← sy-baek.shop
ENGINEERING PROPOSAL CNC MILLING 2026-04

CNC-M200

4-Axis Milling Machine

알루미늄 정밀가공을 위한 고정 컬럼 박스 프레임 구조.
6061-T6 플레이트 볼트 조립. grblHAL 4축 동시 보간. 1kW 수냉 스핀들.

grblHAL 4-Axis 1kW Spindle Aluminum Machining Fusion 360 + CNCjs
CNC-M200

CNC-M200: 4-Axis Milling Machine

고정 컬럼 박스 구조. 6061-T6 알루미늄 플레이트 볼트 조립. 금속 가공을 위한 최대 강성 설계.

사양 총괄

작업 영역 (XYZ)200 × 200 × 100mm
4축 (A)360° 연속 회전
스핀들1kW 수냉 ER11
RPM0 ~ 24,000
리니어 레일HGR20 × 6
볼스크류SFU1605 (16mm, 5mm 리드)
모터NEMA23 3.0Nm × 4
드라이버DM556 × 4
컨트롤러grblHAL (STM32F446)
해상도0.00156mm (1.56µm)
프레임6061-T6, 20~25mm 플레이트
총 중량~76 kg

프레임 구조 설계

고정 컬럼 박스 구조(Fixed Column Box). 상용 벤치탑 밀(Tormach PCNC440, Sieg X2)과 동일한 토폴로지. 금속 절삭의 횡력(50~200N)을 최단 경로로 전달.

설계 원칙: 무게 = 강성 = 정밀도. 76kg 목표 중량은 Sieg X2(73kg)와 동급. 모든 직각 접합부에 거셋 삼각 보강. 최대 비지지 스팬 200mm 제한.

플레이트 명세

번호명칭치수 (W×H×T)재질중량
P1베이스 플레이트500 × 400 × 25mm6061-T613.5 kg
P2컬럼 뒷판300 × 400 × 20mm6061-T66.5 kg
P3L/R컬럼 좌/우판 (×2)200 × 400 × 20mm6061-T68.6 kg
P4컬럼 상판 캡300 × 200 × 20mm6061-T63.2 kg
P5Z축 캐리지250 × 250 × 20mm6061-T63.4 kg
P6스핀들 마운트150 × 200 × 25mm6061-T62.0 kg
P7Y축 새들350 × 300 × 20mm6061-T65.7 kg
P8X축 테이블350 × 250 × 20mm6061-T64.7 kg
P9T-슬롯 서브플레이트250 × 250 × 20mm6061-T63.4 kg
G1~6거셋 보강판 (×6)100~150 × 15mm6061-T63.0 kg
플레이트 합계~54 kg

구조 다이어그램

[Z Motor] ___________________ | P4 (Top Cap) | ____________|___________________|____________ | P3L || P2 || P3R | | Left || Column Back || Right | | 20mm || Z-Rails Here || 20mm | | || ┌───────┐ || | | /G5/ || | P5 | || \G6\ | | || | Z-Car | || | | || | P6 | || | |__________||| [SPINDLE] |||__________| =============================================== | P1 BASE 500x400x25mm | =============================================== Y-Rails (HGR20 x2, 200mm apart) | [P7 SADDLE] ← Y방향 이동 X-Rails (HGR20 x2, 150mm apart) | [P8 TABLE] ← X방향 이동 | [P9 T-SLOT] ← 작업면

강성 검증

컬럼 변위 검증

100N 횡력 @ 300mm 지점

박스 단면 I = 215,653,333 mm4

0.06 µm

허용치 10µm 대비 167배 여유

베이스 변위 검증

245N (25kg) 분포하중, 200mm 스팬

25mm 플레이트 I = 520,833 mm4

0.7 µm

허용치 10µm 대비 14배 여유

리니어 모션 시스템

HGR20 리니어 레일 + SFU1605 볼스크류. 블록당 25kN 동적 하중 — 알루미늄 가공에 충분한 강성.

레일길이수량블록레일 간격볼스크류베어링
XHGR20500mm2HGH20CA ×4150mmSFU1605 400mmBK12 + BF12
YHGR20450mm2HGH20CA ×4200mmSFU1605 350mmBK12 + BF12
ZHGR20350mm2HGH20CA ×4150mmSFU1605 250mmBK12 + BF12
해상도: (200step × 16µstep) / 5mm = 640 steps/mm = 1.56µm/step. 알루미늄 일반 공차 ±0.05mm 대비 32배 정밀.

스핀들 시스템

1kW 수냉 브러시리스 스핀들. 소형 알루미늄 부품(손바닥 이하)에 최적화된 출력.

출력1kW (연속)
RPM 범위3,000 ~ 24,000
직경65mm
콜렛ER11 (max ∅7mm)
냉각수냉 (펌프 + 물통)
VFD1.5kW (150% 여유)

소재별 가공 능력

소재절입 깊이엔드밀이송속도평가
알루미늄 60611~3mm∅6 2날500~1,500 mm/min쾌적
황동1~2mm∅6 2날300~800 mm/min양호
PVC / ABS / 아크릴2~5mm∅4 1날1,000~3,000 mm/min여유
연강 (SS400)0.3~1mm∅4 4날200~500 mm/min가능 (느림)
PCB (FR4)관통V-bit특수여유

4축 로터리 시스템

K11-100 3jaw 척 + 90:1 웜기어. 원통 내/외경 가공, 다면 인덱싱, 샤프트 커플링 제작.

K11-100 3jaw (자동센터링)
감속비90:1 (웜기어, 셀프록킹)
모터NEMA23 3.0Nm
해상도800 steps/deg (0.00125°)
심압대MT2 테이퍼, 65mm 중심높이
최대 회전속도10 RPM

활용 예시: 샤프트 커플링 가공

예: ∅8 샤프트 ↔ ∅12 샤프트 연결 커플링 1. ∅20 알루미늄 원봉 → A축 척에 장착 2. 한쪽: ∅8 보어 (내경 밀링) [스핀들] 3. 반대쪽: ∅12 보어 ↓ 4. A축 90° 회전 → 세트스크류 홀 ========○======== 5. 외경 절삭: 원하는 외경으로 가공 [척] [심압대]

컨트롤러 + 전자부

grblHAL on STM32F446. 4축 동시 보간. DM556 × 4 외부 드라이버. 48V/24V/5V 3단 전원 구성.

시스템 블록도

AC 220V → [E-STOP NC] → [CONTACTOR] | ┌───────────────────┼───────────────────┐ | | | ┌─────┴─────┐ ┌─────┴─────┐ ┌─────┴─────┐ | 48V PSU | | 24V PSU | | VFD | | 750W | | 60W | | 1.5kW | └─────┬─────┘ └─────┬─────┘ └─────┬─────┘ | | | 4x DM556 NPN Sensors 1kW Spindle 4x NEMA23 Relays, Fans (3-Phase) | | | ┌────┴────┐ | | 5V Buck | | └────┬────┘ | | ┌────┴───────────────────┴────┐ | STM32F446 (grblHAL) | | USB ↔ PC (CNCjs/UGS) | └─────────────────────────────┘

핀 할당표

기능연결비고
X_STEP / X_DIRPA0 / PA1DM556 #1 PUL+ / DIR+330Ω → 74HCT245
Y_STEP / Y_DIRPA2 / PA3DM556 #2
Z_STEP / Z_DIRPA4 / PA5DM556 #3
A_STEP / A_DIRPA6 / PA7DM556 #4
ENABLE (ALL)PB12All DM556 ENA+Active LOW
SPINDLE PWMPA8PWM→0-10V → VFD AI1변환 모듈 사용
LIMITS (X~A)PB0~PB6NPN 근접센서 ×7NC 로직, 풀업
PROBEPB7터치 플레이트공구 길이 측정
E-STOPPB8비상정지 NC 접점하드웨어 콘택터 병행
COOLANTPB10/11SSR → 쿨런트/미스트M7/M8 G-code
레벨 시프터 필수: STM32 (3.3V) → 74HCT245 → DM556 (5V 옵토커플러). 3.3V 직결 시 구동 전류 부족으로 신호 불안정.

DM556 DIP 스위치 설정

전류 (피크)SW1SW2SW3마이크로스텝Steps/Rev
X4.5AONOFFOFF1/163,200
Y5.0AOFFONOFF1/163,200
Z5.0AOFFONOFF1/163,200
A4.0AONONOFF1/163,200

소프트웨어 스택

오픈소스 기반 풀스택. 설계부터 가공까지 제로 라이선스 비용.

CAD: Fusion 360

3D 모델링, 개인용 무료. 4축 CAM 포함. 알루미늄 적응형 클리어링.

펌웨어: grblHAL

STM32F446. 4축 XYZA, VFD Modbus, 프로빙, 공구 테이블. 액티브 개발.

💻

G-code: CNCjs

Raspberry Pi 웹 UI. 4축 DRO, 매크로, 원격 접속. Node.js 기반.

grblHAL 핵심 파라미터

$100=640 ; X steps/mm (SFU1605 + 1/16 microstep) $101=640 ; Y steps/mm $102=640 ; Z steps/mm $103=800 ; A steps/degree (90:1 worm gear) $110=4000 ; X max rate (mm/min) $111=4000 ; Y max rate $112=2000 ; Z max rate $113=3600 ; A max rate (deg/min) = 10 RPM $120=200 ; X acceleration (mm/sec²) $121=200 ; Y acceleration $122=100 ; Z acceleration $123=30 ; A acceleration (deg/sec²) $22=1 ; Homing enable $30=24000 ; Max spindle RPM $1=255 ; Step idle = always ON (hold position)

워크플로우

Fusion 360 CAD → Fusion 360 CAM → grbl Post → .gcode (Toolpath) (Processor) | ↓ Monitor ← CNCjs (Web UI) ← USB Serial ← grblHAL (STM32) Feed Override Raspberry Pi 4x DM556 Spindle Control Port 8000 4x NEMA23

조립 순서 (10단계)

프레임부터 테스트 절삭까지. 리니어 레일은 반드시 Y→X→Z 순서로 설치합니다.

1

프레임 조립

베이스 플레이트에 좌/우 컬럼, 후면벽, 상부 플레이트 볼트 체결. 거셋 보강. 레벨링 발.

P1~P9, 거셋, 다웰핀, 레벨링 발

2

Y축 리니어 설치

베이스 위에 HGR20 Y레일 2개 → HGH20CA 블록 4개 → Y축 새들 플레이트 체결.

HGR20×2, HGH20CA×4, 새들

3

X축 리니어 설치

Y축 새들 위에 HGR20 X레일 2개 → 블록 4개 → T-슬롯 테이블 체결.

HGR20×2, HGH20CA×4, T-슬롯

4

볼스크류 설치

X/Y축 SFU1605 설치. BK12(고정) + BF12(자유) 베어링. DSG16H 너트 하우징.

SFU1605×3, BK12/BF12×3, DSG16H×3

5

Z축 리니어 + 볼스크류

후면벽에 Z축 HGR20 수직 2개 → 블록 4개 → Z축 헤드 플레이트 + 볼스크류.

HGR20×2, HGH20CA×4, 헤드

6

모터 + 커플링

XYZ 3축에 NEMA23 설치. 스파이더 커플링으로 모터축↔볼스크류 연결. 축 정렬.

NEMA23×3, 커플링 8×10 ×3

7

스핀들 시스템

Z축 헤드에 클램프 65mm → 수냉 스핀들 1kW → VFD 연결 → 수냉 배관.

스핀들, 클램프, VFD, 펌프, ER11

8

4축 로터리 (옵션)

T-슬롯에 K11-100 고정 → 심압대 반대편 → A축 NEMA23 장착.

K11-100, 심압대 MT2, NEMA23

9

전자부 배선

grblHAL + DM556×4 + PSU(48V+24V). 74HCT245 레벨시프터. 센서, 비상정지, SSR.

grblHAL, DM556×4, PSU×2

10

마무리 + 테스트

케이블 체인 → GX16 커넥터 → 리미트 센서 → 트래밍 → 테스트 절삭.

케이블 체인, GX16, 인디케이터

Tip: 프레임 완성 후 리니어 레일은 반드시 Y→X→Z 순서로 설치합니다. 볼스크류는 레일 설치 후 장착해야 정렬이 정확합니다. 전자부 배선은 기구부가 완전히 끝난 후 진행하세요.

부품 구매 + 3D CAD

7개 카테고리 × 51개 부품 구매처 + 3D CAD 다운로드 링크.

A
기구부 (프레임)
5개
#품명 / 사양수량구매처3D CAD
1
6061-T6 알루미늄 플레이트
P1~P9 + 거셋 6매, ~54kg
12매 AliExpress국내: 알루미늄 119 / 김해알루미늄 주문 절단 자체 설계 (CNC 가공)
2
T-슬롯 테이블
250×250mm 작업면
1 AliExpress국내: 미스미(MISUMI) 주문가공 자체 설계
3
볼트/나사
M5~M10 Grade 10.9 소켓볼트
lot 나사왕대체: 미스미 / 쿠팡 -
4
다웰핀
6mm, 8mm 정밀 위치결정
20 미스미대체: 디바이스마트 -
5
방진 레벨링 발
M10 고무+스틸 높이조절
4 AliExpress대체: 쿠팡 -
B
리니어 모션
7개
#품명 / 사양수량구매처3D CAD
6
HGR20 리니어 레일
X:500 Y:450 Z:350mm
6 AliExpressHIWIN 호환 (TBI/PMI도 가능) GrabCAD / HIWIN 공식 (STEP)
7
HGH20CA 블록
25kN 동적하중
12 AliExpress레일과 세트 구매 추천 GrabCAD (STEP)
8
SFU1605 볼스크류
∅16 리드5mm C7
3 AliExpressBK/BF/너트 세트 구매 가능 GrabCAD (STEP)
9
BK12 고정단 베어링
볼스크류 지지
3 AliExpressBK12+BF12 세트 구매 GrabCAD (STEP)
10
BF12 자유단 베어링
볼스크류 지지
3 AliExpress GrabCAD
11
DSG16H 너트 하우징
볼스크류 너트 고정
3 AliExpress GrabCAD (STEP, 3,105 DL)
12
스파이더 커플링 8×10
모터축-볼스크류 연결
3 AliExpress GrabCAD (3,135 DL)
C
스핀들 시스템
7개
#품명 / 사양수량구매처3D CAD
13
수냉 스핀들 1kW
ER11 65mm 0~24,000 RPM
1 AliExpressVFD + 스핀들 세트 구매 추천 GrabCAD
14
VFD 인버터 1.5kW
Huanyang 단상 220V→3상
1 AliExpress GrabCAD (STEP, 496 DL)
15
수중펌프 80W
냉각수 순환
1 AliExpress대체: 쿠팡 -
16
실리콘 튜브 + 호스클램프
내경 8mm
lot 쿠팡 -
17
물통 10~20L
냉각수 저장
1 쿠팡대체: 다이소 -
18
스핀들 클램프 65mm
알루미늄 CNC가공
1 AliExpress GrabCAD
19
ER11 콜렛 세트
13pc (1~7mm) + 너트 + 렌치
1 set AliExpress GrabCAD
D
4축 로터리
3개
#품명 / 사양수량구매처3D CAD
20
4축 로터리 헤드
K11-100 3jaw 척, 90:1 웜기어
1 AliExpress대체: 타오바오 (직구) GrabCAD
21
NEMA23 스테퍼 (A축)
3.0Nm 2상
1 AliExpress GrabCAD
22
심압대 MT2
MT2 테이퍼, 65mm 중심높이
1 AliExpress GrabCAD
E
모터 + 드라이버 + 전원
4개
#품명 / 사양수량구매처3D CAD
23
NEMA23 스테퍼 (XYZ)
3.0Nm 56mm 2상
3 AliExpress국내: 디바이스마트 Cults3D (SLDPRT+STL, Free)
24
DM556 드라이버
디지털 20~50V 5.6A 피크
4 AliExpress GrabCAD (118×76×35mm)
25
Mean Well RSP-750-48
48V 750W 메인 PSU
1 디바이스마트대체: 엘레파츠 (국내 정품) Mean Well 공식 (STEP, Direct DL)
26
Mean Well MDR-60-24
24V 60W DIN레일 보조 PSU
1 디바이스마트대체: 엘레파츠 Mean Well 공식 (STEP, Direct DL)
F
컨트롤러 + 전자부품
13개
#품명 / 사양수량구매처3D CAD
27
grblHAL 보드
STM32F446 또는 ESP32, 4축
1 AliExpress공식: Tindie / GitHub DIY ST.com (Nucleo F446RE STEP)
28
74HCT245 레벨시프터
3.3V→5V DM556 구동
1 디바이스마트 -
29
PWM→0-10V 변환 모듈
VFD AI1 RPM 제어
1 AliExpress -
30
NPN 근접센서 M12
NC 24V 리미트스위치
7 AliExpress국내: 디바이스마트 -
31
SSR 40A
쿨런트/미스트 M7/M8
2 AliExpress -
32
릴레이 모듈 24V
보조 출력
2 디바이스마트 -
33
비상정지 버튼
NC 접점 콘택터 연동
1 AliExpress -
34
콘택터
24V 코일, AC 메인 차단
1 AliExpress -
35
터미널 블록 + DIN레일
전장함 배선 정리
lot AliExpress국내: 디바이스마트 -
36
케이블 체인
15×30mm X+Y+Z축
3 AliExpress GrabCAD / igus 공식
37
배선
18AWG 차폐 10m + 신호선
lot AliExpress -
38
GX16 항공커넥터
모터/센서 착탈식
9 set AliExpress GrabCAD
39
기타
페라이트 코어, 퓨즈, 메인 스위치
lot 디바이스마트 -
G
공구 + 액세서리
12개
#품명 / 사양수량구매처3D CAD
40
CNC 바이스 QKG73
정밀 공작물 고정
1 AliExpress대체: 타오바오 GrabCAD
41
2날 카바이드 엔드밀
∅2, 3, 4, 6mm
set AliExpress -
42
볼노즈 엔드밀
∅2, 3, 4mm 3D 곡면
set AliExpress -
43
V-bit 세트
30° / 60° / 90°
set AliExpress -
44
드릴 비트 세트
1~6mm 카바이드
set AliExpress -
45
다이얼 인디케이터
0.01mm + 마그네틱 베이스
1 AliExpress정밀도 중요: 미쓰토요 추천 -
46
에지 파인더
기계식 원점 설정
1 AliExpress -
47
자동 툴세터
공구 길이 프로빙 G38.x
1 AliExpress -
48
안전안경
절삭유/칩 방호
1 쿠팡 -
49
웨이오일 + 그리스
ISO 68 웨이오일, 리튬 그리스
set 쿠팡 -
50
MQL 미스트 시스템
최소량윤활 에어+오일 분무
1 AliExpress -
51
패럴럴 바 세트
정밀 높이맞춤
set AliExpress -

3D CAD Direct Downloads

GrabCAD 검색 팁: grabcad.com 무료 계정 가입 후 HGR20, HGH20CA, SFU1605, BK12, BF12, DM556 등을 검색하면 대부분 STEP/IGES 파일을 다운로드할 수 있습니다. HIWIN 공식 사이트(hiwin.com)에서도 HG 시리즈 CAD 데이터를 무료 제공합니다.

Procurement Strategy — 구매 전략

AliExpress 일괄 구매 (1차 추천)
리니어 레일, 볼스크류, 모터, 드라이버, 스핀들+VFD 세트, 로터리 헤드 등 기구부/구동부의 70% 이상을 AliExpress에서 구매 가능합니다. 배송 2~3주 소요. "CNC milling kit" 세트 판매도 있으나 사양이 맞지 않을 수 있으므로 개별 구매 추천.
국내 구매 (품질/AS 우선)
디바이스마트 / 엘레파츠: Mean Well PSU, 전자부품, 센서, 릴레이
미스미(MISUMI): 다웰핀, 볼트류, 정밀 기계 부품 (MOQ 1개부터)
나사왕: 볼트/나사/와셔 대량 구매
쿠팡: 소모품, 안전장비, 실리콘 튜브, 오일/그리스
알루미늄 프레임 (특수)
P1~P9 알루미늄 플레이트는 국내 알루미늄 전문 업체에서 6061-T6 판재를 주문 절단합니다. 김해알루미늄, 알루미늄119 등에서 도면 보내면 CNC 절단 + 홀 가공 서비스 제공.
🔒

Restricted Section

BOM 및 예산 정보는 비공개입니다.

📄 전체 부품 목록 (Parts List) →

개발 로드맵

부품 조달부터 첫 가공까지의 마일스톤.

Phase 1
부품 조달 + BOM 확정
AliExpress 주문 (2~3주 배송). 알루미늄 플레이트 국내 절단 발주. 리니어 레일/볼스크류 세트 번들 주문.
Phase 2
프레임 가공 + 조립
플레이트 면삭, 볼트홀/다웰핀홀 가공. 베이스 → 컬럼 박스 → Z축 → 테이블 순차 조립.
Phase 3
전자부 + 펌웨어
DIN레일 전장함 조립. grblHAL 플래시 + 파라미터 설정. DM556 전류/마이크로스텝 세팅. 호밍 테스트.
Phase 4
캘리브레이션 + 첫 가공
트래밍 (다이얼 인디케이터). 알루미늄 테스트컷. 4축 로터리 정렬. 공구 길이 프로빙 매크로.
Phase 5
인클로저 + 최적화
폴리카보네이트 안전 인클로저. MQL 미스트 시스템. CNCjs 대시보드 커스텀. 운영 안정화.