CNC 가공 공차 이해하기 (GD&T 기초 + 실제 공장 사례)

엔지니어들이 "정밀도"에 대해 이야기할 때, 보통 허용오차를 언급하지만, 사실 허용오차 요구 사항은 부품의 형상, 가공 방식 및 재료 안정성에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 저희 CNC 공장에서는 기계 가공 오류가 아닌 모호한 허용오차 지시로 인해 거부된 부품의 62% 이상 이 발생합니다.
이 기사에서는 핵심 내용을 정리해 설명한다. 기하공차 기본 원리 , 일반적인 CNC 허용오차 수준 , 그리고 실제 공장 사례 를 통해 비용이 많이 드는 재작업을 피할 수 있도록 도와드립니다.

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CNC 가공 허용오차란 무엇인가?

CNC 가공 허용오차는 부품의 공칭 치수에서 허용되는 편차의 정도를 정의합니다. "±0.01mm면 모든 문제가 해결된다"고 가정하는 대신, 기능적 요구사항과 가공 능력에 맞는 허용오차를 설계하는 것이 더 현명합니다.

일반적인 허용오차 유형에는 다음이 포함됩니다:

• 치수 공차 (±) — 크기 변동

• 기하공차 (GD&T) — 형태, 방향, 위치

• 표면 프로파일 공차 — 복잡한 표면

• 런아웃 — 회전 관련 특징

왜 엔지니어들이 공차를 과도하게 지정하는가

가공 기록(2024–2025)에 따르면, 지나치게 엄격한 공차로 인해 다음이 증가함:

• 단위 비용 18–32%

• 납기 시간 2~4일 단축

• 스크랩율 8% 감소 (특히 알루미늄 얇은 벽면에서)

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알아야 할 기본 GD&T 기호

다음은 우리가 일반적으로 가공하는 내용을 바탕으로 간략히 정리한 것입니다.

실제 가공에서의 기하공차

예를 들어, 한 고객이 이전에 지정한 내용은 수직도 0.005 mm (0.0002") 강재 베이스 플레이트에 대한 요구사항이었으며, 다음 조치 후에야 가공 가능 상태가 되었습니다:

• 더블 스테이션 바이스로 교체

• 4날 탄화물 엔드밀을 사용한 면 밀링

• 최종 표면 가공 깊이 0.2 mm

이 최적화 이전에는 부품의 36%가 CMM 검사에서 불합격되었습니다 .

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표준 CNC 허용 오차 범위 (실제 공장 데이터 기반)

다른 CNC 공정은 서로 다른 정밀도 수준을 달성합니다:

1. CNC 밀링

• 일반 허용 오차: ±0.05mm

• 정밀 알루미늄 밀링: ±0.01–0.02 mm

• 얇은 벽 (<1.5 mm): ±0.10–0.20mm (재료 변형)

공장 사례:
1.2mm 두께의 6061 알루미늄 브래킷이 ±0.05mm 평면도를 요구했습니다. 실제 달성 가능 수준: ±0.10mm 피드 속도가 낮아지더라도 마찬가지입니다. 근본적인 원인이 기계에 있는 것은 아니었으며, 부분 강성에 있었습니다.

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2. CNC 터닝

• 표준 샤프트: ±0.01 mm

• 베어링 맞춤: ±0.005 mm

• 동심도: 일반적으로 0.01 mm

예시:
스테인리스강 304 샤프트(Ø12 mm)의 경우, 우리는 Ra 0.8 μm 그리고 원주도 0.004 mm 를 달성했지만, 이는 Cbn 인서트 으로 전환한 후에야 가능했습니다. 초기의 초경 인서트는 0.01–0.02 mm의 열팽창 오차를 발생시켰습니다 .

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3. 허용오차에 대한 재료의 영향

실제 사례: 나이론 기어를 가공 후 측정했을 때는 완벽했지만, 60% 습도에서 48시간 후에 팽창함 0.12 mm 플라스틱의 경우, 항상 안정화된 후 다시 측정합니다.

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올바른 CNC 허용오차 선택 방법 (단계별)

단계 1: 기능 표면 식별

• 베어링? → ±0.005–0.01 mm

• 외관 표면? → ±0.10 mm

단계 2: 가공 공정에 맞는 허용오차 설정

120mm 플레이트에서 평면도 0.01mm가 필요하다면, CNC 밀링만으로는 달성할 수 없습니다— 연마 필수입니다.

단계 3: 연속 허용오차 피하기

우리는 종종 치수를 통합하거나 단일 기준점을 기준으로 하여 허용오차 누적을 최소화합니다.

4단계: 필요한 곳에만 GD&T를 추가하세요

우리가 가공한 기어박스 하우징에서, 총 13개의 GD&T 표기 중 7개는 기능적이지 않았습니다. 이를 제거함으로써

• 비용을 27% 절감했습니다

• 생산 시간을 3일 단축했습니다

5단계: 검사 방법이 허용오차 설정을 결정하게 하세요

고객이 CMM + 프로파일 을 요구하는 경우, 수동 캘리퍼스 사용 시보다 더 엄격한 허용오차를 적용할 수 있습니다 .

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일반적인 허용오차 문제점 (그리고 실제 해결책)

조립 후 구멍 위치가 맞지 않음

원인: 정확한 위치 허용오차가 너무 좁거나 무시됨
수리 방법:

• 기하공차(GD&T) 위치 표시 추가

• CNC 드릴링 후 연삭 처리 사용

• 4축 가공으로 전환

얇은 알루미늄 부품의 휨 현상

원인: 초삭 공정에서 발생한 내부 응력
해결 방법 (우리의 검증된 작업 프로세스):

1. 초삭 공정 (0.5–0.8mm 여유량 유지)

2. 응력 제거 (2–3시간)

3. 최종 마감

왜곡 감소량 0.30 mm → 0.08 mm .

불균일한 표면 마감

원인: 공구 진동 또는 마모된 공구
수리 방법: 스텝오버를 8~12%로 줄이고 밸런싱된 공구 홀더를 사용하세요.

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일반적인 CNC 부품용 권장 허용오차

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CNC 도면을 공장에 보내기 전 체크리스트

✓ 명확한 GD&T 포함

위치, 직각도, 평면도.

✓ 중요 및 비중요 치수 구분 표시

비용 절감 최대 30%.

✓ 검사 방법 명시

버니어 캘리퍼스 / 마이크로미터 / CMM.

✓ 재료의 치수 안정성 확인

특히 플라스틱 및 스테인리스강.

✓ DFM 공차 분석 요청

당사 공장은 일반적으로 공차 가능 보고서를 다음 기간 내에 발송합니다 24시간 .

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결론

CNC 가공 공차를 이해한다는 것은 모든 것을 '가능한 한 정밀하게' 만드는 것이 아니라, 재료 특성과 실제 가공 능력에 맞는 공차를 선택하는 것을 의미합니다 기능 , 재료 특성 , 그리고 실제 가공 능력 .
GD&T가 올바르게 적용되면 제조업체는 재작업을 줄이고 일관성을 향상시키며 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

도면 최적화나 공차 실현 가능성 검토가 필요하시면, 제가 DFM 보고서를 생성해 드릴 수도 있습니다 현재 디자인을 기반으로 합니다.