TL;DR

CNC 가공은 다이캐스팅만으로는 달성할 수 없는 정밀도를 얻기 위해 다이캐스트 부품에 적용되는 중요한 2차 공정인 경우가 많습니다. 다이캐스팅은 복잡한 형태의 정형 부품을 낮은 단가로 대량 생산하는 데 뛰어나지만, CNC 가공은 나사 구멍이나 매끄러운 맞물림 표면과 같은 최종 고정밀 특성을 제공합니다. 어느 방식을 사용할지 또는 두 방식을 조합할지는 균형을 고려한 결정입니다. 다이캐스팅은 대량 생산용이며, CNC 가공은 추가 비용을 들여 필수적인 정밀도를 더해줍니다.

CNC 가공 대 다이캐스팅: 직접 비교

CNC 가공과 다이캐스팅의 핵심 차이점을 이해하는 것은 모든 엔지니어링 팀이나 제품 팀에게 매우 중요합니다. 이 두 제조 방식은 금속 가공에 있어 서로 다른 접근 방식을 나타내며, 하나는 재료를 깎아내고 다른 하나는 용융 상태에서 성형합니다. 어떤 방식을 선택할지는 전적으로 생산 수량, 비용, 속도 및 정밀도와 같은 프로젝트 요구사항에 따라 달라집니다.

CNC(Computer Numerical Control) 가공은 제거 공정 입니다. 이 공정은 고체 블록 형태의 재료(빌릿)에서 시작하여 밀링, 드릴, 선반과 같은 컴퓨터 제어 절삭 공구를 사용하여 최종 부품이 형성될 때까지 층을 따라 재료를 제거하는 방식입니다. Zetwerk 에 설명된 바와 같이, 이 공정은 컴퓨터 프로그램에 의해 자동화되어 높은 정확도와 반복성을 보장합니다. 이 방법은 매우 다양한 재료를 사용할 수 있어 정밀도가 중요한 프로토타입 및 소량에서 중간 규모 생산에 이상적입니다.

반면 다이캐스팅은 성형 공정 . 알루미늄이나 아연과 같은 비철 금속을 녹인 후 고압으로 다이라 불리는 맞춤형 강철 몰드에 용융된 물질을 주입하는 방식이다. 금속이 냉각되어 고체화되면 다이가 열리고 부품이 탈형된다. 이 방법은 복잡한 형상을 가진 동일한 부품을 대량으로 생산하는 데 매우 효율적이다. 다이 제작 시 초기 투자 비용은 상당할 수 있으나, 양산 시 개별 부품당 비용이 크게 낮아지므로 소비재 및 자동차 산업에서 대량 생산에 널리 사용된다.

다이캐스팅과 CNC 가공은 자주 비교되지만, 단조와 같은 다른 방법들도 제조 과정에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, Shaoyi(Ningbo) Metal Technology와 같은 회사는 자동차 단조에 특화되어 있으며, 이는 압축력을 사용하여 금속을 성형하는 또 다른 공정으로, 매우 강하고 내구성이 뛰어난 부품 제작에 이상적입니다. 제조 옵션의 전체 범위를 이해함으로써 부품의 특정 성능 요구 사항에 가장 적합한 공정을 선택할 수 있습니다.

시너지: 다이캐스팅 후가공 공정으로서의 CNC 가공 활용

경쟁 기법으로 소개되는 경우가 많지만, CNC 가공과 다이캐스팅은 종종 순차적 제조 공정에서 협력합니다. 많은 고성능 부품들이 두 가지 공정의 장점을 동시에 활용합니다. 이 공정은 다이캐스팅으로 부품의 주요 복잡한 형상을 효율적으로 제작(근접 성형)하는 것으로 시작되며, 그 후 CNC 가공을 통해 캐스팅 단독으로는 달성하기 어려운 높은 정밀도가 요구되는 마감 처리를 수행합니다.

다음에 의해 설명됨 G&M Die Casting , 이 하이브리드 방식은 조립 준비가 완료된 부품을 제작하기 위한 단일 공급원 솔루션입니다. 다이캐스팅은 약 ±0.005인치의 허용오차를 가진 특징들을 생성할 수 있으며, 많은 응용 분야에서 충분한 수준입니다. 그러나 설계상 더 엄격한 허용오차, 완전히 평평한 맞물리는 표면, 또는 나사 구멍과 같은 복잡한 특징이 요구될 경우, 2차 가공인 머시닝이 필요하게 됩니다. 바로 이 지점에서 CNC 머시닝 센터가 개입하여 다이캐스팅 부품을 정밀하게 다듬어 정확한 사양을 충족시킵니다.

이러한 시너지적 관계를 통해 제조업체는 한편으로는 부품의 대부분을 고속 및 저비용으로 생산할 수 있는 다이캐스팅의 장점을, 다른 한편으로는 가장 중요한 부위에 대해 CNC 머시닝이 제공하는 정밀한 가공 능력을 동시에 확보할 수 있습니다. 이를 통해 경제성과 기능성을 모두 보장할 수 있습니다.

다이캐스팅 부품에서 일반적으로 수행되는 2차 CNC 머시닝 작업에는 다음이 포함됩니다:

• 드릴링과 태핑: 나사와 볼트를 위한 정밀한 나사 구멍 형성
• 밀링: 개스킷 설치 또는 타 부품과의 결합을 위한 평탄한 표면 가공
• 보링: 베어링 또는 샤프트용 완전히 둥근 정밀한 위치의 구멍을 만드는 작업.
• 선반 가공: 엄격한 직경 공차를 요구하는 원통형 형상을 가공하는 작업.
• O-링 그루브 생성: 누출을 방지하기 위해 씰을 위한 정밀한 채널을 가공하는 작업.

다이캐스트 부품 가공 시 고려사항

다이캐스트 부품을 가공하는 것은 단단한 블록 형태의 바illet 소재를 가공하는 것과 동일하지 않습니다. 주조 공정은 독특한 재료 특성과 과제들을 수반하며, 성공적인 결과를 보장하기 위해 엔지니어와 기계 조작자들이 이를 반드시 고려해야 합니다. 부품 손상이나 구조적 무결성 저하를 방지하기 위해서는 철저한 계획과 적절한 기술이 필수입니다.

주요 과제 중 하나는 재료의 다공성 입니다. 용융 금속이 응고되는 과정에서 미세한 기체 포켓이 주물 내부에 형성될 수 있습니다. 절삭 공구가 이러한 공극을 만나면 표면 마감 품질이 나빠지거나 공구 파손이 발생할 수도 있습니다. 기계 조작자는 다공성의 영향을 최소화하기 위해 날카로운 공구와 최적화된 절삭 조건을 사용해야 합니다. 또 다른 중요한 요소는 고정 장치(fixturing) , 또는 작업물 고정. 다이캐스트 부품은 복잡한 비균일 표면과 얇은 벽을 가진 거의 최종 성형에 가까운 형태로 만들어지기 때문에, 일반적으로 가공 과정 중에 부품을 안정적이고 반복 가능하게 고정하면서도 변형이나 손상을 일으키지 않도록 맞춤형 지그가 필요합니다.

또한 A380 알루미늄과 같은 다이캐스팅에 사용되는 합금은 6061 알루미늄과 같은 일반적인 봉재 합금과는 다른 특성을 가집니다. 주조 알루미늄은 종종 더 높은 실리콘 함량을 가지며, 이는 마모성이 강해 공구 수명을 단축시킵니다. 따라서 효율적인 가공을 위해 특수 코팅 및 공구 형상이 자주 필요합니다.

다이캐스트 부품 가공 시 모범 사례는 다음과 같습니다.

• 날카롭고 코팅된 공구를 사용하세요: 고실리콘 알루미늄 합금의 마모성에 저항하기 위해 폴리결정 다이아몬드(PCD) 또는 코팅 탄화물 공구를 사용하는 것이 일반적으로 권장됩니다.
• 절삭 속도와 이송 속도를 최적화하세요: 저온 합금의 용융을 방지하고 재료를 번들기 없이 깨끗하게 절단하기 위해 절삭 조건을 정밀하게 제어해야 합니다.
• 적절한 작업 고정 방식 도입: 부품의 독특한 형상을 지지하고 휨이나 손상을 방지하기 위해 견고하고 안정적인 부위를 클램프할 수 있는 고정장치를 설계하십시오.
• 칩 관리 효과적으로 수행: 칩 제거를 위해 고압 에어 블라스트 또는 최소량 냉각수를 사용하십시오. 전통적인 풍부한 냉각수는 재료의 다공성 구조로 침투하여 나중에 문제를 일으킬 수 있습니다.

비용 분석: 다이캐스팅 + CNC 가공이 더 경제적인 경우는?

단독 CNC 가공과 다이캐스팅 및 가공 공정 조합 중 어떤 방식을 선택할지는 거의 항상 생산량과 비용에 의해 결정됩니다. CNC 가공은 유연성을 제공하며 초기 금형 비용이 들지 않지만, 다이캐스팅은 대량 생산 시 비할 데 없는 효율성을 제공합니다. 비용 전환점(crossover point)을 이해하는 것은 제조 프로젝트에 있어 타당한 재정적 결정을 내리는 데 매우 중요합니다.

소량 생산의 경우, 예를 들어 프로토타입 또는 수백 개 단위의 생산에서는 CNC 가공이 거의 항상 더 저렴합니다. 생산량이 증가함에 따라 SyBridge Technologies 지적하듯이, 수만 달러를 들여 강철 다이(die)에 투자할 필요가 없다. 비용은 주로 기계 가동 시간과 재료비에서 발생한다. 그러나 이 부품당 원가는 생산하는 단위 수량에 관계없이 비교적 일정하게 유지된다. 반면 다이캐스팅(die casting)은 다이의 설계 및 제작으로 인해 초기 비용이 매우 높다. 하지만 일단 해당 공구가 제작되면, 부품을 재료비와 사이클 타임 측면에서 상대적으로 극히 낮은 비용으로 생산할 수 있다.

매그마소프트(MagmaSoft)의 Dynacast 이러한 비용 구조의 차이점을 강조한다. Light L16 카메라의 경우, 복잡한 섀시를 CNC 가공으로 제작하는 것은 다이캐스팅 방식보다 5배 더 비쌌다. 대량 소비재 제품의 경우, 이러한 비용 차이는 대규모 양산에서 CNC 가공을 실현 가능하지 않게 만들었다. 다이 제작에 대한 초기 투자는 부품당 원가 절감 효과로 인해 금방 회수되었고, 결과적으로 하이브리드 방식이 유일하게 실행 가능한 전략이 되었다.

일반적인 기준으로 다이캐스팅이 더 경제적이게 되는 전환점은 대개 2,000개에서 5,000개 사이에 위치한다. 이 범위보다 적은 수량의 경우 금형 비용이 너무 높아 경제성이 떨어진다. 반면 이보다 많은 수량에서는 다이캐스팅의 낮은 단가로 인해 생산되는 부품마다 비용 절감 효과가 누적되어 대량 생산 시 가장 유리한 선택이 된다.

자주 묻는 질문

1. CNC 가공과 다이캐스팅의 차이점은 무엇인가?

CNC 가공은 고체 덩어리 형태의 재료를 시작으로 하여 원하는 부품 형상을 만들기 위해 불필요한 부분을 제거하는 절삭 가공 방식이다. 반면 다이캐스팅은 용융된 금속을 강철 몰드(다이)에 주입하여 부품을 성형하는 성형 공정이다. CNC는 소량에서 중간 규모의 생산 및 고정밀도가 요구되는 경우에 적합하며, 다이캐스팅은 복잡한 형상의 부품을 저렴한 개당 비용으로 대량 생산할 때 이상적이다.

2. CNC 기계의 7대 주요 구성 요소는 무엇인가?

일반적인 CNC 기계의 주요 구성 요소로는 시스템의 두뇌 역할을 하는 기계 제어 장치(MCU), 프로그램을 로드하기 위한 입력 장치, 축 이동을 위한 모터가 포함된 구동 시스템, 기계 공작기계 자체(예: 스핀들 및 절삭 공구), 정밀도를 보장하는 피드백 시스템, 기계의 구조를 형성하는 베드와 테이블, 그리고 열을 관리하기 위한 냉각 시스템이 있습니다.

3. 다이캐스팅이 CNC보다 더 저렴한가?

생산 수량에 따라 달라집니다. 소량 생산(시제품에서 수천 개 부품까지)의 경우, 금형 제작에 드는 초기 비용을 피할 수 있기 때문에 CNC 가공이 더 저렴합니다. 그러나 대량 생산(일반적으로 5,000개 이상의 부품)의 경우, 다이캐스팅은 매우 낮은 단위당 부품 비용으로 인해 초기 금형 투자 비용을 빠르게 상쇄하므로 훨씬 더 경제적입니다.