가이드 / 설계

5축 가공 부품 설계: 언더컷, 공구 접근성, 공작물 고정

2026년 10월 1일

5축 장비는 3축 밀보다 부품의 더 많은 부분에 닿지만 모든 곳에 닿지는 않습니다. 공구에는 여전히 직선 진입 경로가 필요하고, 홀더는 부품과 간섭하지 않아야 하며, 장비는 부품 어딘가를 잡아야 합니다. 이 세 가지 제약을 염두에 두고 설계하는 것이 빠르게 견적을 받고 처음부터 제대로 가공되는 시제품을 얻는 가장 빠른 방법입니다.

시선(line of sight)으로 생각하기

장비가 가공하는 모든 면은 공구축 방향 어딘가에서 보여야 합니다. 5축 장비는 기울여서 그 방향을 찾을 수 있습니다. 각 형상에 대해 스스로 물어보십시오.

• 직선 공구가 이 면을 볼 수 있는 각도가 있습니까?
• 그 각도에서 공구 홀더가 벽, 보스 또는 테이블에 부딪힙니까?
• 강성 있는 공구를 쓸 수 있을 만큼 도달 거리가 짧습니까?

첫 번째 질문의 답이 “아니오”라면 축이 몇 개든 도움이 되지 않습니다. 그 형상에는 특수 공구, EDM 또는 설계 변경이 필요합니다.

간단한 CAD 습관이 있습니다. 확인하려는 면에 수직으로 뷰를 맞추고, 공구 직경의 약 2배 폭인 원기둥이 부품에서 곧게 뻗어 나간다고 상상하십시오. 그 원기둥이 부품을 벗어나기 전에 다른 형상에 닿는다면 홀더도 아마 닿을 것입니다.

언더컷

언더컷(undercut)은 주 가공 방향에서 볼 때 돌출부 아래에 가려진 소재입니다. 5축은 두 종류에 도움이 됩니다.

1. 경사 언더컷. 플랜지 아래로 30도 각도로 들어가는 포켓은 공구를 30도 기울이면 보입니다. 일상적인 작업입니다.
2. 얕은 측면 언더컷. 립 아래의 작은 릴리프는 볼 엔드밀을 기울여 넣으면 닿을 수 있습니다.

막힌 보어 안의 내부 홈처럼 완전히 막힌 언더컷에는 도움이 되지 않습니다. 이런 형상에는 여전히 슬로팅 커터나 롤리팝 커터가 필요하며, 홈 형상이 표준 공구 프로파일과 맞아야 합니다.

설계 팁: 경량화만을 위한 언더컷이라면 시제품에서는 없애십시오.

표준 공구가 닿는 언더컷 설계

언더컷을 남겨야 한다면 이미 있는 공구에 맞춰 형상을 만드십시오.

• 표준 프로파일에 맞추기. 내부 홈의 폭과 바닥 반경을 기성 T 슬롯 커터나 롤리팝 커터에 맞추십시오. 홈 바닥이 완전 반경이면 롤리팝 커터에 적합합니다.
• 넥이 지나갈 공간 남기기. 커터 헤드는 개구부로 들어가고 넥은 여유를 두고 통과해야 합니다. 슬로팅 커터가 닿는 반경 방향 깊이는 헤드와 넥 직경의 차이로 제한되므로, 좁은 개구부 뒤의 깊은 홈에는 맞는 표준 공구가 없을 수 있습니다.
• 표준 도브테일 각도 사용. 도브테일 커터는 보통 45도 또는 60도입니다. 이 각도 중 하나로 만든 경사 언더컷은 윤곽 공구경로 대신 공구 한 패스로 가공할 수 있습니다.

공구 도달 거리와 길이

커터는 돌출 길이가 길수록 더 많이 휩니다. 경험적으로 공구가 직경의 약 3~4배 이상 돌출되면 강성이 급격히 떨어집니다. 깊고 좁은 포켓은 작고 긴 공구를 강요하며, 이런 공구는 느리게 가공되고 떨림이 생깁니다.

5축은 높은 벽에서 공구를 멀어지게 기울여 더 짧은 공구로 바닥에 닿게 해 줍니다. 단, 형상이 기울일 공간을 남겨 둔 경우에만 가능합니다.

설계 팁:

• 가능하면 포켓 깊이를 모서리 가공 공구 직경의 약 4배 이하로 유지하십시오.
• 기능상 허용된다면 포켓의 한쪽 면을 여십시오. 그러면 공구가 측면에서 들어올 수 있습니다.
• 같은 포켓 안에서 깊은 바닥 옆에 높고 얇은 리브를 두지 마십시오.

공구 직경별 일반적인 도달 거리

아래 값은 알루미늄을 가공하는 초경 엔드밀의 일반적인 값입니다. 강, 스테인리스, 티타늄에서는 더 낮아집니다.

공구 직경	무리 없는 도달 거리 (약 3x D)	롱넥 공구의 실용 한계 (약 6x~8x D, 저속)
1 mm	3 mm	6~8 mm
2 mm	6 mm	12~16 mm
3 mm	9 mm	18~24 mm
6 mm	18 mm	36~48 mm
10 mm	30 mm	60~80 mm

모서리 반경 때문에 2 mm 공구를 써야 하는데 포켓이 25 mm 깊이라면 부품은 무리 없는 범위를 벗어납니다. 반경을 키우거나, 포켓을 열거나, 아니면 견적에 느린 롱넥 패스가 반영됩니다.

도달 거리의 나머지 절반은 홀더입니다. 홀더는 공구보다 훨씬 넓기 때문에, 높은 보스 바로 옆의 깊은 형상은 짧은 공구로 닿게 해 줄 기울기를 막을 수 있습니다. 깊은 형상 안쪽뿐 아니라 주변에도 공간을 남기십시오.

내부 모서리와 필렛

회전하는 공구는 날카로운 내부 모서리를 가공할 수 없습니다. 공구 반경과 같은 반경이 남습니다. 도면에 실용적인 공구로 낼 수 있는 것보다 작은 반경을 요구하면 가공업체는 아주 작은 공구나 2차 공정을 써야 합니다.

내부 반경은 표준 커터 반경보다 약간 크게 설계하십시오. 깊이 10 mm 포켓이라면 모서리 반경 3 mm로 두면 가공업체가 5 mm 엔드밀로 모서리를 매끄럽게 돌아 나갈 수 있습니다. 같은 포켓에 0.5 mm 반경을 두면 1 mm 공구와 많은 가공 시간이 필요합니다.

블렌드면과 윤곽면에서는 필렛 크기를 일정하게 하면 프로그래머가 공구를 바꾸지 않고 볼 엔드밀 하나로 넓은 영역을 가공할 수 있습니다.

바닥 반경

바닥과 벽이 만나는 곳의 반경은 별개의 선택입니다. 날카로운 바닥 모서리는 평 엔드밀로 만듭니다. 표준 불노즈 코너(예: 0.5 또는 1 mm)와 맞는 바닥 반경은 공구 하나로 한 번에 가공됩니다. 1.7 mm 같은 특이한 바닥 반경은 볼 엔드밀로 작은 스텝씩 정삭해야 합니다.

벽과 바닥

얇은 벽은 소재가 제거되면서 진동하고 변형됩니다. 알루미늄 시제품에서는 약 1 mm 미만의 벽에 주의가 필요합니다. 티타늄과 스테인리스는 실용적인 최소값이 더 높습니다. 얇은 벽이 필요하다면 기초부를 약간 두껍게 할 수 있는 곳이나 마지막에 제거할 지지부를 둘 수 있는 곳을 알려 주십시오.

바닥과 벽이 날카로운 각도로 만나는 형상은 3+2 가공으로 충분합니다. 바닥이 변하는 반경으로 벽에 블렌드되는 형상은 깨끗하게 가공하려면 5축 동시가공이 필요합니다.

일반적인 설계값 한눈에 보기

아래 값은 엄격한 한계가 아니라 일반적인 출발점입니다. 매칭된 가공업체가 자사의 공구와 장비로 해당 부품에서 유지할 수 있는 값을 확인합니다.

형상	일반적인 설계값	이유
내부 모서리 반경	포켓 깊이의 1/3 이상, 공구 반경보다 크게	강성 있는 공구로 모서리를 돌아 나갈 수 있음
포켓 깊이	모서리 공구 직경의 약 4배까지	그 이상은 롱넥 공구와 느린 이송 필요
벽 두께, 알루미늄	1 mm 이상	더 얇으면 떨림과 변형 발생
벽 두께, 강 또는 티타늄	1.5 mm 이상	절삭력이 더 큼
드릴 구멍 깊이	직경의 약 6배까지	더 깊으면 펙 드릴링이나 특수 드릴 필요
탭 나사 깊이	나사 직경의 약 1.5배	더 깊어도 강도는 거의 늘지 않음
최소 드릴 구멍	약 1 mm	더 작으면 마이크로 공구 필요
각인 문자	평면에 문자 높이 3 mm 이상	곡면의 작은 문자는 동시가공 경로 필요

이 규칙과 함께 볼 소재별 일반적인 공차는 홈페이지의 소재 표를 참고하십시오.

부품 고정

모든 부품은 어딘가를 클램핑해야 합니다. 양산 부품이라면 가공업체가 지그를 만듭니다. 시제품에서는 보통 다음 중 하나를 씁니다.

• 높인 베이스 위의 바이스. 부품을 높게 올려 스핀들이 주변을 기울며 움직일 수 있게 합니다. 바닥에 평탄하고 평행한 영역이 필요합니다.
• 탭 또는 여유 소재. 더 큰 블록에서 부품을 가공하고 탭으로 연결된 상태를 유지했다가 마지막에 잘라 내고 다듬습니다.
• 도브테일. 소재에 작은 도브테일을 가공하고 짝이 맞는 지그로 잡습니다. 급경사 각도에서도 스핀들과 간섭하지 않아 5축에서 흔히 씁니다.

설계 팁: 탭 자국이 허용되는 위치를 가공업체에 알려 주십시오. 그 주기 하나로 셋업 하나를 통째로 줄일 수 있습니다.

고정용 탭을 고려한 설계

• 탭은 엄격한 공차와 외관 요건이 없는 면에 두십시오.
• 탭 자국을 어떻게 남길지 적어 주십시오: 가공 상태 그대로, 줄로 평평하게, 또는 지정한 양 이내로 블렌드.
• 도브테일이나 높인 고정을 위해 부품 아래에 보통 몇 mm에서 약 10 mm까지 여유 소재가 필요합니다. 티타늄이나 Inconel이라면 소재비에 영향을 줍니다.
• 부품에 평탄한 영역이 전혀 없다면 모델에 작은 평면 보스를 추가하고, 그대로 둘지 마지막에 제거할지 적어 주십시오.

장비가 닿는 곳에 데이텀 두기

5축의 핵심 이점 중 하나는 데이텀 면과 핵심 형상을 한 번의 고정으로 가공하는 것입니다. 위치 결정 면과 공차가 있는 보어가 같은 셋업에서 나오면, 둘의 관계는 재클램핑이 아니라 장비 정밀도에 따라 정해집니다.

이렇게 되도록 도우십시오. 데이텀은 자유 곡면의 축이 아니라 핵심 형상 가까이에 있는 실제 가공면에 두십시오. CMM 프로브가 데이텀과 그 데이텀이 관리하는 형상 모두에 닿을 수 있는지 확인하십시오. 그렇지 않으면 검사가 느리고 간접적이 됩니다.

구멍과 나사

평면에 수직인 구멍은 5축 장비에서 어떤 각도로든 쉽게 가공됩니다. 곡면이나 경사면으로 관통하는 구멍은 더 어렵습니다. 드릴이 미끄러집니다. 입구나 출구에 작은 스폿 페이스를 두면 드릴이 곧게 들어갑니다.

표준 드릴과 탭 크기를 쓰십시오. M6로 지정한 나사는 몇 초 만에 견적이 나옵니다. 특수 나사는 나사 밀링 공구와 더 많은 프로그래밍이 필요합니다.

가능하면 3+2 사용하기

경사 형상이 있는 부품 상당수는 3+2만으로 충분합니다. 장비가 기울이고, 잠그고, 3축 밀처럼 가공합니다. 경사 구멍과 면을 몇 개의 평면에 모으면 부품을 3+2 범위 안에 둘 수 있고 견적을 낼 수 있는 가공업체도 늘어납니다. 동시 동작은 실제로 비틀리거나 블렌드되는 곡면에만 쓰십시오. 홈페이지의 자가 점검이 판단에 도움이 되며, 5축 동시가공 vs 3+2 비교에서 장단점을 자세히 설명합니다.

모르는 사이 가격을 올리는 형상

형상	비용이 드는 이유	더 저렴한 대안
깊은 포켓의 아주 작은 내부 반경	아주 작은 공구, 느린 이송	반경을 키우거나 포켓 개방
모든 모서리의 외관용 모따기	모따기마다 공구경로 하나씩 추가	날카로운 모서리 제거만 지시
모든 곳에 엄격한 공차	느린 정삭과 더 많은 검사	일반 공차와 몇 개의 핵심 치수
곡면에 각인한 문자	라벨 하나에 동시가공 공구경로	문자용 평면 영역 또는 레이저 마킹
윤곽면의 경면 마감	많은 미세 패스와 연마	실링 또는 슬라이딩 면에만 Ra 지정

질문을 한 번 줄여 주는 도면 주기

• 별도 지시가 없는 부분에 대한 일반 공차, 예: ISO 2768-m.
• 모서리 모따기 주기, 예: “날카로운 모서리 0.2~0.5 mm 모따기”.
• 모델링한 나사산이 아니라 종류, 크기, 깊이를 적은 나사 지시.
• 5축 동시가공으로 마감해야 하는 면을 뷰에 표시.
• 탭 자국이나 탭 잔여부가 허용되는 영역.
• 실링, 슬라이딩, 외관 면에만 Ra 값.

모델을 보내기 전에

1. 각 형상에 대해 어떤 공구 각도에서든 시선이 확보되는지 확인하십시오.
2. 내부 반경을 실제 공구에 맞추십시오.
3. 가공업체가 부품을 잡거나 자국을 남겨도 되는 위치를 표시하십시오.
4. 중요한 부분에만 공차를 주고 나머지는 일반 공차를 쓰십시오.
5. 표면 품질을 위해 5축 동시가공으로 가공해야 하는 면이 있는지 적어 주십시오.
6. 깊은 형상을 위의 도달 거리 표와 비교해 확인하십시오.
7. 핵심 형상과 같은 셋업에서 가공할 수 있는 면에 데이텀을 두십시오.

이런 선택이 비용에 어떻게 반영되는지는 5축 시제품 비용을 읽어 보십시오. 모델이 준비되면 매칭을 위해 보내 주십시오. 유사한 형상을 가공하는 가공업체가 무엇을 바꾸면 좋을지 알려 드릴 것입니다.

자주 묻는 질문

함께 읽어 보기

• 5축 시제품 공차와 검사: 무엇을 지정하고 무엇을 요청할 것인가
• 소량 5축 가공: 시제품에서 200개 브리지 배치까지