유리는 오랫동안 디스플레이와 스크린과 같이 투명성이 필요한 제품의 필수품이었습니다. 어떤 경우에는 유리가 대체될 수 없습니다. 하지만 대부분의 경우 아크릴이 더 낮은 비용, 유사한 투명성, 더 나은 충격 저항성으로 인해 업계를 장악했습니다.
하지만 가공 시 어떻게 작동할까요? 가공하기 어려울까요? 이 글에서는 아크릴 CNC 가공에 대해 조명을 비추며 주요 속성, 가공 프로세스, 실용적인 응용 분야를 다룹니다.
왜 CNC 기계로 아크릴을 만드는가?
아크릴은 화학명으로 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)라고 하는 공학 플라스틱 고분자 입니다 . 20세기 중반에 가볍고 충격에 강한 소재로 도입되었습니다. 아크릴은 유리를 대체할 수 있는 소재이기 때문에, 그 가장 큰 장점들은 보통 유리와 비교하여 설명됩니다.
투명성
아크릴은 매우 투명하며 광 투과율은 약 92%입니다. 굴절률(1.49)은 유리(1.50)와 매우 비슷하여 창문, 렌즈와 같은 광학적 투명도 제품에 적합한 선택입니다.
충격 충격 강도 강도
일반 유리는 스트레스를 받으면 깨지지만 아크릴은 그렇지 않습니다. 유리보다 17배 더 큰 충격 하중을 견딜 수 있습니다.
자외선 저항
시간이 지남에 따라 자외선에 노출되면 노랗게 변하는 많은 플라스틱과 달리 아크릴은 장시간 햇빛에 노출되어도 투명도를 유지합니다. PLEXIGLAS®는 주조된 아크릴이 30년 이상 노랗게 변하지 않는다고 주장합니다.
중량(평량)
아크릴의 밀도는 약 1.18g/cm³로 유리의 약 절반 무게입니다. 가벼운 특성으로 인해 가공, 운송 및 설치 중에 더 쉽게 취급할 수 있습니다.
내 화학성
아크릴은 희석된 산, 알코올, 지방족 탄화수소를 포함한 여러 화학 물질에 대한 내성이 있습니다. 따라서 실험실과 의료 시설에 적합한 선택입니다.
가공하기 쉬움
아크릴은 일관되고 곡물이 없는 구조를 가진 엔지니어링 플라스틱입니다. 이러한 균일성 덕분에 유리 및 기타 재료에서 흔히 발생하는 쪼개짐의 위험 없이 복잡한 모양으로 가공하기가 더 쉽습니다.
CNC 가공을 위한 최고의 아크릴
아크릴은 생산 방식에 따라 주로 두 가지 유형으로 분류됩니다. 우리는 주조 아크릴과 압출 아크릴을 가지고 있습니다. 화학적으로는 둘 다 동일하지만, 다른 생산 방법은 다른 기계적 특성을 부여합니다.
캐스트 아크릴 vs 압출 아크릴
압출 아크릴은 용융된 아크릴 펠릿을 노즐을 통해 강제로 밀어 넣어 두께가 균일한 시트를 형성하는 압출 공정을 통해 만들어집니다. 제작 비용은 저렴하지만 단점은 재료를 취성으로 만드는 잔류 응력입니다. 게다가 압출 아크릴은 이방성, 즉 다른 절단 방향에서 다르게 거동하여 기계 가공이 어렵습니다.
반면, 주조 아크릴은 녹인 아크릴을 틀에 부어 식히고 굳히는 방식으로 만들어집니다. 이 과정을 통해 밀도가 높고 강하며, 방향 에 관계없이 동일한 물성을 갖는 등방성 아크릴이 생산됩니다. 따라서 가공이 더 용이합니다.
아크릴용 CNC 가공 공정
아크릴을 원하는 형태로 성형하고 프로파일링하기 위해 아크릴은 종종 다음과 같은 가공 공정을 거칩니다.
CNC 밀링
CNC 밀링은 회전하는 절삭 공구에 아크릴 시트를 공급하여 공구의 회전 방향과 동일한 방향으로 재료를 제거하는 방식입니다. 이 방법은 복잡한 형상을 제작하거나 얕거나 깊은 절삭을 수행하는 데 이상적입니다.
CNC 터닝
선삭 가공 에서는 아크릴 공작물이 회전하는 동안 단일 포인트 절삭 공구가 재료를 제거합니다. 절삭 공구는 공작물의 둘레를 따라 직선으로 이동하여 필요한 모양으로 가공합니다. 선삭 가공은 원통형 부품 가공이나 나사 가공, 보링, 페이싱과 같은 작업에 사용됩니다.
CNC 드릴링
이 공정에서는 다중 포인트 드릴 비트를 사용하여 아크릴 시트에 수직으로 드릴 비트를 박아 원통형 구멍을 형성합니다.
레이저 절단 및 조각
고출력 레이저 빔을 사용하여 아크릴을 정밀하게 절단하고 에칭하는 비접촉 공정입니다. 이 공정은 기계적 절단 도구의 응력을 견딜 수 없는 얇은 아크릴 시트에 이상적입니다.
아크릴 CNC 가공의 과제
플라스틱과 폴리머는 금속만큼 강도와 경도가 높지 않지만, 그래도 다른 과제를 안겨줍니다.
낮은 용융 온도
아크릴은 140~160℃ 사이의 낮은 녹는점을 가지고 있습니다. 따라서 가공 중 마찰로 인해 녹아서 거친 표면, 변형 또는 도구 막힘이 발생할 수 있습니다.
균열 또는 칩핑
아크릴은 부서지기 쉽고, 절단 도구가 날카롭지 않거나 절단 매개변수가 너무 과격하면 재료에 금이 가거나 부서지거나 심지어 깨질 수도 있습니다.
표면 긁힘
아크릴은 긁히기 쉽기 때문에 취급 및 가공 중에 손상을 방지하기 위한 조치를 취해야 합니다. 보호 코팅이나 필름이 종종 사용됩니다.
아크릴 표면 마감 옵션
아크릴은 광학적 선명도와 매끄러움으로 인기가 있습니다. 하지만 가공 공정에서는 그렇게 되지 않을 수도 있습니다. 그래서 가공 후 몇 가지 마무리 작업을 수행합니다.
증기 연마
증기 연마는 화학 증기 ( 염화메틸렌 ) 를 사용하여 가공된 아크릴 표면을 매끄럽고 광택 있게 만드는 공정입니다. 증기는 가장 바깥쪽 표면층을 부드럽게 녹여 광택이 나고 투명한 마감을 남깁니다. 이 방법은 아크릴의 높은 투명도를 얻는 데 널리 사용됩니다.
화염 연마
이 방법에서는 화염이 아크릴의 가장자리나 표면에 향하여 재료를 녹이고 매끈하게 합니다. 이 공정은 가공 자국과 거친 가장자리를 제거하는 데 빠르고 효과적입니다. 주조 아크릴은 압출 아크릴보다 더 잘 반응하는데, 후자는 균열이 생길 수 있기 때문입니다.
버핑
버핑은 부드러운 천 휠과 연마제를 결합하여 표면을 매끈하게 하는 기계적 공정입니다. 버핑은 크고 평평한 표면에 적합하며 사소한 긁힘이나 얼룩을 제거하는 데 효과적입니다.
아크릴 CNC 가공 시 고려 사항
아크릴을 CNC 가공할 때마다 손상을 최소화하고 최상의 결과를 얻으려면 이러한 중요한 측면을 염두에 두어야 합니다.
설계시 고려 사항
가공은 설계로 시작됩니다. 아크릴 부품을 설계하는 동안 벽 두께, 허용 오차 및 언더컷에 특별한 주의를 기울였습니다.
예를 들어, 가공된 아크릴의 최소 벽 두께는 일반적으로 약 0.5mm여야 합니다. 그보다 얇으면 구조적 약점이 생길 수 있습니다. 마찬가지로 언더컷의 깊이는 절삭 공구 직경의 10배를 초과해서는 안 됩니다.
절단 도구
아크릴은 플라스틱 폴리머로, 업계의 대부분 금속보다 가공하기 훨씬 쉽지만, 그래도 호환되는 도구를 고수해야 합니다. 목재 비트를 사용하는 것은 결코 좋은 생각이 아닙니다. 대신, 내구성과 내마모성으로 인해 카바이드 팁 도구가 아크릴 가공에 권장됩니다.
비트 크기도 절단 품질에 영향을 미칩니다. 아크릴의 경우 더 큰 비트는 칩을 더 효과적으로 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 0.25인치 비트는 일반적으로 일반 용도의 아크릴 가공에 권장됩니다. 효과적인 칩 배출을 위해 플루트가 적은 공구(아마도 플루트 1개)를 사용하십시오.
가공 매개변수
아크릴은 마찰열로 인해 녹을 수 있으므로 스핀들 속도와 이송 속도의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 전문가에 따르면, 18,000 RPM의 스핀들 속도와 100~300 IPM의 이송 속도가 대부분의 아크릴 절단 작업에 가장 좋습니다.
작업 보유
아크릴은 비교적 부드러운 소재로 절단 중에 진동이 발생하여 제대로 고정하지 않으면 거친 절단이 발생할 수 있습니다. 최상의 가공 결과를 얻으려면 견고한 클램핑 시스템을 사용하세요. 아크릴 긁힘을 방지하려면 고무 패드를 사이에 두세요.
더 크거나 더 복잡한 부품의 경우 진공 고정 시스템이 선호되는 선택입니다. 더 작고 섬세한 부품을 고정하려면 양면 테이프를 사용하는 것이 좋습니다.
CNC 가공 아크릴의 응용 분야
아크릴은 가볍고 튼튼한 유리 대체재로 대부분의 산업을 장악했습니다. 일부 일반적인 산업과 관련 응용 분야는 표에 나와 있습니다.
| 업종 | 어플리케이션 |
| 전자 | – 보호 하우징 – LED 디스플레이 – 광섬유 – 제어판 |
| 자동차 | – 헤드라이트 커버 – 테일 램프 – 내부 패널 및 대시보드 – 계기판 |
| 의료 | – 인큐베이터 – 실험실 장비(예: 원심분리관, 피펫) – 치과 기구 – 보호용 방패 |
| 건설 | – 창문과 채광창 – 간판 – 조명기구 – 소리 장벽 |
| 표지판 | – 맞춤 조각 표지판 – 디스플레이 – 무역 박람회 전시 |
| 우주항공 | – 항공기 창문 – 캐노피 – 가벼운 패널 |
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