복잡한 가공을 두려워하지 말자

점점 복잡해지고 점점 빨라지는 공작기계는 CAM 제조사에게도 이에 상응하는 대응을 요구하고 있다. 공작기계를 최대한 빠르게 이용할 수 있는 프로그램을 갖추는 것이 그 목적이다. 그에 따른 CAM 시스템이 일련의 새로운 기능을 보여준다.

칼 오버만(Karl Obermann): 프리랜서 저널리스트

최근 몇 년 동안 새로운 많은 기능들이 다양한 CAM 시스템에 통합되었다. 이 모든 기능은 대체적으로 NC 프로그램을 이용하여 공작기계의 가동률을 높이는 데에 사용된다. 하지만 이를 이용하여 시스템 조작을 단순화하고 가속화할 수 있다. 또한 무엇보다 중요한 것은 안전한 가공이다. 이 세 개의 핵심 요소는 결국 시간과 경비를 절감한다는 목표에 의한 것이다.

최근에 Open Mind가 포괄적인 가상기계 컨트롤을 위한 시스템을 출시했다. 이 시뮬레이션 솔루션은 NC 데이터를 이용하여 기계의 완벽한 가상 이미지를 생성한다. 제조사에 따르면 이를 통해 지금까지 도달하지 못했던 깊이의 프로세스 컨트롤이 가능해졌다. 네트워킹과 실제 프로세스의 가상 이미지를 통해 기계를 작동하기 전에 가공작업을 미리 평가하고 점검, 최적화한다. 시뮬레이션 모듈 센터, 옵티마이저, 커넥티드 머시닝으로 CAM-Suite Hypermill과 공작기계의 협력이 결정적으로 강화된다. 이 솔루션의 중심에는 최첨단 포스트프로세서를 기반으로 하는 하이퍼밀 가상 머시닝 센터가 있다. 이 가상 머시닝 센터는 포스트프로세싱 후 NC 코드를 기반으로 다양한 시뮬레이션과 분석 방법을 제공한다. 옵티마이저는 다축 가공을 위해 다양한 공구위치 선택 시 최상의 솔루션을 자동으로 찾는 모듈이다. 커넥티드 머시닝 확장으로 프로그램 작성과 프로그램 실행 사이에 최적의 정보교환을 위해 공작기계와 CAM 워크스테이션을 양방향으로 네트워킹할 수 있다.

정삭은 특수한 원형 밀링커터를 이용하여 이전보다 훨씬 빠르게 이루어질 수 있다.

딥홀 드릴링은 쉬운 작업이 아니다. Tebis는 R4 버전 4에서 이 문제에서 더욱 주의를 기울여 CAM 분야에서 자동화된 계산과 가공을 지원하는 데에 중점을 두었다. 딥홀 드릴링을 위해서는 필요한 회전속도, 피드, 냉각 유형, 깊이 구간을 갖는 확장된 절삭값 세트의 새로운 공구 유형이 있다. 이 값은 각각의 공구에 맞추어 별도로 관리한다. 이러한 공구 유형에 맞추어 스레딩, 홀 관통 또는 가속 램프 등 딥홀 드릴링의 특수 요건을 관리하는 새로운 가공 기능이 있다. 구성품에 저장된 드릴링 정보를 기반으로 자동화된 딥홀 드릴링이 단순화할 수 있다.

섬유 강화 플라스틱은 특수한 경우이다

섬유강화플라스틱은 일반적으로 금속처럼 가공할 수 없다. 가공 과정에서 실타래처럼 뜯기기도 하고, 가공 지점에서 발생한 열로 박리현상이 일어나기도 한다. 이 두 현상을 항상 고려해야 한다. 이런 문제를 해결할 수 있는 특수공구가 등장하였지만 CAM 시스템에서 적합한 소프트웨어 루틴을 이용해야만 그 효과를 제대로 발휘할 수 있다.

섬유강화플라스틱을 가공하기 위해서는 특수공구도 필요하지만 이에 못지않게 CAM 루틴도 중요하다.

Emuge-Franken의 Franken Fiber-Cut 제품 라인의 밀링 커터는 섬유강화플라스틱에 버가 생기지 않고 뜯기지 않도록 가공할 수 있으며, 다양한 기어 유형, 비틀림 각도, 코팅 유형을 다양하게 사용할 수 있다. Fiber-Cut은 섬유강화플라스틱 가공을 상징적인 공구이다. 이 플라스틱은 CRP(플라스틱 섬유), GRP(유리 섬유) ARP(아라미드 섬유)와 결합하여 밀링 공구에 특수한 요건을 제시한다. CRP와 GRP의 황삭가공에 직경 4 ~ 20mm의 ZR 코팅 밀링 커터를 사용한다. 다양한 형상과 기어 유형과 연동하여 그루브, 포켓 가공, 연속 윤곽에 이용할 수 있다.

하향 절삭 밀링: 고전적 절삭법

하향 절삭가공과 특수공구 생성을 통해 부품 황삭을 가속화할 수 있다. 2017년 박람회에서는 Solidcam이 자사 시스템 I-Machining이 실행할 수 있는 기능을 선보였다. 사용자는 테크놀로지 마법사를 이용하여 가공의 한계 조건만 입력하면 된다. NC 프로그램이 자동으로 생성되고, 이때 생성되는 공구 경로, 절삭 압력각, 절삭 속도 최적화를 통해 더욱 빠르고 깊게 밀링 작업을 수행한다.

일련의 사례가 보여주듯이 이러한 기능은 공구 제조사에게도 유용하다. Odenwälder Kunststoffwerke Gehäusesysteme사도 공구 엔지니어링에서 성형부품 가공시간을 30% 정도 줄일 수 있었다. 라이브 시뮬레이션에서 공구 부분의 공동부 밀링을 선보였다. 커터 헤드를 이용하는 종래의 가공은 3시간이 걸렸지만, I-Machining으로 동일한 가공을 8분 만에 완료할 수 있었다. 생산 시간이 환상적으로 줄어들었다. 특히 긍정적인 일련의 2차 효과도 있다. 개별 사례에서는 현장 라이브 시뮬레이션에서 보여주었던 바와 같이 훨씬 더 높은 효과를 확인할 수 있다.

원뿔형 배럴 커터를 이용한 빠른 정삭

하향 절삭에서 빠른 황삭은 어느 정도 확립되었지만, 원뿔형 배럴커터라고 하는 원형 밀링커터를 이용한 정삭은 아직 초기단계에 머물러 있다. 빠르게 정삭하면서 동시에 미세한 표면을 원한다면, 250 ~ 500mm 또는 1,500mm까지 매우 큰 공구 직경이 필요하다. 하지만 이러한 밀링 커터는 더 이상 클램핑할 수 없어 큰 비용이 든다. 1000 밀링커터 또는 1500 밀링커터 세그먼트만이 12 또는 16 또는 다른 엔드 밀링 커터에서 접촉 연삭할 수 있다. CAM 제조사 Open Mind와 공구 제조사 Emuge-Franken이 선구적인 일을 하였다. Open Mind는 앞서 언급한 공구를 „5축 접평면 정삭“ 전략과 조합한 것이 결정적이었고, 생산시간을 90%까지 줄일 수 있다. 트랙 간격이 6 ~ 8mm일 수 있다.

적층 가공과 공제 가공의 혼합

Vericut의 적층모듈은 적층가공뿐만 아니라 전통적인 CNC가공도 시뮬레이션할 수 있다.

Vericut의 새로운 적층모듈은 순서에 상관없이 적층가공뿐만 아니라 CNC가공도 시뮬레이션할 수 있다. 두 영역의 시뮬레이션은 적층방법을 통합했을 때에 발생할 수 있는 문제를 보여준다. Vericut에 따르면 프로그래머는 한 번의 클릭으로 오류 원인을 빠르게 확인하고 시간을 줄일 수 있다. 또 다른 적층 특성은 실제적인 레이저 오버레이 용접과 상세한 재료구조 그리고 기계와 적층되는 재료 사이의 충돌감지이다.

Esprit Additive Suite는 특별히 적층가공법의 프로그래밍, 최적화, 시뮬레이션을 간단히 하기 위해 개발되었다. 이 시스템은 레이저 분말 적층법, 3D 분말 상자법 그리고 공제 제조에 적합하다. 이 패키지로 시간이 많이 걸리는 적층가공을 몇 가지 간단한 단계로 나눌 수 있다. 최적화된 작업 파일은 소프트웨어로 작성하고 모든 작업단계는 빈틈없이 제어할 수 있다. 소프트웨어는 레이저 분말 적층 프로세스에도 사용할 수 있으며 3D 분말 상자 프로세스에도 사용할 수 있다. 2018년 중반에 최종 사용자에게 이 시스템이 제공될 것으로 예상된다.