NC 시뮬레이션으로 CNC가공 프로그램을 사전에 점검하다

한 업체가 균일한 품질을 위해 CNC 가공과 가공 프로그램에서 유연한 솔루션을 원했다. 이 업체는 NC 시뮬레이션을 통해 충돌을 줄이고 공구의 내구성도 늘릴 수 있었다.

린 고만(Lynn Gorman): 저널리스트, Gorman Communications, LLC 설립자.

어느 기업이든 머시닝 오류나 공구 충돌은 값비싼 결과를 초래하게 된다. 파손될 경우 부품에 대한 비용과 시간도 상당히 허비된다. Utley’s는 소비재 기업을 위한 포장 샘플을 제조하는 회사로 가공 과정에서 이 같은 오류를 배제하기 위해, Sprint Technologies의 Ncsimul을 사용하였다. 이 소프트웨어는 가공 프로그램을 검증하고 샘플이 균일한 품질을 갖도록 그리고 가공 계획에 대한 요건을 충족하도록 유지한다.

포장 프로토타입 및 고객 샘플 제작

Utley’s는 포장 샘플을 고객에게 신속하게 전달하기 위해 진보적인 기술에 지속적으로 투자하고 있다. Utley’s의 새로운 기계는 Ncsimul 기술을 통해 가공 프로세스로 인한 손상으로부터 보호하고 있다.

Utley’s는 프로토타입이나 샘플 제작과 관련된 서비스를 제공하는 회사이다. 뉴욕에 위치한 이 회사는 1945년에 조지 D. 어틀리 일림 켈러가 부모님 집에서 설립하였다. 세 세대에 지난 이 가족 기업은 현재 약 1,500 m²의 넓은 부지에서 40명의 직원들이 함께 일하고 있다. Utley’s는 다축 고속가공과 적층가공, 수공업 기술과 같은 다양한 가공 공정을 통해 미용산업이나 주류산업 그리고 그 밖의 다른 분야의 포장 프로토타입과 고객 샘플을 생산하고 있다. Utley’s도 다른 기업들과 마찬가지로 품질과 속도를 매우 중요하게 여기고 있다. 프로토타입은 정밀성과 미적 특성에 대한 고객의 요건을 충족해야 한다. 또한 시작 테스트를 위해서는 정해진 생산 시간을 충족해야 했다. 가공 중 발생하는 오류 상황도 결과적으로 시간과 비용을 초래하기 때문이다. Utley’s의 CNC 프로그래머인 안토니오스 카루스토스는 프로토타입을 제조하는 과정에서 가공시간 외에 다른 목적을 위한 시간도 전체 시간에 포함된다는 점을 명확히 하였다. 40 시간의 작업시간을 걸린 공작물에 손상이 생긴다면, 이는 공정을 새로 시작해야 한다는 의미이다. 즉, 추가적인 시간 손실을 초래하고 납품 계획을 수포로 만들 수 있다.

수많은 공구 경로와 기계 동작

안토니오스 카루스토스 프로그래머에 의하면 가공 마지막 단계에서 공구 경로와 기계 동작이 만나는 부분에 많은 문제가 발생한다고 한다. 광범위한 샘플을 바탕으로 복잡한 구조물을 성공적으로 만들 수 있지만, 지속적인 테이블 움직임으로 인해 공구가 부품을 손상시킬 수 있다. 예를 들면 테이블이 움직이거나 또는 테이블이 교체될 때에 공구가 부품을 건드릴 수 있다. 프로그래머 안토니오스 카루스토스는 프로그래밍된 수많은 공구와 기계 움직임이 하나의 CNC 프로그램에 모이고, 표준 CAM 소프트웨어의 검증이 과도하게 요청될 수 있다. 공구 경로가 개별적으로 분석되면 이 문제가 반드시 발생하는 것은 아니다. 몇몇 경우에는 검증 자체는 문제를 보이지 않지만 가공이 시작된 이후 예상치 못한 어려움이 발생할 수 있다.

CNC 프로그램 사전 시뮬레이션으로 오류를 근절하다

Utley’s는 CNC 가공 프로그램을 시뮬레이션과 검증 그리고 최적화하기 위해 Ncsimul Machine을 사용한다. Mastercam과 같은 CAM 소프트웨어 패키지와 직접 통신하여 조작이 편리하다.

Utley’s는 이러한 리스크를 최소화하기 위해 CNC 가공 플랫폼 Ncsimul Solutions에 속하는 시뮬레이션 Ncsimul Machine를 사용한다. Utley’s는 이를 이용하여 CNC 가공 프로그램을 시뮬레이션하고 검증하여 최적화한다. 특히 이 소프트웨어의 3D 그래프는 가공 충돌을 제거하는 문제를 지원한다. 반면 통합된 알고리즘과 프로세스에 기반한 노하우는 절삭 조건과 표준화를 최적화하는데, 이 소프트웨어는 다음 세 단계로 NC 프로그램을 검증한다.

■ 우선 코드 오류를 찾아 수정한다.

■ 충돌 위치를 확인하고 오류를 근절하기 위해 가공 프로세스를 시뮬레이션 한다.

■ NC 프로그램의 유효성을 입증한다

안토니오스 카루스토스에 따르면 Ncsimul Machine은 CAM 프로그램에 공구와 공작물을 들여와, 다양한 공구 경로와 가공 움직임에 대한 명령을 마스터 NC 프로그램에 통합한다. 이 소프트웨어는 여러 가지 과제를 하나의 큰 프로그램에 통합하고, 기계에서 어떻게 돌아가는지 보여주며, 코드를 점검하고 문제점을 화면에 붉은색으로 표시한다. 그리고 선택한 공구도 가공 목표에 공구 길이가 맞는지를 확인할 수 있다.

Ncsimul은 CAM 소프트웨어와 직접 통신하는데, 이때 Utley’s는 가공 목표의 80%를 Mastercam과 직접 통신한다. 프로그래머가 공구와 프로그램만 선택하면, Ncsimul에 자동으로 로드 된다. „소요 시간이 짧고, 새로운 공구나 자재를 고안할 필요도 없습니다. 이 소프트웨어는 모든 것을 유연하게 들여올 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다.“(안토니오스 카루스토스) 이 소프트웨어는 프로그램을 스크린샷을 통해 개별적으로 기록하고. 따라서 기록과 업데이트가 매우 수월하다. 또한 Ncsimul은 검사와 품질 점검에 이용할 수 있는 설계 데이터를 제공한다.

NCSIMUL은 새로운 CNC 머신을 위한 모든 프로그램을 테스트하는 것을 목표로 한다

충돌 방지를 위한 Ncsimul Machine 기술은 기계의 내구성에도 큰 영향을 미친다. Utley’s는 현재 두 대의 Hurco-CNC 밀링 커터와 세 대의 Haas-CNC 밀링 커터를 보유하고 있다. 여기에 20,000min-1의 Okuma-CNC 장비도 설치하였다. „우리는 고객에게 부품을 신속하게 제공하기 위해 CNC 장비에 몇 가지 중요한 투자를 하였습니다. 작업 대부분을 Okuma 장비에서 진행할 예정인데, Ncsimul이 새로운 장비의 모든 프로그램을 테스트할 것입니다. 비용면에서 상당부분을 투자했기 때문에 이 기계에 어떠한 손상도 피하고 싶습니다. 우리는 Ncsimul를 통해 모든 것이 제대로 잘 돌아가는 것이 목적입니다.“

현재 Utley’s의 공작기계는 대부분 4축 모드이지만 앞으로는 5축 기술을 사용할 계획이다. „우리는 기술의 범위에서 적절한 시뮬레이션을 위해 계속 Ncsimul을 사용할 것입니다.“(안토니오스 카루스토스) Utley’s는 이 소프트웨어에 대단히 만족하고 있다. „우리는 오랫동안 사고가 없었습니다. 정말 고맙게 생각하고 있습니다. Ncsimul Machine을 도입한 것은 정말 성공적인 결과를 가져왔습니다.“(안토니오스 카루스토스)

CNC 가공 프로그램을 사전에 점검하면 사고를 예방할 수 있다.

Stefanie Michel, C-Technik