금속 가공 현장에서 고정밀, 고효율을 위한 장비 선택은 매우 중요합니다. 특히 복합가공기와 5축가공기는 고부가가치 부품 제조에 필수적이지만, 그 구조와 작동 원리는 매우 다릅니다. 이 글에서는 공구경로, 축 구성, 작업 방식이라는 세 가지 핵심 요소를 기준으로 두 장비의 차이점을 상세히 분석하여, 실무자와 기술 담당자가 최적의 장비를 선택하는 데 도움을 드리고자 합니다.
공구경로의 구성과 제어 방식 차이
복합가공기(Multi-Tasking Machine)와 5축가공기(5-Axis Machining Center)는 모두 복잡한 형상 가공에 특화된 장비지만, 공구경로 설계 방식은 큰 차이를 보입니다. 복합가공기의 핵심은 '절삭 + 회전' 기능의 통합입니다. 일반적으로 주축이 회전하며 밀링, 터닝, 드릴링 등 다양한 가공을 한 번의 세팅으로 수행할 수 있습니다. 따라서 공구경로는 절삭 경로 외에도 회전축을 활용한 다양한 복합 궤적이 포함되어, CAM 소프트웨어에서도 이를 전용 알고리즘으로 제어해야 합니다. 예를 들어, 축 회전 중에 밀링 공구가 접근하여 곡면을 따라 절삭하는 형태의 경로가 자주 활용됩니다.
반면, 5축가공기는 고정된 소재를 기준으로 공구 자체가 X, Y, Z 선형축과 A, B 혹은 C축의 회전 축을 따라 움직입니다. 공구 경로는 일반 3축과 달리 곡면을 따라 연속적으로 회전하며 이동하므로, 툴의 위치뿐 아니라 각도 제어까지 필수적으로 포함됩니다. 복합가공기는 공정 통합에 최적화된 반면, 5축가공기는 곡면 가공의 정밀성과 형상 일관성에 강점을 갖습니다. 요약하자면, 복합가공기의 경로는 공정의 유연성과 다기능성에 중점을 두고, 5축가공기의 경로는 복잡 형상 정밀 가공에 최적화되어 있습니다.
축 구성에서 나타나는 근본적 차이
복합가공기와 5축가공기의 구조적 가장 큰 차이점은 축의 구성과 기계 내부에서의 역할 분담입니다. 복합가공기는 기본적으로 선반 구조를 기반으로 하며, 주축이 회전하는 가운데 공구가 다축 방향으로 접근할 수 있게 설계됩니다. 여기에는 통상 X축, Z축, Y축 외에 C축(주축 회전)과 B축(공구 각도 회전) 등이 포함되며, 고급 모델에서는 보조 주축(Sub-Spindle)까지 탑재되어 양면 가공이 가능합니다. 이런 구조 덕분에 한 번의 고정으로 소재의 모든 면을 가공할 수 있는 것이 가장 큰 장점입니다.
5축가공기는 기본적으로 머시닝센터(Machining Center) 구조로 시작하며, 3개의 선형축(X, Y, Z)에 2개의 회전축이 추가됩니다. 회전축은 일반적으로 테이블 회전(A축, C축) 혹은 스핀들 틸팅(B축 등) 방식으로 구성됩니다. 5축기계는 부품의 다양한 면을 자유롭게 가공할 수 있으므로, 금형 제작이나 항공부품처럼 복잡한 3D 형상 가공에 특화되어 있습니다. 그러나 소재 회전 기능은 없기 때문에, 선삭류 작업은 별도로 처리해야 합니다. 결과적으로 복합가공기는 다양한 축 조합으로 공정 통합에 유리하고, 5축가공기는 정밀도 중심의 형상 제어에 특화된 축 구성을 가지고 있습니다.
작업 방식과 생산성의 실질적 차이
복합가공기의 가장 큰 특징은 ‘공정 통합’입니다. 하나의 셋업으로 절삭, 드릴링, 밀링, 선삭 등 다양한 작업을 연속적으로 수행할 수 있어 셋업 시간과 이동 시간을 대폭 줄일 수 있습니다. 이는 부품 하나를 제작할 때 여러 공정을 나눠 수행하던 기존 방식에 비해, 획기적인 생산성 향상을 가져옵니다. 또한 자동 공구 교환 시스템(ATC)과 자동 워크 교환 시스템이 통합된 장비는 무인 가공에도 적합해 스마트팩토리 구현에 핵심적인 역할을 합니다.
반면 5축가공기는 각도 제어의 자유도가 높아 복잡한 곡면 가공과 측면·저면의 가공이 매우 정밀하게 가능합니다. 복합가공기가 공정 개수를 줄여 생산성을 높인다면, 5축가공기는 형상 품질을 극대화하여 불량률을 최소화하는 데 중점을 둡니다. 그러나 복합가공기처럼 모든 공정을 처리하지는 못하기 때문에, 생산 효율을 위해선 기계 간 역할 분담 또는 추가 공정이 필요할 수 있습니다.
또한 CAM 작업에서도 차이가 큽니다. 복합가공기는 다양한 가공 유형에 따른 툴패스 설계와 공정 순서 최적화가 중요하며, 5축가공기는 공구와 소재 간 간섭 체크 및 축 각도 제어가 매우 정밀하게 이루어져야 합니다. 사용자의 숙련도에 따라 프로그램 효율성과 장비 활용도가 크게 달라지므로, 작업 방식 선택은 현장의 기술력과 공정 특성에 맞추어 결정해야 합니다.
복합가공기와 5축가공기는 고정밀 금속 가공 분야에서 각자의 강점을 지닌 장비입니다. 복합가공기는 다양한 공정을 하나의 장비에서 처리하는 통합성과 효율성이 강점이며, 5축가공기는 복잡한 형상을 정밀하게 가공하는 능력에서 우수합니다. 공구경로, 축 구성, 작업 방식의 구조적 차이를 충분히 이해하고, 생산 목적과 예산, 기술 수준에 맞는 장비 선택이 중요합니다. 장비 투자 전, 가공 품목과 공정 흐름을 명확히 분석해보시길 권장합니다.