CNC의 부품 작동 방식: 베어링, 합금 및 부품의 장점

핵심 전자 및 기계 아키텍처

CNC(컴퓨터 수치 제어) 금속 조각사의 핵심에는 디지털 지침과 물리적 동작 사이의 정교한 관계가 있습니다. 프로세스는 다음과 같이 시작됩니다. 컨트롤러 , 기계의 두뇌 역할을 합니다. 좌표 데이터가 포함된 프로그래밍 언어인 G 코드를 수신하고 이러한 디지털 문장을 저전압 전기 펄스로 변환합니다. 이 펄스는 다음으로 전송됩니다. 스테퍼 또는 서보 드라이버 , 신호를 증폭하여 모터에 전원을 공급합니다.

그런 다음 모터는 이 전기 에너지를 정밀한 회전 운동으로 변환합니다. 고정밀 금속 조각에서는 이 회전을 미세한 정확도로 선형 운동으로 변환해야 합니다. 이는 갠트리(X 및 Y축)와 스핀들 마운트(Z축)를 이동하는 전송 시스템을 통해 달성됩니다. 이 전체 시스템의 견고성이 가장 중요합니다. 목공 라우터와 달리 금속 조각사는 표면 마감이 불량하고 도구가 파손되는 "채터링"을 방지하기 위해 상당한 편향력에 저항해야 합니다.

전송 시스템: 볼 스크류와 랙 앤 피니언

기계 축을 이동하는 데 사용되는 방법은 정밀한 세부 사항 조각에 대한 해상도와 적합성에 큰 영향을 미칩니다. CNC 금속 조각기에는 두 가지 기본 전송 유형이 있습니다.

• 볼 스크류 전송: 이는 고정밀 금속 조각의 표준입니다. 나사형 샤프트는 재순환 볼 베어링으로 ​​채워진 너트를 통과합니다. 나사가 회전함에 따라 너트는 유격(백래시)이 거의 없이 선형으로 움직입니다. 이 메커니즘을 사용하면 매우 부드러운 움직임과 높은 토크 전달이 가능하며, 이는 위치를 잃지 않고 스테인리스강과 같은 단단한 금속을 절단기로 밀어내는 데 필수적입니다.
• 랙 앤 피니언: 더 크고 빠른 기계에서 흔히 볼 수 있는 이 시스템은 톱니형 트랙(랙)과 맞물리는 기어(피니언)를 사용합니다. 빠른 속도와 무제한의 이동 길이를 제공하지만 본질적으로 볼 스크류보다 백래시가 약간 더 큽니다. 미세한 조각 작업의 경우 이러한 미세한 플레이로 인해 모서리가 약간 덜 정의되어 보석이나 고급 도구 마킹에는 적합하지 않지만 대규모 간판에는 적합합니다.

재료 제거 메커니즘: 회전식 대 레이저

"조각"은 CNC 기계에 설치된 도구 헤드에 따라 매우 다른 두 가지 물리적 프로세스를 의미할 수 있습니다. 올바른 워크플로를 선택하려면 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.

디지털 워크플로우: CAD에서 모션으로

기계는 디자인을 "인식"하지 않습니다. 좌표만 따릅니다. 워크플로우는 예술적 의도를 수학적 경로로 변환합니다.

• CAD(컴퓨터 지원 설계): 사용자는 부품의 2D 벡터 또는 3D 모델을 생성합니다. 조각의 경우 벡터는 글자나 모양의 경계를 정의합니다.
• CAM(컴퓨터 지원 제조): 이 소프트웨어는 도구 경로를 생성합니다. 사용자는 도구(예: 60도 V 비트), 절단 깊이 및 속도를 정의해야 합니다. CAM 소프트웨어는 원하는 형상을 얻기 위해 도구 센터가 취해야 하는 정확한 경로를 계산합니다.
• G 코드 생성: CAM 출력은 다음과 같은 명령이 포함된 텍스트 파일입니다. G01 X10 Y10 Z-0.5 F200 . 이는 기계가 10,10 좌표로 선형 이동하고 200mm/분의 이송 속도로 0.5mm 깊이로 급락하도록 지시합니다.
• 제어 소프트웨어: Mach3, GRBL 또는 UGS와 같은 소프트웨어는 이 코드를 기계 컨트롤러에 한 줄씩 전송하여 실시간 가속 및 감속을 관리합니다.

중요 하위 시스템: 냉각 및 칩 배출

금속 조각은 마찰로 인해 상당한 열을 발생시킵니다. 이 열이 관리되지 않으면 조각 비트가 즉시 어닐링(부드러움)되어 무뎌지거나 알루미늄 칩이 녹아 커터에 용접될 수 있습니다("마모").

미스트 절삭유 시스템 조각에 가장 일반적입니다. 그들은 압축 공기를 사용하여 소량의 윤활유를 미세한 안개로 분무합니다. 이는 두 가지 목적으로 사용됩니다. 공기 분사는 조각 경로에서 칩을 제거하여 커터가 칩을 다시 절단하지 않도록 하고(팁이 파손됨) 윤활제가 마찰을 줄입니다. 더 단단한 금속이나 더 깊은 절단의 경우, 홍수 냉각수 연속적인 액체 흐름이 부품 위로 흐르는 경우에도 사용할 수 있지만, 이를 위해서는 지저분한 부분을 담기 위해 완전한 인클로저가 필요합니다.

실무적인 업무 유지 전략

금속 조각에서는 공작물을 목재 라우팅보다 더 견고하게 고정해야 합니다. 미세한 진동조차도 조각 비트의 깨지기 쉬운 끝 부분을 깨뜨릴 수 있습니다.

• 정밀 기계 바이스: 정사각형 또는 직사각형 용지에 가장 적합합니다. 부품이 들리는 것을 방지하기 위해 엄청난 파쇄력을 제공합니다.
• 진공 테이블: 바이스로 휘어질 수 있는 얇은 시트(명판 등)에 이상적입니다. 진공 펌프가 시트를 테이블에 평평하게 흡입하여 전체 표면에 걸쳐 균일한 조각 깊이를 보장합니다.
• 강력접착제 및 테이프: 작고 불규칙한 평면 부품을 위한 "구조적 해킹"은 "테이프와 풀" 방법입니다. 마스킹 테이프가 머신 베드와 부품 모두에 적용되고 초강력 접착제가 두 테이프 표면을 접착합니다. 이는 금속에 잔류물을 남기지 않고 가벼운 조각 힘으로 놀라울 정도로 잘 유지됩니다.

재료별 과제: 알루미늄 대 스테인리스강

금속의 "개성"에 따라 CNC 작동 방식이 결정됩니다.

알루미늄 부드럽지만 "거미"합니다. 도구에 달라붙는 경향이 있습니다. 칩을 빠르게 배출하려면 기계가 높은 스핀들 속도(RPM)로 작동해야 하며, 들러붙는 것을 방지하기 위해 윤활유는 협상할 수 없습니다. 날카롭고 광택이 나는 초경 비트가 필수적입니다.

스테인레스 스틸 단단하고 "가공 경화"되기 쉽습니다. 즉, 가열될수록 더 단단해집니다. 강철 조각에는 열을 줄이기 위해 더 낮은 RPM이 필요하지만 토크는 더 높아야 합니다. 기계는 매우 견고해야 합니다. 프레임이 구부러지면 도구가 튕겨 나가거나 부러질 수 있습니다. 코팅된 비트(예: AlTiN)는 절삭날에서 발생하는 고온을 견디기 위해 종종 사용됩니다.

Z-Zero 설정: 깊이 일관성의 핵심

아마도 조각에서 가장 중요한 실제 단계는 도구의 시작 높이인 "Z-Zero"를 설정하는 것입니다. 조각의 깊이는 0.1mm~0.3mm에 불과한 경우가 많기 때문에 단 0.05mm의 오류로 인해 조각이 보이지 않거나 너무 깊어질 수 있습니다.

운영자는 일반적으로 터치 프로브 (도구가 닿으면 회로를 완성하는 자동화된 퍽)을 사용하여 정확한 재료 표면 높이를 설정합니다. 또는 "종이 방법"에는 작업물에 종이 조각이 살짝 끼일 때까지 도구를 내린 다음 0(종이 두께 고려)을 설정하는 것이 포함됩니다. 고르지 않은 표면의 경우 일부 고급 컨트롤러는 기계가 표면의 점 그리드를 조사하고 재료의 곡률과 완벽하게 일치하도록 G 코드를 휘게 하는 "자동 레벨링"을 사용합니다.