pL LEHMANN 로터리 테이블로 업그레이드하는 방법

Wackershauser und Fauth는 pL LEHMANN의 3축 POS 가공 센터와 2축 로터리 테이블을 결합하여 유연성과 생산성 사이에서 균형 있고 비용 효율적인 솔루션을 개발하였다.

일반적으로 하청 업체는 다음에 무엇을 생산할지 미리 알 수 없다는 딜레마를 빠지기 쉽다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 장비의 유연성이 매우 중요하며, 낮은 비용으로 생산성을 높일 수 있어야 한다. 하지만 유연성과 생산성은 서로 상충되는 부분이 많다.  독일 남서부 카를스루에 노이로트에 있는 Wackershauser und Fauth GmbH의 이사인 알렉산더 파우트(Alexander Fauth)는 이러한 상황을 잘 이해하고 있다. 그는 2013년 회사가 진행하는 프로젝트에서 해당 투자가 기술적, 경제적 요건을 충족하는지 점검해야 했다. 같은 시기에 회사 대표인 칼 플라이츠(Karl Flaiz)의 지원으로 기술적 경제 분야에 교육을 받았다.

칼 플라이츠 대표는 일 년 전 새로운 가공 센터를 매입하였을 당시, 공구 기계 관련 공인된 공급업체와 가장 먼저 연락을 취하였다. 이 업체는 전 세계에서 가장 큰 제조업체이고 많은 제품 포트폴리오를 보유하고 있음에도 불구하고, 적합한 솔루션이 없거나 고가인 경우가 많았다. 이러한 상황에 고민하던 칼 플라이츠의 책상에 눈길을 끄는 잡지가 있었다. 레히베르크하우젠(Rechberghausen)에 있는 제조업체의 광고였다. 꾸미지 않은 실제 기계 모습이었지만 뭔가 끌리는 게 있어 자세히 알아볼 필요가 있었다.

강력한 제품을 갖춘 소형 기계업체

이를 위해 이사진과 실무진이 POS GmbH & Co. KG을 방문하였고 확신을 얻을 수 있었다. “수직 통합적 구조와 센터 구조에 깊은 감명을 받았습니다. 기계는 중량이 8톤에 달해 안정적인 구조를 가지고 있었습니다. 볼 스크류도 선형 롤러 가이드의 크기에 적합하였고, POS는 다른 동급의 기계의 30 mm 이하의 선형 가이드에 비해 45 mm를 적용하여, 장시간 사용에도 높은 정확도와 최소의 진동으로 높은 공구 수명을 보장하였다. 특히 POS는 솔루션을 제안하기 전 pL LEHMANN 2축 로터리 테이블 T1-520530 TAP3c가 포함된 POSmill CE 1000의 부품 범위를 고려하여 확신이 들었습니다.”라고 알렉산더 파우트는 당시를 회상했다. 이외에도 POS가 자체 제작에 Lehmann의 로터리 테이블을 적용하여 60가지의 POS/pL Lehmann 조합을 자세히 관찰할 수 있었다.

pL LEHMANN 로터리 테이블에 최대 10개의 바이스를 적용할 수 있다.

제안된 3+2 솔루션은 4축 솔루션이던 기존의 장비와 달리 많은 이점을 제공하였다. “2축 로터리 테이블이 있는 3축 기계는 실제로 5축 가공이 가능하고 전체 작업 테이블을 큰 부품을 위한 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 또한 5축 가공이 가능하기 때문에 지속적으로 이익을 얻을 수 있습니다.”라고 알렉산더 파우트는 설명하였다.

경험으로 증명된 생산성 향상

장착된 로터리 테이블의 장력으로 짧은 저진동 공구를 사용할 수 있다.

“우리의 가장 큰 고객 가운데 하나인 Bruker Corporation는 X-선 분광기와 X-선 회절의 계기 분석 분야에서 선도 기업입니다. 우리는 이 고객을 위해 1,500개 이상의 다양한 부품과 서로 다른 43개의 미러 홀더를 생산하고 있습니다. 이 부품은 예전부터 생산했던 부품이기에 POS/Lehmann 솔루션 이전과 이후를 비교하면 생산성이 크게 향상된 것을 확인할 수 있습니다.”라고 알렉산더는 강조하였다. “우리는 가공 시간을 단축하였을 뿐 아니라 이전에 공급업체에 제시했던 사양들을 합리적인 가격으로 제작할 수 있습니다. 또한 작업자는 이물질 제거와 품질 보증과 같은 다른 작업에 시간을 투입할 수 있어 유리합니다. 한 번의 세팅으로 전체 가공이 이루어지기 때문에 부품을 여러 번 장착하거나 압력을 다시 가할 필요가 없습니다.”라고 칼 플라이츠 은 덧붙였다.

“하지만 이것이 전부가 아닙니다. LEHMANN 로터리 테이블은 자체 제작한 영점 클램핑 시스템을 통해 최대 10개의 바이스를 적용할 수 있습니다. 추가적인 교체 시간이 필요 없어 시리즈 생산에서 유연하게 사용할 수 있습니다. 여러 부품을 사용하는 3축 모드에서 작업할 경우 실제 가동 시간이 증가하여 무인 작동 비율이 늘어납니다.” 알렉산더 파우트는 “이 솔루션을 채택하는 것은 비용 면에서 중요합니다. 시간당 150유로(원화로 20만 원)와 높은 구동 비용이 발생하는 제조업체와는 달리 우수한 서비스도 제공받습니다. 우리는 실제 구동 거리와 시간당 69유로(원화로 9만 원)의 비용을 지불합니다.”라고 하였다. 현재 업체는 기존 기계에서 몇 번의 장력으로 가공한 부품을 POS에서 합리적으로 생산할 수 없는지를 검토하고 있다. 공작물 가공이 가능하면 작업자는 CAD/CAM 시스템에서 새로운 프로그램을 생성하여 중단 없이 지속적으로 생산하게 된다. 지금까지 확인한 부품 범위에서 순수 가공 시간은 평균 약 30% 감소하였고, 다른 부품에서는 훨씬 높은 절감 수준을 보였다.

3+2 컨셉트 확신

부품 범위와 관련하여 책임 담당자는 5축 가공의 기본 장점을 확인하였다. “향후에 밀링 머신 분야에서 해당 기술의 투자가 이루어질 것입니다. 그렇지 않겠습니까?” 이에 알렉산더 파우트는 부연 설명하였다. “순수 5축 기계와는 달리, 3+2축 가공 센터는 부품 가공에 큰 장점을 제공합니다. 예를 들면 로터리와 스위블 테이블에 충분한 공간이 있어 공작물을 위한 추가 클램핑을 설치할 수 있습니다. 이 외에도 공작물 접근이 더욱 쉬워집니다. 설치된 로터리 테이블에 클램핑하면 간섭 모서리가 현저히 낮아져, 길이가 짧고 진동이 적은 공구를 사용할 수 있고, 표면 품질과 공구 수명에 긍정적인 영향을 줍니다. 또한 3+2 솔루션은 저렴합니다. 우리는 현재 밀링 용량을 확장하기 위한 계획 단계에 있으며, POS와 Lehmann 조합은 최상의 선택입니다.”

성공적인 조합 3+2축: pL LEHMANN 로터리 테이블이 장착된 POSmill CE 1000은 Wackershauser und Fauth에서 다양한 부품과 많은 장점을 제공한다.

칼 플라이츠는 3+2 솔루션의 장점에 대해 다음과 같이 설명한다. “5축 기계가 공작물을 포함한 전체 기계 테이블을 가속 또는 제동하는 반면 설치된 단일 또는 2축 장치는 공작물이 있는 회전축만 이동하기 때문에 부피가 현저하게 감소합니다. 이론상 5축 동시 가공을 재현할 수 있지만 현재 범위에서는 불필요합니다. 멀티사이드 가공을 제공하는 이점에 주목하고 있습니다. 저는 이 솔루션에 만족합니다.”

박스 1

견고성과 안정성

POS mill CE 1000은 Heidenhain iTNC 530이나 새로운 TNC 640을 기본적으로 장착하고 1,000 x 600 x 600 mm (X, Y, Z) 이동 거리와 12’000 min-1에서 38 kW 출력을 제공한다. 피라미드 구조로 인해 기계의 하부 영역의 부피가 크기 때문에, 발생하는 모든 힘을 안전하게 흡수한다. 상부 영역은 기계 스탠드가 재구성되어 필요한 동적 성능을 제공한다. 중앙 윤활되는 6개의 큰 가이드 슈는 최상의 기하학적 정확도와 뛰어난 힘 흡수를 위한 이상적인 조건을 제공하여, 진동과 공진이 흡수되고 공구 수명을 크게 개선한다. POS는 모든 축에 전체 14개의 중앙 윤활 가이드 슈를 사용하여, 예비력이 높은 모든 가공력이 흡수된다. 가이드 슈의 캐리어 요소는 자체 볼과 고품질 롤러로 구성되어 높은 수준으로 힘 전달이 이루어진다.

박스 2

스위스 품질의 CNC 로터리 테이블

pL LEHMANN은 1960년 스위스 베라우(에멘탈, Bärau/Emmental)에서 제조업체로 설립하여 40년 이상 CNC 로터리 테이블을 개발 생산하고 있다. 고객에게 스위스 고품질과 혁신을 통해 추가 NC 축을 사용하는 옵션을 제공하여 생산성이 높은 가공 솔루션을 제공한다. 기업의 역사에서 2009년에 개발한 모듈식 구조인 500시리즈가 가장 눈에 띄는 부분이다. 2015년에 pL LEHMANN는 백래시 없이 사전 클램핑되는 PGD 기어를 출시하여 또 다른 이정표를 세웠다. 이 스위스 로터리 테이블 제조업체는 AMB 2018 박람회에서 600시리즈 CNC 로터리 테이블과 인더스트리 4.0과 디지털화된 생산을 위한 새 세대 blackBOX를 선보였다. 이 시리즈는 500시리즈와 대칭 디자인이 달라 기계의 좌측과 우측을 적응하지 않고 사용할 수 있다. 양쪽 모두 콤팩트한 구조를 가지고 있어 공간을 활용할 수 있다.