5축 CNC 가공을 위한 부품 설계: 모범 사례 및 함정

5축 CNC를 위한 설계: 단순히 축을 늘리는 것만이 아닙니다.

복잡한 부품이 있습니다. CAD 모델은 유기적인 표면, 좁은 간격, 전체에 언더컷이 있는 등 멋져 보입니다. "5축 기계가 있으니 무엇이든 처리할 수 있겠지"라고 생각하며 공장으로 보냅니다.
그리고 전화가 왔습니다: "디자인을 수정해야 합니다. 도구가 이 영역에 닿지 않아서 작업 유지에 문제가 생길 것입니다."

익숙하게 들리시나요?

5축 CNC 가공은 의심할 여지 없이 강력합니다. 하지만 기계가 5방향으로 기울이고 회전하고 절단할 수 있다고 해서 디자인을 그대로 제조하는 것이 쉽거나 가능하다는 의미는 아닙니다.
실제로 5축 가공은 더 멋진 형상뿐만 아니라 더 스마트한 설계를 요구합니다.

리드 타임 단축, 표면 마감 개선, 설정 횟수 감소 등 5축 기능의 진정한 잠재력을 활용하려면 설계 단계부터 시작해야 합니다.
그리고 많은 프로젝트가 여기서 궤도를 이탈합니다.

이 가이드는 단순한 설계 규칙 목록이 아닙니다. 실제 기계 공장의 현장에서 무엇이 효과가 있고 무엇이 잘못되는지 경험한 엔지니어들의 조언을 바탕으로 작성되었습니다.
터빈 블레이드, 정형외과용 임플란트 또는 복잡한 하우징을 설계하든, 여기에 소개된 인사이트는 처음부터 올바르게 설계하는 데 도움이 될 것입니다.

좋은 5축 부품 설계의 실제 모습과 숙련된 설계자들도 여전히 저지르는 일반적인 실수를 살펴보겠습니다.

기계가 켜지기 전에 시작되는 우수한 5축 설계

💡 훌륭한 디자인은 기계공의 삶을 더 어렵지 않고 더 편하게 만들어야 합니다.

5축 CNC 가공에 대한 가장 큰 오해 중 하나는 기본적으로 모든 설계 문제를 해결해 준다는 것입니다. 설계자는 거의 모든 각도에서 부품에 자유롭게 접근할 수 있기 때문에 제조 가능성에 대한 큰 걱정 없이 복잡한 형상을 모델링할 수 있다고 생각하는 경우가 많습니다.
그러나 실제 애플리케이션, 특히 항공우주, 자동차 및 의료 산업에서는 5축 부품 설계를 부주의하게 할 수 있습니다:

• 복잡한 도구 경로 프로그래밍
• 가공 시간 단축
• 표면 마감 불량 발생

일반적인 문제점: 시뮬레이션에서는 디자인이 좋아 보이지만 실제로는 도구 액세스 또는 설정 제한으로 인해 실패합니다.

✅ 일찍 고려하세요:

• 도구로 모든 중요한 기능에 접근할 수 있나요?

• 휘어질 수 있는 지나치게 긴 도구에 의존하고 계신가요?

• 모든 표면이 기계의 회전 축에 정렬되어 있습니까?

벽 두께와 도구의 결합 상태 확인

🛠 벽 강도는 단순한 구조적 문제가 아니라 기계 가공의 문제입니다.

얇은 벽과 깊은 포켓은 공구의 휨과 잡음을 발생시키는 원인이 됩니다. 강한 소재도 절삭력에 의해 휘어질 수 있습니다. 이는 곧

• 진동
• 표면 마감 문제
• 치수 정확도 저하

모범 사례:

• 균일한 벽 두께: 일관된 단면을 목표로 합니다.
• 강화 리브를 사용합니다: 특히 국부적으로 얇은 영역 주변
• L:D 비율 보기: 가능하면 5:1 미만으로 유지
• 넉넉한 필렛을 추가합니다: 1-2mm 내부 반경으로 공구 파손 방지

• 도구 참여를 최적화하세요: 급격한 급락이나 지지대가 없는 측벽을 피하세요.

5축 성공을 저해하는 일반적인 함정

이러한 오류는 생각보다 흔하며 보기보다 비용이 많이 듭니다.

피해야 할 주요 함정:

• 가치를 추가하지 않는 지나치게 복잡한 지오메트리
• 고정용 클램핑 또는 데이텀 표면 없음
• 깨지기 쉬운 도구가 필요한 날카로운 내부 모서리
• 회전축 정렬 불량
• 진동 위험을 증가시키는 지원되지 않는 돌출부

실제 사례:
한 의료 기기 회사는 깊은 슬롯과 날카로운 모서리가 있는 부품을 설계했습니다. 이 부품은 가상 테스트를 통과했지만 공구 진동으로 인해 생산에서 반복적으로 실패했습니다. 기공사는 필렛을 추가하고 피처를 15° 회전시킴으로써 사이클 시간을 30% 단축했습니다.

초기 협업이 나중에 실수를 수정하는 것보다 나은 이유

🤝 대부분의 재설계는 부품이 고장 난 후에 이루어집니다. 이 대화를 좀 더 앞당겨 보겠습니다.

초기 DFM 리뷰가 도움이 됩니다:

• 프로그래밍이 시작되기 전에 액세스 불가능한 기능 파악하기
• 간단한 필렛 조정으로 CAM 작업 시간 절약
• 픽스처 안정성 및 부품 방향 개선
• 엔지니어링 팀과 제조 팀 간의 신뢰 구축

💡 오늘 1mm 필렛 반경을 조정하면 나중에 몇 시간, 수천 시간의 재작업 비용을 절약할 수 있습니다.

최종 생각: 최종 목적을 염두에 둔 디자인

5축 CNC 가공은 유연성, 정밀도, 속도를 제공하지만 설계가 공정을 지원하는 경우에만 가능합니다.
좋은 디자인은 복잡하지 않습니다. 명확성, 접근성, 협업에 관한 것입니다.

✅ 기계공처럼 생각하세요:

• 커터는 어떻게 움직이나요?
• 픽스처는 어디에 있나요?
• 부품이 뜨거워지면 어떻게 되나요?

CAD 전략을 제조 현실에 맞게 조정하면 오류를 방지하고 진정한 가치를 실현할 수 있습니다.

5축 가공을 이해하는 팀과 파트너 되기

Minghe는 항공우주 브래킷부터 복잡한 몰드 인서트에 이르기까지 수백 명의 엔지니어가 5축 설계를 최적화할 수 있도록 지원했습니다.

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