빠른 속도 높은 정확도

밀링 작업의 고속가공에서 정밀한 결과물을 얻으려면 정밀한 기계만 필요한 것이 아니다. 컨트롤러도 매시브 포밍 프로세스와 정확한 공구로 제작해야 높은 표면 조도를 달성할 수 있다.

프랑크 무트만: Dr. Johannes Heidenhain GmbH

감수: 하이덴하인 코리아 기술지원부 이창준 대리

자동차 제작 중 크랭크 샤프트나 기어 부품과 같이 강력한 힘을 전달하는 부품은 대부분 매시브 성형 부품이다. 이 부품들은 낙하 단조나 압출과 같은 방법으로 제조하여 역동적인 부하를 견딜 수 있도록 내구성과 강도를 얻는다. 경량 구조 트렌드로 인해 매시브 성형의 중요성도 점차 커지고 있다. 따라서 매시브 성형도 정밀도와 표면 조도와 관련하여 성형 머신에 까다로운 요건이 제시된다. “빠른 속도에서 높은 정확도를 실현해야 하는 것은 매우 어려운 과제입니다.“(만프레드 도데러, Hirschvogel Werkzeugbau의 HSC 밀링 매니저) 경화된 특수강 재질의 공구에 형태를 만드는 것과 관련하여 요건이 지속적으로 까다로워지고 있다. 이러한 공구들은 성형 시 1,200°C 정도의 고온에 노출되고, 충격 부하를 견뎌야 하는데, 이때 형태를 정확하게 만들어야 하며 표면 오류는 허용되지 않는다.

 

기계를 정밀하게 운전할 수 있으려면, 기계에 맞게 조율된 컨트롤 시스템이 필요하다.
기계를 정밀하게 운전할 수 있으려면, 기계에 맞게 조율된 컨트롤 시스템이 필요하다.

빠른 속도가 문제이다

Heidenhain의 TNC 컨트롤 시스템을 채용한 GF MachiningSolutions의 가공기
Heidenhain의 TNC 컨트롤 시스템을 채용한 GF MachiningSolutions의 가공기

Hirschvogel 공구 제작사에서는 HSC(High-Speed-Cutting) 밀링 시에 GF Machining Solutions의 HSM 가공 기를 사용한다. 이 가공기는 역동성이 큰 경우에도 높은 강성을 유지한다. 이 기계는 제품의 경도가 계속 높아지고 있음에도(Hirschvogel에서는 최대 66HRC를 밀링하기도 함) Heidenhain의 TNC 컨트롤러의 정확한 모션 가이드와 연동하여 탁월한 표면 조도를 유지하고 있다.

Hirschvogel Automotive Group은 전 세계에 공장을 두고 있는 가장 큰 자동차 부품업체 가운데 하나이다. 자체적인 기술로 기능, 강도, 크기 면에서 모든 부품을 최적화하였고,매스 성형법에서 쌓은 풍부한 노하우로 새로운 개발을 고려하고, 제조 방법들을 조합하여 사용하는 것에 능숙하다. Hirschvogel는 부품을 대량으로 경제적으로 제조하고 있는데,이 성형법은 부품 디자인이 적절하다는 전제 하에서 경량 구조 측면에서, 무게 면에서 절감 잠재력이 크다.

배치 크기 1 ~ 10(다양한 부품)을 신속하게 가공할 경우 팔레트 체인저를 이용하면 프로세싱 타임을 단축할 수 있다.
배치 크기 1 ~ 10(다양한 부품)을 신속하게 가공할 경우 팔레트 체인저를 이용하면 프로세싱 타임을 단축할 수 있다.

금형 품질이 공작물 품질을 결정하다

“우리는 밀링작업에 통상 Heidenhain 컨트롤러를 사용합니다. 따라서 우리는 매우 자유롭습니다.“(랄프 슈람메, Hirschvogel Werkzeugbau 생산 매니저) 항상 동일한 컨트롤러를 사용하므로 작업하는 것이 정말 간단하다. TNC는 언제나 정확하고 (가공 작업에 따라) 특히 빠르다.

Hirschvogel은 GF Machining Solutions이 Heidenhain 사이클 32을 확장한 Operator Support System(OSS)를 사용한다. 따라서 기계 조작자는 자신에게 필요한 대로 정확하게 또는 더 빠르게 기계 거동을 조정한다. 이때 Heidenhain의 Dynamic Precision 기능 패키지에 속한 CTC와 AVD 기능을 이용하는데, 이 기능들은 기계의 동적 오차를 줄여준다.

 

매시브 성형법은 Hirschvogel AutomotiveGroup의 전문 기술이다.
매시브 성형법은 Hirschvogel AutomotiveGroup의 전문 기술이다.

프로세싱 타임이 짧은 작은 배치

낙하 단조 공구는 표면에 오류가 발생하지 않도록 최대한 정밀하게 제작해야 한다.
낙하 단조 공구는 표면에 오류가 발생하지 않도록 최대한 정밀하게 제작해야 한다.

Hirschvogel-Werkzeugbau에서는 배치 크기 1부터 10까지(다양한 크기)가 전형적이다. 그리고 이것이 풀어야 할 과제이다. 비용과 시간적 압박으로 인해 셋업 시간을 최소화해야 했다. Hirchvogel의 공구 제조 매니저인 게오르크 게블러의 말이다. “우리는 새로운 부품을 2주~ 5주 만에 완성해야 합니다. 즉 프로세싱 타임을 훨씬 줄여야 한다는 말입니다.” 여기에 GF Machning Solutions의 팔레트 교체 시스템이 한 몫을 담당했다. 조작자는 이 콤팩트하고 집적된 자동화 솔루션으로 기계 밖에서 그 다음 부품을 영점 클램핑 고정할 수 있다. 이 팔레트 체인저는최대 20개의 공작물을 잡을 수 있고 자체적인 접근로를 이용하여 로딩도 쉽다. Heidenhain의 TNC 컨트롤러가 조작자 친화적이어서, 처리해야 할 주문표를 한 눈에 확인할 수 있다.

무인 근무조 시간을 메우는 것이 Hirschvogel에게는 어려운 일이었다. 전형적인 가공 작업에 긴 시간이 필요한 것이 아니기 때문이다. 6시부터 14시까지 그리고 18시부터 2시까지 각각 네 시간의 뜨는, 2 교대근무 시스템을 구상한 아이디어로 해법을 찾아냈다. “우리는 팔레트 체인저를 이용하여 사람이 없는 4시간을 잘 활용할 수 있게 되었습니다.물론 주말에는 큰 주문을 중지합니다.“(돈데러)

“우리는 GF의 팔레트 체인저를 통해 매우 잘 해내고 있다고 생각합니다. 이 팔레트 체인저는 우리의 요건에 완전히 충족하고 있습니다.“(랄프 슈람메) 컨트롤러 제조사 Heidenhain이 Hirschvogel을 적극적으로 지원하고 있기 때문에 고객별 솔루션도 가능하다. Hischvogel의 공구 제작의 경우 사이클 구조를 작성할 수 있는 Heidenhain의 소프트웨어인 Cycledesign을 이용하여 이동 범위 제한을 위한 자체 특수 사이클을 만들었다. 원하는 경우 자체적인 소프트키도 정의할 수 있다.