CNC 공작 기계의 수명을 연장하기 위해 어떤 작업을 수행할 수 있습니까?

CNC 가공 기술 및 CNC 공작 기계 유지 보수의 핵심 포인트 분석

초록: 본 논문은 CNC 가공의 개념과 특성, 그리고 CNC 가공과 기존 공작기계의 가공 기술 규정 간의 유사점과 차이점을 심층적으로 탐구합니다. CNC 공작기계 가공 완료 후 공작기계 세척 및 유지보수, 가이드 레일 오일 와이퍼 플레이트 점검 및 교체, 윤활유 및 냉각수 관리, 전원 차단 순서 등 CNC 공작기계 가공 완료 후의 주의사항을 주로 다룹니다. 또한 CNC 공작기계의 시동 및 작동 원리, 작동 사양, 그리고 안전 보호의 핵심 사항을 자세히 소개함으로써 CNC 가공 분야에 종사하는 기술자와 작업자를 위한 포괄적이고 체계적인 기술 지침을 제공하고, CNC 공작기계의 효율적인 작동과 긴 수명을 보장하고자 합니다.

 

I. 서론

 

CNC 가공은 현대 기계 제조 분야에서 매우 중요한 위치를 차지합니다. 제조업의 지속적인 발전에 따라 부품 가공의 정밀성, 효율성, 그리고 유연성에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있습니다. 디지털 제어, 고도의 자동화, 그리고 높은 가공 정밀도와 같은 장점 덕분에 CNC 가공은 복잡한 부품의 가공 문제를 해결하는 핵심 기술이 되었습니다. 하지만 CNC 공작기계의 효율성을 극대화하고 수명을 연장하려면 CNC 가공 기술을 깊이 이해하는 것뿐만 아니라 작동, 유지보수 등 모든 측면에서 CNC 공작기계의 사양 요건을 엄격하게 준수해야 합니다.

 

II. CNC 가공 개요

 

CNC 가공은 CNC 공작기계의 디지털 정보를 활용하여 부품 및 절삭 공구의 변위를 정밀하게 제어하는 ​​첨단 기계 가공 방식입니다. 기존 공작기계 가공과 비교할 때 상당한 장점을 가지고 있습니다. 다양한 부품 종류, 소량 생산, 복잡한 형상, 높은 정밀도가 요구되는 가공 작업에서 CNC 가공은 뛰어난 적응성과 가공 능력을 보여줍니다. 기존 공작기계 가공은 고정구 교체 및 가공 매개변수 조정이 빈번했던 반면, CNC 가공은 일회성 클램핑을 통해 프로그램 제어 하에 모든 선삭 공정을 연속적이고 자동으로 완료할 수 있어, 보조 시간을 크게 줄이고 가공 효율과 가공 정밀도의 안정성을 향상시킵니다.
CNC 공작기계와 전통적인 공작기계의 가공기술 규정은 전반적인 틀에서 대체로 일치합니다. 예를 들어, 부품 도면 분석, 공정 계획 수립, 공구 선택 등의 단계가 모두 필요하지만, CNC 가공의 특정 구현 공정에서의 자동화 및 정밀 특성으로 인해 공정 세부 사항 및 작업 프로세스에 많은 고유한 특징이 있습니다.

 

III. CNC 공작기계 가공 완료 후 주의사항

 

(I) 공작기계의 청소 및 유지관리

 

칩 제거 및 공작 기계 세척
가공이 완료된 후에도 공작기계 작업 영역에는 많은 양의 칩이 남게 됩니다. 이러한 칩을 제때 제거하지 않으면 공작기계의 가이드 레일, 리드 스크류 등 가동 부품에 유입되어 부품 마모를 심화시키고 공작기계의 정밀도와 동작 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 작업자는 브러시, 철제 후크 등의 특수 공구를 사용하여 작업대, 고정구, 절삭 공구 및 공작기계 주변에서 칩을 조심스럽게 제거해야 합니다. 칩 제거 과정에서는 칩이 공작기계 표면의 보호 코팅을 손상시키지 않도록 주의해야 합니다.
칩 제거가 완료된 후에는 쉘, 제어판, 가이드 레일을 포함한 공작기계의 모든 부분을 깨끗하고 부드러운 천으로 닦아 공작기계 표면에 기름 얼룩, 물 얼룩, 칩 잔여물이 남지 않도록 해야 합니다. 이렇게 하면 공작기계와 주변 환경이 깨끗하게 유지됩니다. 이렇게 하면 공작기계의 깔끔한 외관을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 공작기계 표면에 먼지와 불순물이 쌓여 공작기계 내부의 전기 시스템 및 기계 전달 부품으로 유입되는 것을 방지하여 고장 발생 가능성을 줄일 수 있습니다.

 

(II) 가이드 레일의 오일 와이퍼 플레이트의 점검 및 교체

 

오일 와이퍼 플레이트의 중요성과 점검 및 교체의 주요 사항
CNC 공작기계 가이드 레일의 오일 와이퍼 플레이트는 가이드 레일의 윤활 및 세척에 중요한 역할을 합니다. 가공 과정에서 오일 와이퍼 플레이트는 가이드 레일과 지속적으로 마찰되어 시간이 지남에 따라 마모되기 쉽습니다. 오일 와이퍼 플레이트가 심하게 마모되면 가이드 레일에 윤활유를 효과적이고 고르게 도포할 수 없게 되어 가이드 레일의 윤활 불량, 마찰 증가, 그리고 가이드 레일의 마모를 더욱 가속화하여 공작기계의 위치 정밀도 및 동작 부드러움에 영향을 미칩니다.
따라서 작업자는 매 가공 완료 후 가이드 레일의 오일 와이퍼 플레이트 마모 상태를 주의 깊게 점검해야 합니다. 점검 시에는 오일 와이퍼 플레이트 표면에 긁힘, 균열 또는 변형과 같은 손상 징후가 있는지 관찰하고, 동시에 오일 와이퍼 플레이트와 가이드 레일 사이의 접촉이 견고하고 균일한지 확인해야 합니다. 오일 와이퍼 플레이트의 미세한 마모가 발견되면 적절한 조정 또는 수리를 실시할 수 있습니다. 마모가 심한 경우 가이드 레일의 윤활 및 작동 상태를 항상 양호하게 유지하기 위해 적절한 시기에 새 오일 와이퍼 플레이트로 교체해야 합니다.

 

(III) 윤활유 및 냉각수 관리

 

윤활유 및 냉각수 상태 모니터링 및 처리
윤활유와 냉각수는 CNC 공작기계의 정상적인 작동에 필수적인 매개체입니다. 윤활유는 주로 공작기계의 가이드 레일, 리드 스크류, 스핀들과 같은 가동부의 윤활에 사용되어 마찰과 마모를 줄이고 부품의 유연한 움직임과 고정밀 작동을 보장합니다. 냉각수는 가공 과정에서 절삭 공구와 공작물이 고온으로 인해 손상되는 것을 방지하기 위해 냉각 및 칩 제거에 사용되며, 동시에 가공 중 발생하는 칩을 씻어내고 가공 영역을 깨끗하게 유지합니다.
가공 완료 후 작업자는 윤활유와 냉각수의 상태를 점검해야 합니다. 윤활유의 경우, 오일 레벨이 정상 범위 내에 있는지 확인해야 합니다. 오일 레벨이 너무 낮으면 해당 규격의 윤활유를 적시에 보충해야 합니다. 또한, 윤활유의 색상, 투명도, 점도가 정상인지도 점검해야 합니다. 윤활유의 색상이 검게 변하거나, 탁해지거나, 점도가 크게 변하면 윤활유가 열화되었을 수 있으므로 윤활 효과를 보장하기 위해 적절한 시기에 교체해야 합니다.
냉각수의 경우, 액면, 농도, 그리고 청결도를 점검해야 합니다. 액면이 부족하면 냉각수를 보충해야 합니다. 농도가 적절하지 않으면 냉각 효과와 방청 성능에 영향을 미치므로 실제 상황에 맞춰 조정해야 합니다. 냉각수에 칩 불순물이 너무 많으면 냉각 및 윤활 성능이 저하되고 냉각 파이프가 막힐 수도 있습니다. 이 경우, 냉각수가 정상적으로 순환하고 공작 기계 가공에 적합한 냉각 환경을 제공하기 위해 냉각수를 필터링하거나 교체해야 합니다.

 

(IV) 전원 끄기 순서

 

올바른 전원 끄기 프로세스 및 그 중요성
CNC 공작기계의 전원 차단 순서는 공작기계의 전기 시스템 및 데이터 저장 장치를 보호하는 데 매우 중요합니다. 가공이 완료되면 공작기계 조작반의 전원과 주전원을 순서대로 차단해야 합니다. 조작반의 전원을 먼저 차단하면 공작기계 제어 시스템이 현재 데이터 저장 및 시스템 자가 점검과 같은 작업을 체계적으로 완료할 수 있어 갑작스러운 정전으로 인한 데이터 손실이나 시스템 장애를 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 CNC 공작기계는 가공 중에 가공 파라미터, 공구 보정 데이터 등을 실시간으로 업데이트하고 저장합니다. 주전원이 직접 차단되면 저장되지 않은 데이터가 손실되어 후속 가공 정밀도와 효율에 영향을 미칠 수 있습니다.
조작반의 전원을 끈 후에는 주전원을 반드시 꺼야 공작기계 전체 전기 시스템의 안전한 전원 차단을 보장하고, 전기 부품의 갑작스러운 전원 차단으로 인한 전자파 충격이나 기타 전기적 고장을 방지할 수 있습니다. 올바른 전원 차단 순서는 CNC 공작기계 유지보수의 기본 요건 중 하나이며, 공작기계 전기 시스템의 수명을 연장하고 공작기계의 안정적인 작동을 보장하는 데 도움이 됩니다.

 

IV. CNC 공작기계 시동 및 작동 원리

 

(I) 시작 원칙

 

원점복귀, 수동운전, 인칭운전, 자동운전의 시동순서 및 그 원리
CNC 공작기계를 시동할 때는 원점 복귀의 원리(특수한 경우 제외), 수동 운전, 인칭 운전, 자동 운전을 모두 준수해야 합니다. 원점 복귀는 공작기계의 좌표축을 공작기계 좌표계의 원점 위치로 복귀시키는 것으로, 공작기계 좌표계 설정의 기초가 됩니다. 원점 복귀를 통해 공작기계는 각 좌표축의 시작 위치를 결정하고, 이후 정밀한 동작 제어를 위한 기준을 제공합니다. 원점 복귀가 수행되지 않으면 공작기계가 현재 위치를 알지 못해 동작 편차가 발생하여 가공 정밀도에 영향을 미치고 충돌 사고로 이어질 수 있습니다.
원점 복귀 작업이 완료되면 수동 작업이 수행됩니다. 수동 작업을 통해 작업자는 공작 기계의 각 좌표축을 개별적으로 제어하여 공작 기계의 동작이 정상인지, 예를 들어 좌표축의 이동 방향이 올바른지, 이동 속도가 안정적인지 확인할 수 있습니다. 이 단계는 정식 가공 전에 공작 기계의 기계적 또는 전기적 문제를 발견하고 시기적절한 조정 및 수리를 수행하는 데 도움이 됩니다.
인칭 작업은 수동 조작을 기반으로 좌표축을 저속으로 짧은 거리 동안 이동시켜 공작 기계의 동작 정밀도와 감도를 더욱 정밀하게 점검하는 작업입니다. 인칭 작업을 통해 리드 스크류의 전달이 원활한지, 가이드 레일의 마찰이 균일한지 등 저속 동작 중 공작 기계의 반응 상황을 더욱 자세히 관찰할 수 있습니다.
마지막으로 자동 작업이 수행됩니다. 즉, 가공 프로그램이 공작 기계의 제어 시스템에 입력되고, 공작 기계는 프로그램에 따라 자동으로 부품 가공을 완료합니다. 원점 복귀, 수동 작업, 인칭 작업 등 이전 작업을 통해 공작 기계의 모든 성능이 정상임을 확인한 후에야 자동 가공을 수행하여 가공 공정의 안전성과 정밀성을 확보할 수 있습니다.

 

(II) 작동 원리

 

저속, 중속, 고속의 운전 순서 및 필요성
공작기계는 저속, 중속, 고속 순으로 운전해야 하며, 저속 및 중속 운전 시간은 2~3분 이상이어야 합니다. 시동 후 공작기계의 각 부품, 특히 스핀들, 리드 스크류, 가이드 레일과 같은 주요 구동 부품은 예열 과정이 필요합니다. 저속 운전은 이러한 부품들을 서서히 가열하여 윤활유가 각 마찰면에 고르게 분포되도록 하여 냉간 시동 시 마찰과 마모를 줄일 수 있습니다. 또한, 저속 운전은 저속 상태에서 공작기계의 작동 안정성을 점검하는 데에도 도움이 되며, 이상 진동 및 소음 발생 여부를 확인하는 데에도 도움이 됩니다.
일정 기간 저속 운전 후 중속 운전으로 전환합니다. 중속 운전은 부품 온도를 더욱 높여 더욱 적합한 작동 상태에 도달하게 할 수 있으며, 동시에 스핀들의 회전 속도 안정성, 이송 시스템의 응답 속도 등 중속 공작 기계의 성능을 시험할 수 있습니다. 저속 및 중속 운전 과정에서 공작 기계에 이상 상황이 발견되면 적시에 정지하여 검사 및 수리를 수행하여 고속 운전 중 심각한 고장을 방지할 수 있습니다.
공작기계의 저속 및 중속 운전 중 이상 현상이 없다고 판단되면, 속도를 점진적으로 고속으로 높일 수 있습니다. 고속 운전은 CNC 공작기계의 고효율 가공 성능을 발휘하는 데 핵심적인 요소이지만, 공작기계가 충분히 예열되고 성능 테스트가 완료된 후에야 고속 운전이 가능합니다. 이를 통해 고속 운전 중 공작기계의 정밀성, 안정성 및 신뢰성을 보장하고 공작기계의 수명을 연장하며, 동시에 가공 부품의 품질과 가공 효율을 확보할 수 있습니다.

 

V. CNC 공작기계의 작동 사양 및 안전 보호

 

(I) 작동 사양

 

공작물 및 절삭 공구의 작동 사양
척이나 센터 사이에 있는 공작물을 두드리거나, 교정하거나, 수정하는 것은 엄격히 금지되어 있습니다. 척과 센터에서 이러한 작업을 수행하면 공작 기계의 위치 정밀도가 떨어지고, 척과 센터의 표면이 손상되며, 클램핑 정밀도와 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 공작물을 클램핑할 때는 다음 단계로 진행하기 전에 공작물과 절삭 공구가 단단히 고정되었는지 확인해야 합니다. 고정되지 않은 공작물이나 절삭 공구는 가공 과정에서 헐거워지거나, 이탈하거나, 심지어 튀어나올 수 있으며, 이는 가공된 부품의 폐기로 이어질 뿐만 아니라 작업자의 안전에도 심각한 위협이 될 수 있습니다.
작업자는 절삭 공구, 공작물 교체, 공작물 조정 또는 작업 중 공작 기계 이탈 시 기계를 정지해야 합니다. 공작 기계 작동 중 이러한 작업을 수행하면 공작 기계의 움직이는 부품과의 우발적인 접촉으로 인한 사고가 발생할 수 있으며, 절삭 공구나 공작물이 손상될 수도 있습니다. 기계 정지 작업은 작업자가 절삭 공구와 공작물을 안전한 상태로 교체 및 조정하고 공작 기계와 가공 공정의 안정성을 확보할 수 있도록 보장합니다.

 

(II) 안전 보호

 

보험 및 안전 보호 장치 유지 관리
CNC 공작기계의 보험 및 안전 보호 장치는 공작기계의 안전한 작동과 작업자의 안전을 보장하는 중요한 설비이며, 작업자는 임의로 분해하거나 이동할 수 없습니다. 이러한 장치에는 과부하 보호 장치, 이동 제한 스위치, 보호 도어 등이 포함됩니다. 과부하 보호 장치는 공작기계가 과부하 상태일 때 자동으로 전원을 차단하여 과부하로 인한 공작기계 손상을 방지합니다. 이동 제한 스위치는 공작기계 좌표축의 이동 범위를 제한하여 과이동으로 인한 충돌 사고를 방지합니다. 보호 도어는 가공 과정에서 칩이 튀거나 절삭유가 누출되어 작업자에게 상해를 입히는 것을 효과적으로 방지합니다.
이러한 보험 및 안전 보호 장치를 임의로 분해하거나 이동시킬 경우 공작기계의 안전 성능이 크게 저하되어 각종 안전 사고가 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 작업자는 보호 도어의 밀폐 성능, 이동 제한 스위치의 감도 점검 등 이러한 장치의 무결성과 유효성을 정기적으로 점검하여 공작기계 작동 중 정상적인 기능을 수행할 수 있도록 해야 합니다.

 

(III) 프로그램 검증

 

프로그램 검증의 중요성과 운영 방법
CNC 공작기계 가공을 시작하기 전에 프로그램 검증 방법을 사용하여 사용된 프로그램이 가공할 부품과 유사한지 확인해야 합니다. 오류가 없는 것을 확인한 후 안전 보호 커버를 닫고 공작기계를 가동하여 부품을 가공할 수 있습니다. 프로그램 검증은 프로그램 오류로 인한 가공 사고 및 부품 폐기를 방지하는 핵심 요소입니다. 프로그램이 공작기계에 입력되면 프로그램 검증 기능을 통해 공작기계는 실제 절삭 없이 절삭 공구의 이동 궤적을 시뮬레이션하고, 프로그램의 문법적 오류, 절삭 공구 경로의 적절성, 가공 매개변수의 정확성을 확인할 수 있습니다.
프로그램 검증 시, 작업자는 절삭 공구의 시뮬레이션된 동작 궤적을 주의 깊게 관찰하고 부품 도면과 비교하여 절삭 공구 경로가 필요한 부품 형상과 크기를 정확하게 가공할 수 있는지 확인해야 합니다. 프로그램에 문제가 발견되면, 프로그램 검증이 정확해질 때까지 적절한 시간 내에 수정 및 디버깅을 수행한 후 정식 가공을 진행해야 합니다. 한편, 가공 과정에서 작업자는 공작 기계의 작동 상태에도 세심한 주의를 기울여야 합니다. 이상 상황이 발견되면 사고 방지를 위해 즉시 공작 기계를 정지하고 점검해야 합니다.

 

VI. 결론

 

현대 기계 제조의 핵심 기술 중 하나인 CNC 가공은 가공 정밀도, 효율성, 그리고 품질 측면에서 제조업의 발전 수준과 직접적인 연관이 있습니다. CNC 공작기계의 수명과 성능 안정성은 공작기계 자체의 품질뿐만 아니라, 일상적인 사용 과정에서 작업자의 작동 사양, 유지보수, 그리고 안전 보호 의식과도 밀접한 관련이 있습니다. CNC 가공 기술과 CNC 공작기계의 특성을 깊이 이해하고 가공 후 주의사항, 시동 및 작동 원리, 작동 사양, 그리고 안전 보호 요건을 엄격히 준수함으로써 공작기계의 고장 발생률을 효과적으로 줄이고, 공작기계의 수명을 연장하며, 가공 효율과 제품 품질을 향상시키고, 기업의 경제적 이익과 시장 경쟁력을 강화할 수 있습니다. 제조업의 미래 발전에 있어 CNC 기술의 끊임없는 혁신과 발전에 발맞춰, 작업자는 끊임없이 새로운 지식과 기술을 습득하고 숙달하여 CNC 가공 분야의 점점 높아지는 요구 사항에 적응하고 CNC 가공 기술 발전을 한 단계 더 발전시켜야 합니다.