터렛 펀치 대 레이저 커팅: 프로젝트에 어떤 것이 적합할까요?

1. 레이저 절단기

레이저 빛은 원자, 분자 또는 이온의 자극 방출을 통해 생성되어 매우 단색이고 강렬하며 일관된 빔을 만들어냅니다. 이 독특한 광원은 자극 방출에 의존하기 때문에 기존 광원과 근본적으로 다릅니다.

레이저 커팅기에서는 커팅 헤드의 렌즈를 사용하여 빔이 고출력 밀도 스팟에 정밀하게 초점을 맞춥니다. 커팅 헤드는 재료 표면을 기준으로 초점을 정밀하게 제어하기 위해 Z축을 따라 배치됩니다.

절단 과정에서 집중된 레이저 빔의 열 입력이 재료의 열 반사, 전도 또는 확산 능력을 초과합니다. 이로 인해 재료의 용융 및 기화 온도까지 국부적으로 빠르게 가열됩니다. 빔과 동축 또는 비동축으로 연결된 고속 가스 스트림이 용융 및 기화된 재료를 배출하여 공작물에 커프가 생깁니다.

초점과 재료 사이의 지속적인 상대적 움직임으로 좁고 연속적인 절단이 이루어집니다. 이 프로세스는 절단 속도, 레이저 출력, 보조 가스 압력 및 모션 궤적과 같은 중요한 파라미터를 조절하는 수치 제어 시스템에 의해 제어됩니다. 또한 가압된 보조 가스는 커프에서 슬래그를 제거하여 절단 품질을 향상시키는 역할을 합니다.

그러나 레이저 빔은 본질적으로 발산 각도를 가지므로 원뿔형 빔 프로파일을 갖게 됩니다. 이 특성은 광학 경로 길이의 변화(레이저 커터의 Z축 위치의 변화에 해당)가 초점 렌즈 표면에서 빔의 단면적을 변화시킨다는 것을 의미합니다.

또한 빛의 파동 특성으로 인해 회절 효과가 발생합니다. 빔 회절은 빔이 전파됨에 따라 측면 확장을 일으키는데, 이는 모든 광학 시스템에 공통적으로 나타나는 현상이며 성능을 제한하는 요인입니다.

가우시안 빔 프로파일과 회절 효과의 조합으로 인해 광학 경로 길이가 변함에 따라 렌즈 표면에서 빔 직경이 변화합니다. 이는 결과적으로 초점 크기와 피사계 심도에 영향을 미치지만 초점 위치는 비교적 안정적으로 유지됩니다.

연속 가공 중에 초점 크기와 피사계 심도의 이러한 변화는 절단 결과에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 일정한 레이저 출력 설정에서 일관되지 않은 커프 폭, 불완전한 절단 또는 의도하지 않은 재료 제거로 이어질 수 있습니다.

레이저 빔 전파의 이러한 고유한 특성은 다양한 공작물 형상에 걸쳐 일관된 절단 품질을 유지하는 데 어려움이 있으며, 현재 레이저 절단기 원리의 한계를 나타냅니다.

2. 서보 CNC 터렛 펀치

CNC 터렛 펀치는 단일 설정으로 복잡한 홀 패턴과 얕은 성형 작업을 실행할 수 있는 다목적 판금 가공기입니다. 이 기술은 판금 제조에 있어 정밀도, 효율성, 유연성 측면에서 상당한 이점을 제공합니다.

이 기계는 프로그래밍된 사양에 따라 다양한 형상, 치수 및 간격의 구멍을 자동으로 가공할 수 있습니다. 더 작은 툴링으로 전략적인 멀티 히트 접근 방식을 사용하여 대형 원형 및 직사각형 구멍은 물론 복잡한 윤곽 형상을 제작하는 데 탁월한 성능을 발휘합니다.

CNC 터렛 펀치는 기본 펀칭 외에도 루버 형성, 카운터 싱킹, 플랜지, 엠보싱 및 보강 기능 생성 등의 특수 작업을 수행합니다. 이러한 다기능성 덕분에 2차 작업의 필요성이 줄어듭니다.

기존 스탬핑 방식에 비해 CNC 터렛 펀칭은 몇 가지 주요 이점을 제공합니다:

1. 정밀한 수치 제어로 뛰어난 가공 정확도와 일관된 품질을 제공합니다.
2. 단일 설정으로 최대 1.5m x 5m의 시트를 처리할 수 있는 대용량 처리 용량.
3. 전단 및 성형 기능을 포함한 복잡한 부품 형상을 위한 다축 조정.
4. 간단한 NC 프로그램 수정으로 작업 간 신속한 전환이 가능하므로 설정 시간이 최소화됩니다.
5. 최적의 가공 조건과 생산성을 보장하는 고정밀의 견고한 툴링 시스템입니다.
6. 수작업을 줄여주는 고급 자동화 기능.
7. 사용자 친화적인 인터페이스를 통해 기본적인 컴퓨터 기술을 갖춘 운영자도 간단한 교육만 받으면 능숙하게 작업할 수 있습니다.
8. 툴링 비용 절감으로 소량 배치 및 다양한 제품을 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다.
9. 넓은 처리 범위를 통해 시장 수요와 제품 변화에 적응할 수 있습니다.

서보 구동 CNC 터렛 펀치는 다양한 가공 모드를 제공합니다:

1. 단일 펀칭: 선형, 원호 또는 원형 패턴의 구멍과 그리드 형성을 위한 원히트 작업입니다.
2. 단방향 연속 블랭킹: 펀치를 겹쳐서 길쭉한 조리개를 만들거나 가장자리를 다듬을 수 있습니다.
3. 다방향 연속 블랭킹: 작은 도구로 큰 구멍을 만들기 위한 전략적인 펀칭 시퀀스.
4. 니블링: 작은 원형 다이를 사용하여 점진적으로 재료를 제거하여 아크 프로파일을 생성합니다.
5. 단일 성형: 특정 금형 형상에 기반한 원스텝 얕은 성형 작업.
6. 연속 성형: 확장된 루버 또는 롤링 리브와 같이 개별 다이 크기보다 큰 피처를 만들기 위한 순차적 성형.
7. 어레이 처리: 한 장의 시트에 동일하거나 다양한 여러 구성 요소를 효율적으로 생산할 수 있습니다.

3. 레이저 커팅과 CNC 펀칭

레이저 커팅과 CNC 펀칭은 모두 금속 가공 및 제조에 필수적인 제작 방법입니다. 주어진 프로젝트에 가장 효율적이고 비용 효율적인 접근 방식을 선택하려면 고유한 특성을 이해하는 것이 중요합니다.

광범위한 업계 경험을 바탕으로 두 가지 방법에는 다음과 같은 특징과 차이점이 있습니다:

CNC 펀칭:

CNC 펀칭은 단순하고 고정된 패턴으로 직선, 사각형 구멍, 원형 구멍 및 직사각형 구멍을 만드는 데 탁월합니다. 주로 최대 6mm 두께의 탄소강 및 알루미늄 판재 가공에 적합합니다. 그러나 재료의 점도와 경도가 높아 재료 점프, 공구 고착 및 다이 마모 증가로 이어질 수 있으므로 2mm를 초과하는 스테인리스 강판에는 권장되지 않습니다.

CNC 펀칭은 고정 금형을 사용하여 빠른 처리 속도를 제공하지만, 새로운 툴링을 개발하는 데 최소 3주가 소요되고 상당한 비용이 발생할 수 있습니다. 이 방식은 유연성이 제한적이며 연결 지점의 버를 처리하는 것이 어려울 수 있습니다. 완성된 부품에 나이프 조인트 자국이 보이는 경우가 많습니다.

길이가 500mm 미만인 부품의 경우, CNC 펀칭은 일반적으로 약 ±0.10mm의 가공 정확도를 달성합니다.

레이저 커팅:

레이저 커팅은 뛰어난 유연성, 빠른 커팅 속도, 높은 생산 효율성을 제공합니다. 가공으로 인한 변형이 없어 생산 주기가 짧고 툴링이 필요하지 않습니다. 한 번의 작업으로 복잡한 형상을 정밀하게 형성할 수 있으며, 길이 500mm 미만의 부품에 대해 약 ±0.05mm의 가공 정확도를 제공합니다.

이 기술을 사용하면 디자인을 빠르게 변경하고 프로토타입을 제작할 수 있으므로 중소규모 생산 또는 맞춤형 프로젝트에 이상적입니다. 그러나 간단한 형상을 레이저로 절단하는 비용은 일반적으로 펀칭에 비해 높습니다. 절단 라인 주변의 열 영향 영역은 표면 품질에 영향을 미칠 수 있으며 일부 응용 분야에서는 후처리가 필요할 수 있습니다.

레이저 커팅은 롤링 리브, 녹아웃 구멍, 루버와 같은 특정 3차원 형상을 만들 수 없으며, 이는 특수 CNC 펀칭 작업으로 달성할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

결론

실제 제조 시나리오에서는 부품 설계, 재료 특성, 생산량 및 품질 요구 사항을 종합적으로 분석하여 최적의 가공 방법을 선택해야 합니다. 재료 두께, 기하학적 복잡성, 표면 마감 요구 사항, 생산 유연성 등의 요소를 신중하게 고려해야 합니다.

더 얇은 소재의 단순한 형상을 가진 부품을 대량 생산하는 경우 CNC 펀칭이 비용 이점을 제공할 수 있습니다. 반대로 복잡한 디자인, 프로토타입 제작 또는 재료 변형을 최소화해야 하는 경우 레이저 절단이 선호되는 경우가 많습니다.

많은 최신 제작 환경에서 두 기술을 결합한 하이브리드 접근 방식은 각 방법의 강점을 활용하여 전체 제작 역량을 최적화하는 가장 다재다능하고 효율적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.