CNC 터닝 원통형(축대칭) 제품을 제작하고 표면에 다양한 형상을 가공하는 데 가장 적합한 가공 공정입니다. CNC 선반 가공 유형 이 공정들은 회전하는 공작물에서 재료를 제거하고 설계된 형상을 얻기 위해 사용됩니다.
직선 선삭, 계단식 선삭, 면삭, 홈 가공, 나사 가공, 널링 및 기타 작업이 수행됩니다. CNC 선반 3D 모델/디자인의 특징과 특성에 따라 다릅니다.
선반 가공 공정과 종류를 이해하는 것은 프로젝트에 가장 적합한 방식을 선택하는 데 필수적입니다. 따라서 다양한 종류, 공구, 적용 분야, 그리고 어떤 선반을 선택해야 하는지에 대해 알아보겠습니다.
회전이란 무엇이며 어떻게 작동하는가?
선삭은 축대칭 부품 제조에 사용되는 기본적인 기계 가공 공정 중 하나입니다. 이 공정은 회전하는 공작물에서 공작물 회전축에 평행하거나 수직으로 움직이는 공구를 사용하여 재료를 제거하는 것을 포함합니다.
이 작업에는 일반 선반이나 CNC 선반이 사용됩니다. 일반 선반은 수동으로 이송해야 하는 반면, CNC 선반은 컴퓨터 프로그램을 통해 이송을 제어하고 더욱 정밀한 공차를 구현할 수 있습니다.
선삭 가공은 내부 및 외부 표면, 윤곽, 구멍 및 기타 기하학적 형상을 정밀하고 매끄럽게 만들어냅니다.
CNC 선반 작업
CNC 선반 작업
- 디자인 및 준비: 상세한 설계(2D 또는 3D)를 작성한 후 CAM 소프트웨어로 내보냅니다. 여러 작업에 대한 공구 경로를 최적화하고 G 코드를 검증하는 것이 필수적입니다.
- 기계 설정: 공작물을 기계의 척에 끼우고 공구를 공구대에 장착하십시오. 공작물이 길어서 지지대가 필요한 경우 심압대를 조정할 수 있습니다. 그런 다음 이송 속도, 회전 속도(RPM), 절삭 깊이 및 기타 매개변수를 확인하십시오.
- 절단/재료 제거: 대량의 재료를 황삭 가공해야 하는 경우, 기계를 가동하고 CNC 선삭 작업을 수행하십시오. 그런 다음, 공정을 지속적으로 모니터링하십시오.
- 이별: 원하는 형상이 완성되면, 완성된 부품을 절단하고, 버(burr)를 제거하고, 세척합니다. 그런 다음 캘리퍼스, 마이크로미터 또는 CMM(좌표측정기)을 사용하여 검사할 수 있습니다.
이에 대해 더 자세히 알고 싶으시면 다음 기사를 읽어보세요.CNC 선반 vs 터닝이는 비교 개요를 제공합니다.
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10가지 유형의 터닝 작업
선반에는 적절한 공구와 설정을 통해 여러 종류의 선삭 작업을 수행할 수 있습니다. 각 작업은 특수한 용도를 가지고 있으며, 서로 다른 형상과 특징을 만들어냅니다.
일반적인 가공 유형으로는 직선 선삭, 계단식 선삭, 테이퍼 선삭, 널링, 드릴링, 페이싱, 그루빙, 보링 및 파팅 등이 있습니다. 다음 섹션에서 이러한 유형에 대해 자세히 설명합니다.
1. 직진 
직진
공구는 공작물의 길이 방향을 따라 종방향으로 이동합니다. 직경을 일정하게 줄여 원하는 직경의 완벽한 원통형 부품을 만듭니다. 절삭 공구와 공작물의 회전축은 서로 평행합니다. 정확한 결과를 얻으려면 이송 속도, 절삭 깊이, 스핀들 속도 등의 매개변수를 고려해야 합니다.
봉, 축, 핀 및 기타 유사한 기계 부품에 사용됩니다. 이는 후속 선삭 작업을 위한 표면 준비 단계입니다. 직선으로 선삭된 가공물에 구멍, 나사산, 테이퍼링 등의 형상을 만들기 위한 2차 가공 작업을 수행할 수 있습니다.
2. 단계적 회전
스텝 터닝
스텝 터닝은 길이 방향으로 직경이 뚜렷하게 변하는 가공 방식을 말합니다. 점진적인 증가 또는 감소가 아닌, 두 구간 사이의 직경 변화가 직각으로 이루어집니다. 절삭 공구는 원하는 스텝 길이와 직경에 따라 재료를 단계적으로 제거합니다. 따라서 스텝 터닝으로 가공된 축은 직경이 서로 다른 여러 구간으로 구성됩니다.
계단형 가공 샤프트는 차량의 기어 모터 구동축처럼 여러 부품을 결합하고 축 방향 미끄러짐을 방지하는 데 이상적입니다. 그 외에도 기어박스, 베어링, 변속기 어셈블리, 컨베이어 시스템, 로봇 팔 등에 사용됩니다.
하지만 주요 단점은 다음과 같습니다. CNC 스텝 선삭 재료 낭비가 발생합니다. 다양한 직경을 만들기 위해서는 축에서 많은 양의 재료를 제거해야 합니다.
3. 테이퍼 터닝 
테이퍼 선삭
테이퍼 선삭 테이퍼링은 길이를 따라 직경을 점진적으로 줄여 원뿔형(또는 테이퍼형) 모양을 만드는 공정입니다. 이와 마찬가지로, 보어 또는 홀도 인서트 설정을 사용하여 테이퍼링합니다. 직경의 증가 또는 감소량은 "단위 길이당 테이퍼" 또는 "테이퍼 각도"로 표시됩니다.
단위 길이당 테이퍼 = (큰 쪽 끝 지름 - 작은 쪽 끝 지름) / 길이
테이퍼 각도(tan θ) = (D−d)/2L
복합 선반에서 복합 지지대는 절삭 공구를 원하는 각도로 고정할 수 있게 해 주는데, 이는 테이퍼 가공에 매우 중요합니다. 각도가 조정된 공구가 재료를 이송하면서 직경이 일정한 속도로 점진적으로 감소합니다. 따라서 형상 공구, 심압대 설정, 복합 지지대 및 이송 방식을 조합하여 공작물을 테이퍼 가공할 수 있습니다.
테이퍼 형상은 간극 확보, 맞춤, 조립 및 맞춤형 기능 구현에 매우 중요합니다. 테이퍼 선삭 공정은 자동차 엔진, 항공기 착륙 장치, 기계 스핀들, 기어 등을 제작하는 데 필수적입니다.
4. 지루한
CNC 보링
보링은 선반에서 샤프트의 기존 구멍을 확장하여 결합 부품이 완벽하게 맞도록 하는 작업입니다. 이 공정에는 회전하는 단일 포인트 인서트가 사용되며, 미세한 재료 제거를 통해 구멍을 확장합니다. 이 선삭 방식은 구멍을 정밀하게 가공하고 높은 정확도를 달성하는 데 이상적입니다. 또한 CNC 보링을 사용하면 나사 가공을 위한 매끄러운 내부 표면을 만들 수 있습니다.
보링 공정의 적용 사례로는 자동차 엔진 실린더, 베어링 하우징, 밸브 본체, 중장비 부품 및 유압 시스템 등이 있습니다.
5. 널링 
널링 공정
널링은 미끄럼 방지 표면을 만들어 그립감을 향상시키는 공정입니다. 즉, 직선, 대각선 또는 마름모꼴 패턴으로 균일하고 거친 표면을 만드는 것입니다. 이를 위해 선반 기계는 널링 텅 또는 휠을 공구로 사용합니다. 이 공구들은 공구대에 부착되어 회전하는 공작물에 압착되고, 톱니가 표면을 굴러가면서 패턴을 만듭니다.
질감 패턴은 그립감 향상 외에도 미관, 압착 결합, 미끄럼 방지 및 CNC 가공 부품의 마킹에 유용합니다. 공구 손잡이, 자동차 손잡이 및 일부 장식용품에서 이러한 패턴을 찾아볼 수 있습니다.
6. 직면
얼굴 돌리기
페이싱 가공은 원통형 공작물의 길이를 줄이고 단면을 평평하게 만드는 가공 공정입니다. 따라서 드릴링이나 그루빙과 같은 후속 가공을 위해 단면을 준비합니다. 이 공정에서 절삭 공구는 회전축에 수직으로 공작물의 반경을 따라 이동합니다.
이러한 선삭 가공은 베어링, 축 및 정밀 조립이 필요한 기타 기계 부품의 매끄러운 접합면을 만드는 데 사용됩니다.
7. 그루빙
홈 가공 공정
원통형 공작물의 표면이나 내부에 좁은 절삭면을 만드는 것을 말합니다. 단일 날 절삭 공구는 공구 폭과 동일한 크기의 좁은 절삭면을 형성하면서 재료를 제거합니다.
홈은 기능적 목적과 미적 목적 모두를 충족합니다. O링 채널, 링 고정 장치, 스냅핏, 윤활 채널 및 응력 분산에 사용됩니다. 반면에 홈은 부품의 기계적 강도를 저하시킬 수도 있습니다.
8. 나사산 가공 
스레드 터닝
나사 가공 공정은 나사 모양의 비트를 사용하여 재료를 이송하고, 원하는 피치와 길이를 가진 나선형 홈을 원통형 제품 표면에 만드는 공정입니다. 이 공정은 외경 나사에 더 적합하지만, 내경 나사 구멍을 사용할 수도 있습니다.
나사 가공에서 공구 경로는 나사산의 피치, 깊이 및 측면 각도를 제어하기 위해 신중하게 최적화해야 합니다. 따라서 나사산이 깊을수록 여러 번의 공구 통과가 필요할 수 있습니다.
이러한 선삭 가공 방식은 맞춤형 나사산 형상 및 대구경 부품에 적합합니다. 예를 들어 자동차, 건설 및 중장비용 조립 나사 및 체결 부품에 사용됩니다.
9. 드릴링 
선반 드릴링
선반 드릴링은 주로 보링 및 나사 가공과 같은 2차 가공이 필요한 축에 구멍을 뚫는 데 사용됩니다. 이 공정에는 필요한 구멍 크기에 맞는 드릴 비트 또는 뾰족한 공구가 필요합니다.
공구는 테일스톡에, 공작물은 척에 고정하여 공작물의 면이 공구 바로 앞에 오도록 위치시킵니다. 공작물이 회전함에 따라 공구는 길이를 따라 이동하며 구멍을 형성합니다. 이 작업은 윤활유 통로, 다웰, 핀, 나사산 가공 및 탭 가공을 위한 구멍을 여러 산업 부품에 만듭니다.
10. 이별
이별 작업
좁은 홈을 이용하여 긴 가공물의 일부를 분리합니다. 이 작업은 긴 원통형 봉에서 동일한 제품을 대량 생산할 때 특히 유용합니다. 공구는 설계된 모든 형상을 해당 부분에 구현한 후 최종 제품으로 절단합니다. 따라서 원하는 모양과 크기가 얻어지면 이 과정이 최종 단계라고 할 수 있습니다.
이 작업은 사이클 시간을 단축하고 제조 공정을 간소화하는 데 도움이 됩니다. 가공 사이클 마지막에 수행되는 분할 작업은 여러 번의 설정 작업을 없애줍니다.
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올바른 선회 작업을 선택하는 방법은 무엇입니까?
프로젝트에 가장 적합한 선삭 가공 유형을 선택하는 것은 재료 유형, 설계 특징, 요구되는 정밀도, 표면 마감 등 다양한 요소에 따라 달라집니다. 경우에 따라 단 하나의 가공만으로 최종 부품을 제작할 수 있지만, 일반적으로 설계에는 여러 가지 선삭 가공이 필요합니다.
선삭 작업을 선택할 때 다음 요소를 고려하십시오.
- 자료 유형 : 경도, 가공성 및 기타 특성을 고려하십시오. 연질 금속은 홈 가공과 같은 특정 선삭 작업에서 강도가 저하될 수 있습니다.
- 디자인 특징 : 단순한 축, 어깨 부분, 홈은 표준 선삭, 면삭, 나사 가공으로 만들 수 있습니다. 반면, 복잡한 언더컷이나 깊은 구멍은 특수 가공 작업이 필요할 수 있습니다.
- 필요한 정확도: 일반적인 선삭 작업으로는 ±0.1mm의 공차를 달성할 수 있지만, 보링 및 기타 후처리 작업만이 이보다 더 정확한 경로를 만들 수 있습니다.
- 마침을 표면 : 일반적인 선삭 가공으로는 Ra 0.8µm만큼 매끄러운 부품을 생산할 수 있지만, 0.8µm 미만의 표면 조도를 얻으려면 페이싱, 리밍 및 후가공이 필요합니다.
또한 아래 표에 제시된 선삭 작업 비교를 통해 전반적인 비교 분석을 할 수 있습니다.
| 조작 | 목적 | 주요 특징 | 공통 응용 프로그램 |
| 직선 터닝 | 길이를 따라 직경이 감소합니다. | 공구와 가공물의 축이 평행하여 원통형 형상을 만듭니다. | 샤프트, 로드, 핀; 2차 수술 준비 |
| 스텝 터닝 | 지름을 단계적으로 변화시키세요 | 직각 전환, 여러 섹션 | 기어박스 샤프트, 변속기 부품, 로봇 팔 |
| 테이퍼 터닝 | 원뿔 모양을 만드세요 | 지름은 일정한 속도로 점진적으로 변화합니다. | 엔진 부품, 스핀들, 랜딩 기어, 기어 |
| 지루한 | 기존 구멍을 확대하세요 | 단일 지점 인서트가 사용되며, 이는 정확도를 향상시킵니다. | 엔진 실린더, 베어링 하우징, 밸브 본체 |
| 널링 | 미끄럼 방지용 질감 표면을 만드세요 | 직선, 대각선 또는 마름모꼴 패턴 | 공구 손잡이, 손잡이, 장식 부품 |
| 페이싱 | 끝면을 평평하게 하세요 | 공구는 방사형으로 움직이며, 길이를 줄이고 표면을 정밀하게 다듬습니다. | 베어링 시트, 샤프트 끝단, 드릴링 준비 |
| 그루 빙 | 좁은 홈을 파세요 | 내부/외부 홈을 모두 생성합니다. | O링 시트, 윤활 경로, 스냅핏 |
| 스레드 터닝 | 나선형 홈을 생성하세요 | 피치, 깊이 및 측면 각도를 제어합니다. | 나사, 볼트, 패스너 및 대형 나사산 부품 |
| 교련 | 초기 구멍을 뚫으세요 | 심압대에 장착된 드릴 비트 | 윤활 구멍, 다웰 핀, 나사산 가공 구멍 |
| 이별 | 완성된 제품을 막대에서 분리하세요 | 좁은 홈이 해당 부분을 잘라냅니다. | 동일 부품의 대량 생산 |
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맺음말
선삭 가공은 복잡하고 정밀한 원통형 부품을 제작하는 데 이상적인 가공 공정입니다. 선반 선삭 작업의 다양한 변형을 통해 여러 가지 모양과 특징을 구현할 수 있습니다. 또한, 공구강이나 텅스텐 카바이드와 같은 경질 합금을 포함한 다양한 재료를 CNC 가공하여 원하는 부품과 제품을 만들 수 있습니다.
적절한 선삭 작업 유형 선택, 재료 유형, 공구 경로 최적화, 공구 선택 및 가공 매개변수와 같은 요소는 최종 제품의 표면 조도와 정확도에 영향을 미칩니다. 부품그러므로 이러한 사항들을 주의 깊게 따라야 합니다.