CNC 가공 오차 측정 완전 정복: 현장에서 실제로 사용하는 정밀 측정 기준과 진단 방법

CNC 가공에서 오차를 줄이기 위한 첫 단계는 가공이 아니라 측정입니다. 하지만 많은 현장에서 측정값을 단순히 치수 결과로만 해석하고, 오차 원인을 구분하지 않은 채 좌표 보정부터 진행합니다. 이 방식은 문제를 해결하기보다 오차를 누적시키는 가장 흔한 원인입니다.
정확한 측정이란 단순히 수치를 읽는 것이 아니라, 오차의 성격을 분리하고 원인을 판단하는 과정입니다. 이 글에서는 실제 현장에서 사용하는 CNC 가공 오차 측정 기준, 판단 방법, 계산 방식까지 체계적으로 정리합니다.

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측정값의 실제 의미 이해하기 (가공 오차와 측정값은 다르다)
측정값은 단순한 가공 결과가 아니라 여러 요소가 합쳐진 값입니다.

측정값 구성 요소

• 기계 기하학 오차 (직각도, 평행도, 백래시)
• 공구 런아웃 및 마모
• 열변형
• 공작물 고정 변형
• 측정기 자체 오차

즉 측정값 하나만 보고 바로 보정하면 원인이 섞인 상태에서 수정하는 것이 됩니다. 먼저 오차 특성을 분리하는 것이 측정의 핵심입니다.

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반복 측정으로 오차 원인 구분하는 방법 (가장 중요한 실무 기술)
같은 위치를 동일 조건에서 최소 5회 측정합니다. 측정 패턴으로 원인을 판단합니다.

• 값 거의 동일 → 기계 및 고정 안정 상태
• 측정값 랜덤 변화 → 클램핑 불안정 또는 진동
• 측정할수록 일정 방향 증가 → 열변형 진행
• 주기적 변화 → 회전 진동 또는 공진
• 항상 한 방향 편차 → 좌표 보정 가능 오차

이 방식은 실제 현장에서 가장 빠르게 원인을 분리하는 기본 판단법입니다.

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열변형 오차 실제 계산 방법 (정밀 가공 필수 지식)
금속은 온도 변화에 따라 길이가 변합니다. 정밀 가공에서는 이 변화가 직접적인 치수 오차로 이어집니다.

강재 평균 열팽창 계수
11 ~ 13 μm / m / °C

계산식
오차 = 길이 × 온도변화 × 열팽창계수

예시
가공 길이 200mm
온도 상승 5°C

200 × 5 × 0.000012 = 0.012mm

온도 변화만으로 12μ 오차 발생 가능
정밀 가공에서는 허용 범위를 초과하는 수준입니다.

따라서

• 가공 직후 측정 금지
• 기계 예열 후 측정
• 온도 안정 후 최종 측정

이 3가지는 필수 조건입니다.

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공구 런아웃 측정과 판단 기준
공구 편심은 치수 불안정과 표면 품질 저하의 주요 원인입니다.

측정 방법
스핀들을 천천히 회전시키며 다이얼 게이지 접촉

판단 기준 (일반 가공 기준)

• 0.005mm 이하 → 정상
• 0.01mm 이상 → 공구 장착 상태 점검 필요
• 0.02mm 이상 → 홀더 또는 스핀들 점검 필요

런아웃이 크면 다음 문제가 동시에 발생합니다.

• 치수 편차 증가
• 표면 거칠기 악화
• 공구 편마모
• 공구 수명 단축

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좌표 보정 가능한 오차와 불가능한 오차 구분
모든 오차를 좌표 보정으로 해결할 수는 없습니다.

좌표 보정 가능

• 동일 방향 반복 오차
• 측정값 안정 상태
• 온도 변화 없음

좌표 보정 금지

• 가공 진행 중 값 변화
• 반복 측정 편차 큼
• 위치마다 오차 다름
• 표면 품질 변화 동반

이 경우는 기계 상태, 열변형, 고정 문제입니다.

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테스트 컷을 이용한 실제 가공 오차 진단 방법
테스트 컷은 이론 측정보다 실제 가공 상태를 정확히 반영합니다.

측정 위치 3점 필수

• 시작 위치
• 중간 위치
• 끝 위치

결과 해석

끝으로 갈수록 치수 감소
→ 공구 휨 또는 절삭 저항 증가

끝으로 갈수록 치수 증가
→ 열팽창 또는 기계 성장

중간만 변화
→ 진동 또는 공진

이 방법으로 대부분의 가공 오차 원인을 구분할 수 있습니다.

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측정 신뢰도 판단 기준 (프로 현장 기준)
동일 조건 반복 측정 편차 기준

정밀 가공
±2μ 이내

일반 가공
±5μ 이내

이 범위를 초과하면 측정 환경 또는 측정 방법 문제입니다.

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측정 전 필수 점검 체크리스트

• 기계 충분한 예열
• 공작물 완전 고정
• 측정기 영점 설정
• 온도 안정 상태
• 공구 런아웃 확인
• 동일 측정 압력 유지

이 기본 조건이 맞지 않으면 측정 자체가 무의미해집니다.

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마무리
CNC 가공 오차를 줄이기 위한 가장 확실한 방법은 측정 정확도를 확보하는 것입니다. 측정값을 단순 결과가 아니라 원인 분석 도구로 활용해야 합니다. 반복 측정 패턴 분석, 열변형 계산, 런아웃 확인, 테스트 컷 진단을 표준 절차로 정착시키면 불량률과 재작업은 눈에 띄게 줄어듭니다. 정밀 가공의 핵심은 가공 기술이 아니라 정확한 측정과 올바른 판단입니다.

 

 

 

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