현대위아의 9축 멀티태스킹 공작기계

기업들이 장기적으로 경쟁력을 유지하기 위해서는 지능형 장비 컨셉트에 기반한 자동화 방향으로 전환이 필요하다. 이에 관련하여 터닝 가공의 예시를 통해 Done-in-one 개념으로 유연성을 확보할 수 있는지 살펴보고자 한다.

마틴 드레어(Martin Dreher): Drehertec GmbH 설립자 및 이사

핵심 내용

인더스트리 4.0에 있어서 멀티태스킹 장비가 불가피한 이유:

– 미래의 지능형 공장은 장비의 신속한 변환을 전제로 한다.

– 멀티태스킹 장비를 통한 생산성 향상은 러프한 형상은 물론 복잡한 형상의 가공이 가능함을 의미한다.

– Done-in–one 개념을 통해 전체 생산시설의 생산성을 높일 수 있다.

– 무인 가공 트렌드에 엄청난 미래 잠재력이 숨어 있다.

최대의 생산성을 확보할 수 있는 기술적 진보를 이루고자 하는 것이 인더스트리 4.0을 가속화하는 주된 요인이다. 이러한 맥락에서 장기적 경쟁력을 갖추는 것이 최상위 목표이며, 국제 경쟁력 또한 이에 포함된다. 제조 기업들은 이러한 목표를 달성하기 위해, 새로운 요건에 맞춰 적응하고 경제적인 생산을 진행해야 한다. 사람은 주로 프로세스 모니터링을 하는 역할을 하며 생산의 이면으로 밀려나고, 생산은 지능형 생산시설에 의해 대체함으로써 결과적으로 인적 부담이 완화될 것이다. 이러한 맥락에서 인더스트리 4.0의 추세는 갈수록 지능형 장비 컨셉트의 자동화 방향으로 전환하고 있다. 이러한 접근을 통해서만 스마트팩토리의 범주가 요구하는 높은 유연성과 지속성, 기민성, 효율성에 생산설비가 부응할 수 있기 때문이다. 이와 관련하여 무인 생산 트렌드와 Done-in-one 컨셉트에 부합하는 혁신적인 자율 생산 CNC 공작기계가 터닝 가공 분야에서 결정적인 발전을 제시하며 산업의 기폭제 역할을 하고 있다.

현대위아 KM2600MTTS는 매거진이 전면에 설치되어 공구를 신속하게 교체할 수 있다.

트렌드가 수요를 결정한다

디지털화의 흐름에서 제조 기업들에게 가장 큰 도전 과제는 각각의 프로젝트들로부터 매출과 관련된 사업 전략을 도출하고, 이를 통해 품질과 효율성 그리고 생산성을 개선해야 한다는 것이다. 기업의 입장에서 인더스트리 4.0의 요건에 맞게 적응하는 것은 자체 공장의 디지털화뿐만이 아니라 상품 및 부가가치 창출의 사슬, 그리고 사업 모델의 연계를 위해 기술적, 조직적 전제조건을 마련해야 한다는 것이다. 이러한 배경에서 사고의 전환이 매우 중요하다. 이는 디지털화가 진행되는 모든 과정에서 시장 상황으로부터 새로운 도전과제가 따라올 수도 있기 때문이다. 절삭가공에 기반한 제조업 분야에서 도급 발주자는 지속적으로 변화하는 제품 라인을 단기간에 유연하게 생산할 수 있는 새로운 표준을 기대한다. 현재 제조업 트렌드는 단일 품목 대량 생산에서 다품목 소량 생산으로 전개되고 있다. 동시에 고객들은 가공 시간을 좀 더 단축하고 생산장비는 더욱 지속적으로 사용할 수 있기를 기대한다. 또한 결정적으로 발주자와 수주자 모두가 바라는 것은 생산량이 적을 때뿐만 아니라 많을 경우에도 초과 비용이 발생하지 않는 것이다. 이는 본질적으로 생산성의 저하가 없으면서 변화에 유연히 대응할 수 있는 설비를 요구하는 것으로 제조사들이 항상 직면하는 도전 과제이다. 하지만 장비의 재설정에 드는 시간 공수는 최대 산출량과 함께 요구되는 높은 유연성과 역설적인 관계에 놓여있다.

현대위아 KM2600MTTS는 밀헤드가 장착된 B축으로 터닝과 밀링을 동시에 수행할 수 있다.

9개의 축으로 생산성 증대

공작물이나 공구가 장착되어 CNC 제어기에 의해 동시에 움직일 수 있는 축의 수가 많아질수록 가공 과정에서 자유도가 증대된다. 이러한 시스템이 선호되는 이유는 복잡한 부품을 가공할 수 있기 때문이다. 그 가운데 가장 널리 보급되어 있는 형태는 5축 시스템이다. 공작물의 정밀성에 대한 요구가 높아지면서, 의료 기술이나 항공 우주 분야에서는 9축까지 사용되기도 한다. 이런 맥락에서 기본적으로

• 가공물의 형상이 복잡할수록 5개 혹은 그 이상의 축을 가진 장비의 효율이 높아진다.

• 현대위아의 KM2600MTTS와 같은 9축 멀티태스킹 장비는 정밀도가 향상됨은 물론, 더 높은 강성으로 가공이 가능하므로 다양한 형상의 가공에 유리하다.

• 장비 내부에서 이루어지는 (복수 축의) 유기적 이송은 가공 프로세스에 긍정적으로 작용한다.

현대위아 KM2600MTTS의 3방향 Z 축 구조는 공구 스테이션과 제2 스핀들 간의 상호 간섭을 제거함으로써 원활한 이송을 가능하다. 하지만 장비 내부의 원활한 이송을 가능케 하는 것은 축 구조만이 아니다. 제어 시스템과 소프트웨어 역시 원활한 작동에 기여한다. 프로그래밍이 간단하고 그 수정이 용이한 KM2600MTTS의 크로스 Y 축은 높은 위치 정도 구현을 가능케 하며 이는 생산성 증대에 직접적으로 기여한다. 45° 경사로 설계된 디자인은 고강도의 공작물 및 공구를 강건히 고정할 뿐만 아니라 절삭유와 칩의 배출을 용이하게 한다.

다축 장비는 밀링 테이블이나 밀링 컴포넌트를 공정 동안 NC 제어를 통해 기울임으로써 공정 중에 일어날 수 있는 작업 사고를 예방할 뿐만 아니라, 공구 교합의 정밀도를 개선하고 수명 증대에도 기여한다. 또한 단 한 번의 클램핑으로 가공을 완료하고자 하는, 이른바 Done-in-one 가공 트렌드 역시 이러한 다축 장비의 사용을 선호하게 한다.

             Done-in-one 원리와 같은 혁신적인 개념은 생산자의 소량 양산품의 생산 수익성을 보장할 뿐만 아니라 전체 생산 시설의 생산성을 증대시켜 생산자가 경쟁력을 유지할 수 있게 한다. 사용자는 Done-in-one 원리를 활용하여 많은 시간이 소요되는 장비의 리셋 과정 없이 단 한 번의 공정으로 완성된 부품을 얻을 수 있다. 이러한 생산공정은 가공 수단의 효율적인 배치에 의해 더욱 유효해진다. 그 일례로 현대위아 멀티태스킹 장비 KM2600MTTS는 전면에 매거진을 설치하여 공구의 신속한 교체가 가능한 특징을 가지고 있다. 체인 드라이브를 적용한 이 매거진은 표준 36개의 공구를 수용하고 옵션으로 최대 72개까지 확장이 가능하다. 멀티태스킹 장비는 전체 가공 프로세스가 원 소재에서 마무리 공정까지 연계되는 특징으로 요약되며, 이로 인해 최소한의 공간에서 선삭과 자동화가 가능해짐으로써, 나날이 증대하는 무인화 가공에 대한 요건에 부응한다. 지속적으로 복잡해지는 공작물의 형상에 의해 비용이 상승하고 범용성 머시닝센터에 대한 수요가 꾸준히 늘고 있다. 이러한 경우, 특히 선삭, 보링, 밀링과 같은 절삭가공의 주요한 공정이 하나의 장비 컨셉트에 결합되어 있는 멀티태스킹 장비가 해결책이 된다. 예를 들어 밀헤드가 장착된 B 축을 가지는 현대위아 KM2600MTTS의 경우 터닝과 밀링 공정을 동시에 수행할 수 있으며, 하부에 장착된 터렛을 이용하여 복잡한 형상을 빠르고 정확하게 가공할 수 있는데, 고성능 서보 모터 2기가 장착된 하부 터렛은 밀헤드의 수명과 정밀도를 보장한다. 이와 같이 모든 공정이 단일 장비에서 이루어져 가공 프로세스의 오퍼레이팅에 필요한 공수가 줄고 또한 작업자의 주변 환경 역시 최적화될 수 있다.

싸이클 타임의 단축과 설비 투자 및 운영비용의 절감은 이러한 기술이 가지는 긍정적인 부가 효과이며, 이에 따라 생산과 관리 측면에서 이윤이 창출됨으로써 인더스트리 4.0에서 요구되는 혁신을 마련할 수 있다.

장비는 생산성에 지장을 주지 않게 신속히 변환될 수 있어야 한다.