 내부 트림 패널 등
가전제품	노트북, 태블릿, 스마트폰, 오디오 앰프 및 기타 전자 기기용 케이스.
산업(공업)	지그 및 고정구, 공구, 컨베이어 부품, 밸브 본체, 베어링, 로봇 부품, 기계 외함 및 시제품 제작 부품.
의료	장비 케이스, 수술 기구용 손잡이, 보철 부품, 의료용 가구, 카트 등.
우주항공	객실 내부, 조종석 부품, 구조 부품, 드론 하우징, 위성 부품 및 다양한 부품의 시제품 ​​제작.

 

다른 대안이 있을까요? ABS 사출 성형

CNC 가공 외에도 3D 프린팅과 같은 다른 방법을 사용하여 ABS 플라스틱 부품을 제작할 수 있습니다. 진공 성형그리고 사출 성형. 이 중에는, ABS 사출 성형 ABS 대량 생산에 특히 인기가 높습니다. 

사출 성형 방식은 용융된 ABS를 고압으로 사출 금형에 주입하는 방식입니다. 액체 상태의 ABS는 금형 내부로 흐르면서 원하는 형상을 갖추게 됩니다. 이후 냉각 과정을 거쳐 고화된 부품이 금형에서 배출되고, 동일한 금형을 사용하여 다음 성형 과정을 반복합니다.

초기 금형 제작 비용이 더 많이 들지만 맞춤형 ABS 플라스틱 성형 가공에 필요한 공구 비용보다 금형의 내구성이 뛰어나기 때문에 대량 생산 시 CNC 가공보다 부품 가격이 저렴합니다. 금형으로 인한 짧은 사이클 시간과 반복성 덕분에 부품당 비용이 크게 절감됩니다.

표: ABS 사출 성형 vs. CNC 가공 

요인	ABS 사출 성형	ABS CNC 가공
관용	±0.1 ~ ±0.5 (일반적으로)	±0.02 ~ ±0.1 mm
표면 처리	매끄러운 화면을 위해 후처리 작업이 필요한 경우가 많습니다.	최소한의 후처리가 필요합니다
복잡성	복잡한 형상에는 유연성이 떨어집니다.	이 프로그램은 복잡한 형상과 세밀한 부분까지 처리할 수 있습니다.
생산량	대량 생산에 매우 경제적입니다.	소규모 실행에 적합
리드 타임	금형 제작 및 설치로 인해 리드 타임이 길어짐	시제품 및 소량 생산의 리드 타임 단축

 

ABS CNC 가공의 어려움 

첫째, 가공 과정에서 적절한 공구와 매개변수를 사용해야 하기 때문에 가공물이 감싸지거나 녹을 수 있습니다. 둘째, ABS의 내부 응력으로 인해 변형이나 표면 결함이 발생할 수 있습니다. 이 두 가지는 ABS 플라스틱의 특성과 관련된 주요 가공 문제점입니다. 이 외에도 정밀도, 공구 마모, 표면 조도 등 여러 가지 문제점이 존재합니다.

1. 치수 문제 및 공구 마모 

가공물의 불안정성이나 공구의 미세한 변형만으로도 치수 오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 가공 전에 가공물과 공구를 단단히 고정하고 정렬해야 합니다. 또한, 공구 변형은 공구 마모를 가속화하여 공구 비용을 증가시키고 가공물에 손상을 줄 수도 있습니다.

2. 열 변형 문제

공구와 공작물의 마찰로 인해 열이 발생하고, 이로 인해 ABS 소재가 열팽창할 수 있습니다. 이러한 열은 가공 부위를 녹이거나 그을음 자국을 남길 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 적절한 공구 재질, 절삭날 형상, 그리고 절삭유를 사용하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 날카로운 절삭날은 효과적인 칩 제거를 가능하게 하고 매끄러운 표면 마감을 제공합니다. 또한, ABS 플라스틱 가공 시에는 수성 절삭유를 사용할 수 있습니다.

3. 표면 마감 문제

ABS 플라스틱 밀링 가공 시 표면 조도 불량의 주요 원인은 공구 형상 및 절삭 변수(속도, 절삭 깊이)의 오류입니다. 공구가 절삭 자국을 따라가거나 버 또는 칩이 가공면에 부착될 수 있습니다. 예를 들어, ABS 가공에 적합한 공구 형상으로는 단날 엔드밀 또는 양의 경사각을 가진 높은 헬릭스/클리어런스 엔드밀이 있습니다.

4. 가공 후 고려 사항

가공 후 ABS 부품의 품질과 기능을 보장하기 위해 디버링 또는 기타 추가 표면 처리가 필요할 수 있습니다. 디버링 공정은 날카로운 모서리와 버를 제거하고, 샌딩, 폴리싱 또는 도색과 같은 마감 기술은 미관과 성능을 향상시킵니다.

 

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합산

다양한 가공 공정(절삭, 드릴링, 밀링, 선삭 등)을 통해 ABS 소재를 정밀하게 성형합니다. 낮은 설정 시간과 복잡한 설계에 대한 유연성 덕분에 ABS 가공 다양한 산업 분야의 부품에 적합합니다. 더욱이, CNC 기계를 사용하여 ABS 부품을 제조하면 기존 선반이나 밀링 기계에 비해 시제품 제작 및 소량 생산 비용을 크게 절감하는 동시에 정밀도와 납기를 향상시킬 수 있습니다.

하지만 공구 정렬 불량, 열 손상, 치수 오차와 같은 몇 가지 문제점이 최종 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안과 고려 사항들이 존재합니다.

 

자주 묻는 질문

ABS 플라스틱을 CNC 가공할 수 있나요?

네, ABS 플라스틱은 설계 사양에 따라 CNC 가공이 가능합니다.

ABS CNC 가공은 비용이 많이 드나요?

일반적으로 ABS 부품은 기계 가공하는 것이 비용 효율적입니다. 하지만 전체 비용은 부품의 복잡성, 공차 및 생산량에 따라 달라질 수 있습니다. 

ABS 가공 시 어려운 점은 무엇인가요? 

ABS 소재의 내열성 및 취성 등의 특성을 관리하는 데 어려움이 있을 수 있습니다. 또한 가공 과정에서 버(burr) 발생이나 변형과 같은 표면 결함이 생길 위험도 있습니다.

ABS 부품 가공은 내구성이 좋은가요? 

네! 가공된 ABS 부품은 일반적으로 내구성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 하지만 제품 부품의 정확한 수명은 ABS 등급, 후처리 및 작동 조건에 따라 달라집니다.