CNC 가공 금속과 플라스틱: 주요 차이점

CNC 가공 부품에는 항상 재료 선택이 가능하며 이는 프로젝트 및 설계 요구 사항에 따라 직접적으로 달라집니다. 금속 가공과 플라스틱 가공에 대해 논의할 예정이므로 두 재료의 특성과 플라스틱과 금속 가공 시의 문제점에 중점을 둘 것입니다.

부품을 만들 때 적절한 재료를 선택해야 합니다. 이전에 금속으로 제작되었던 부품을 플라스틱으로 교체하면 제품 품질이 향상되고 생산성이 향상될 수 있습니다. 금속이 좋은가요? 아니면 수지를 선택하는 것이 좋을까요? 올바른 선택을 위해서는 각 재료의 특성을 이해해야 합니다.

재료의 특성을 이해함으로써 부품의 요구 사항을 충족하고 비용 효율적인 재료를 선택할 수 있습니다.

일반적으로 금속과 플라스틱을 언급하지만, 재질에 따라 그 특성이 크게 다릅니다.

금속 대 플라스틱 가공

최근 수십 년 동안 플라스틱 산업의 기술이 발전하면서 내열성과 내구성이 뛰어난 플라스틱 소재가 많이 개발되었습니다. 고내열 엔지니어링 플라스틱과 슈퍼엔지니어링 플라스틱은 기존에 금속으로만 가능했던 엔진 주변 부품 등 고온 부품을 대체할 수 있게 됐다.

CNC 가공의 핵심 개념은 동일하지만, 다양한 재료로 작업할 때 고려해야 할 몇 가지 주요 사항이 있습니다.

• 압형: 금속과 플라스틱의 다양한 특성으로 인해 다양한 절단 도구가 필요합니다. 금속에는 더 높은 절삭력을 처리하기 위해 더 강력하고 내구성이 뛰어난 공구가 필요합니다.
• 가공 속도 및 피드: CNC 기계가 작동하는 속도와 이송 속도도 재료 경도에 따라 조정됩니다. 재료가 단단할수록 속도와 이송이 느려집니다. 예를 들어 강철은 가공할 때 알루미늄에 비해 더 느린 속도와 이송이 필요합니다. 일반적으로 금속 재료는 플라스틱에 비해 더 느린 속도와 이송 속도가 필요합니다. FR4와 같은 일부 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이나 엔지니어링 플라스틱에 섬유를 더한 경우 일반 금속보다 훨씬 단단하기 때문에 이러한 종류의 플라스틱 재료를 가공할 때 더 느린 속도와 이송이 필요합니다.
• 냉각 및 윤활: 기계 가공으로 인해 열이 발생할 수 있으며, 재료에 따라 뒤틀림이나 용융을 방지하기 위해 유체나 미스트와 같은 냉각 기술이 사용될 수 있습니다.

재료: 금속 대 플라스틱

플라스틱과 금속의 기본 특성은 매우 다릅니다. 플라스틱과 금속의 성질을 대략적으로 이해하고 계시다면 재질 선택이 더 쉬울 것입니다. 플라스틱과 금속의 품목별 특성과 가공방법의 차이에 대해 설명하겠습니다.

비율

일반 플라스틱이 1이면 알루미늄은 2~3배, 철과 구리는 8~9배 무겁다.

금속보다 가벼운 플라스틱 소재의 특성은 자동차의 무게를 줄이고 연비를 높이는 데 유용하다.

전기 전도성

강철은 전기를 전도하지만 플라스틱은 기본적으로 전기를 전도하지 않으므로 절연 부품 제조에 적합합니다. 반면에 플라스틱은 쉽게 전기를 충전하므로 먼지를 끌어당깁니다.

또한, 일부 플라스틱은 전기를 전도하는 "전도성 플라스틱"이라고 불립니다.

내열성

범용수지는 금속에 비해 내열성이 낮습니다. 따라서 일반적으로 자동차 엔진 주변 등 고온 환경에 사용되는 부품으로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 그러나 엔지니어링 플라스틱이 발전하면서 PEEK, PBS+섬유 등 엔지니어링 플라스틱을 엔진 주변의 고온 부품으로 활용해 금속을 대체할 수 있는 사례가 늘어나고 있다.

내 충격성

일반적으로 금속은 플라스틱보다 내충격성이 더 높습니다. 하지만 유리섬유 등을 첨가해 강도를 높인 플라스틱 소재도 있다. 충격에 강한 플라스틱은 자동차 범퍼 소재로도 사용됐다.

화학적 내성

일부 유형을 제외하고 금속은 산화 및 녹에 취약합니다. 반면, 플라스틱은 유기용제에 민감한 특성을 가지고 있지만, 내화학성이 높은 종류도 있습니다. 금속 부품은 방청 처리가 필요하지만 플라스틱은 녹이 슬지 않으므로 방청 처리가 필요하지 않습니다.

형상 자유도가 높다

범용수지는 녹는점이 낮아 금속에 비해 성형이 용이합니다.

또한, 대량생산에 적합한 특성을 갖고 있어 제품 생산원가를 절감할 수 있다.

다만, 성형방법에 따라 적합한 형상과 생산성이 다르기 때문에 제작하는 부품에 맞는 성형방법을 선택하는 것이 중요합니다.

착색의 용이성

수지와 금속 모두 도금이나 도장이 가능하지만, 플라스틱의 경우 재료에 염료를 혼합하여 착색된 상태로 성형할 수 있습니다. 동일 색상의 부품 대량 생산에 적합합니다.

치수 안정성

플라스틱은 금속에 비해 온도 변화에 더 민감하기 때문에 온도가 높을수록 강성 등 특성 변화도 커집니다.

비용

범용 수지는 금속보다 저렴한 가격으로 구입할 수 있는 경우가 많습니다. 반면 엔지니어링 플라스틱과 같은 고성능 플라스틱은 금속보다 가격이 비싼 경우가 많습니다.

금속 및 플라스틱 가공 공정

CNC 가공 공정에는 금속과 플라스틱을 모두 가공하는 세 가지 주요 기술이 포함됩니다.

1. 갈기
2. 교련
3. 선회

갈기

CNC 밀링 가공물 표면을 따라 이동하며 절단하는 커터의 회전 운동을 기반으로 합니다. 이 과정에서 공작물은 고정된 상태로 유지됩니다. 밀링 머신은 선반과 달리 주로 평평한 표면에서 작동합니다. 작업은 공작물의 불필요한 레이어를 분리하여 원하는 치수, 모양 또는 구조를 제공하는 다점 밀링 커터를 사용하여 수행됩니다.  

교련

특별한 유형의 드릴을 사용하여 CNC 드릴링이 가능하지만 그 뿐만이 아닙니다. CNC 드릴링 때때로 이러한 목적으로 밀링 머신이나 선반을 사용합니다. 그것은 모두 작업 재료의 유형과 우리가 얻고자 하는 구멍의 유형에 따라 달라집니다.

어떤 평면에서든 드릴을 매우 정확하게 위치시킬 수 있기 때문에 정확하게 설정된 깊이와 직경으로 거의 모든 유형의 구멍을 만드는 것이 가능합니다.

선회

CNC 터닝 물체의 직경을 줄여 원통형이나 원뿔형으로 만드는 가공 방법입니다. 이 공정은 절삭 공구를 통합하여 수행됩니다. 공작물은 고정 장치에 고정된 다음 고속으로 일정하게 회전합니다. 필요한 이송력을 제공하기 위해 절삭 공구가 그쪽으로 이동합니다. 직선으로 이동하여 후속 레이어를 절단합니다.

금속 및 플라스틱 가공에 동일한 기계를 사용할 수 있습니까?

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대부분의 시나리오에서는 동일한 시스템을 사용할 수 있지만 다음과 같이 고려해야 할 몇 가지 중요한 요소가 있습니다.

재료별 고려사항

밀링, 드릴링, 터닝과 함께 금속과 플라스틱 가공을 모두 고려해야 할 몇 가지 추가 요소가 있습니다. 다음이 있습니다:

1. 절단 매개변수
2. 냉각 전략
3. 툴링 선택

절단 매개변수

절단 매개변수는 CNC 기계를 작동하기 위한 이송 및 속도를 정의합니다. 일반적으로 금속 재료는 단단한 특성으로 인해 플라스틱에 비해 더 느린 속도와 이송 속도가 필요합니다. 가공 과정에서 공구 마모와 과도한 열 발생을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

냉각 전략

공구 수명과 부품 무결성을 유지하려면 가공 공정 중 온도를 제어하는 ​​것이 중요합니다. 따라서 여기서는 냉각수 선택이 결정적인 역할을 합니다.

홍수 냉각: 절삭 영역에 다량의 절삭유를 사용하는 것이 일반적인 관행입니다. 열을 상당히 분산시키는 데 도움이 됩니다.

미스트 냉각: 플라스틱 가공에는 미스트 냉각 방식이 선호됩니다. 이 방법에서는 온도를 제어하기 위해 더 적은 양의 냉각수를 사용합니다.

툴링 선택

어떤 종류의 절삭 공구 금속과 플라스틱을 절단하는 것이 가장 좋습니까? 이것은 고려해야 할 또 다른 중요한 사항입니다. 금속은 강하기 때문에 초경과 같은 내마모성 도구가 더 필요합니다. 반면에 플라스틱을 가공하려면 강철이나 다이아몬드 코팅 도구를 사용할 수 있습니다.

난이도: 금속 대 플라스틱

금속 가공은 플라스틱에 비해 더 어렵다는 일반적인 인식이 있지만 플라스틱은 가공하기가 더 어렵습니다. 이는 제어하기가 매우 어려운 정밀 공차 때문입니다. 그 이유는 플라스틱 자체에 내부 응력이 있기 때문입니다. 결과적으로 변형 및 균열이 발생하기 쉽고, 결국 공차를 벗어나거나 제품이 폐기되는 결과를 낳습니다.

이 문제를 해결하려면 엔지니어가 모든 운영 세부 사항을 관리할 수 있도록 플라스틱 처리에 대한 더 많은 경험이 필요합니다. Boyi Technology 엔지니어는 10년 이상의 플라스틱 가공 경험을 보유하고 있습니다. 그들은 공정을 잘 제어하고 고객을 위해 독특하고 고품질의 플라스틱 부품을 만드는 방법을 깊이 알고 있습니다. 

더 높은 난이도:

금속은 일반적으로 더 단단하지만 플라스틱을 가공하는 것은 그 특성으로 인해 매우 어려울 수 있습니다. 이유는 다음과 같습니다.

• 열 감도: 플라스틱은 금속에 비해 녹는점이 낮습니다. 온도가 조금만 올라가도 부품이 변형될 수 있습니다.
• 다양한 재료 특성: 최상의 결과를 얻으려면 최고의 플라스틱 소재를 선택하는 것이 무엇보다 중요합니다. 문제를 남기지 않고 완벽한 부품을 만드는 데 도움이 될 것입니다.

금속 및 플라스틱의 정밀성 과제:

CNC 가공 공정에서 플라스틱은 금속에 비해 엄격한 공차를 유지하는 것이 매우 어렵습니다. 이는 두 가지 주요 이유 때문입니다.

1. 재료 변형
2. 가공 효과

제한된 가용성:

기술 전문성 부족으로 인해 모든 CNC 가공 회사가 CNC 플라스틱 가공을 제공하는 것은 아닙니다.

후처리 요구 사항:

플라스틱 부품은 최적의 결과를 제공하기 위해 기술과 기술이 필요한 수동 마감이 필요합니다. 반면, 금속은 표면 마감이 쉬운 소재입니다. 절단 과정에서 파에 작은 버가 생길 가능성이 있습니다. 이러한 버는 수동 마무리 기술을 사용하여 제거됩니다.

디버링이 무엇인지에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 이 자원.

금속 및 플라스틱을 이용한 CNC 가공

제품 특장점	금속 가공	플라스틱 가공
전형적인 신청	엔진 부품(피스톤, 밸브) 항공우주부품(날개부품, 랜딩기어) 의료용 임플란트	프로토타입 및 소량 부품 소비자(휴대폰, 노트북) 의료 기기
강조된 재료 특성	강하고 열에 강함	가벼움
핵심 가공 기술	밀링, 드릴링, 터닝	밀링, 드릴링
절단 매개변수	느린 속도, 낮은 이송 속도	더 빠른 속도, 더 높은 이송 속도
냉각 전략	플러드 냉각(높은 냉각수 흐름) 공통 고경도강의 경우 효과와 비용을 고려하여 공랭식을 사용한다.	미스트 쿨링 홍수 냉각(높은 냉각수 흐름)
툴링 선택	초경, 고속도강	고품질 강철, 다이아몬드 코팅
어려움	더 도전적인	열에 민감해서 어려움
정밀 공차	엄격한 공차를 더 쉽게 얻을 수 있습니다.	엄격한 공차의 어려움
후처리	수동 마무리 작업 감소	디버링 및 청소가 자주 필요함

맺음말

그러나 최근에는 내열성과 내구성이 뛰어난 엔지니어링 플라스틱, 슈퍼엔지니어링 플라스틱 등의 수지 소재가 등장하고 있다. 고온에 취약한 부품에도 수지를 사용하는 등 금속 대체가 진행되고 있다.

이전에는 교체가 불가능하다고 생각되었던 자동차 파워트레인, 변속기, 열 관리 시스템 등 엔진 시스템의 부품을 금속 대체품으로 사용할 수 있게 되었습니다.

보이테크놀로지 정밀가공

보이테크놀로지 금속과 플라스틱 모두에 대한 원스톱 솔루션을 제공하는 선도기업입니다. CNC 가공 서비스. 우리는 밀링 및 터닝 작업을 위한 최첨단 CNC 기계를 보유하고 있습니다. 또한, 5축 기계를 통합함으로써 복잡한 부품을 더 높은 정밀도로 효과적으로 생산할 수 있습니다.

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자주 묻는 질문

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