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[기술특집]5축 공작기계를 이용한 고능률 가공

입력 : 2020.01.14 11:58

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[첨단 헬로티]


아지사카 마사히로 (𩷲坂 昌廣)   ㈜NTT데이터엔지니어링시스템즈


1. 서론


동사는 금형가공에서 생산성 향상을 목적으로 오키나와 매뉴팩처링 래버러토리(오키나와 래버러토리)를 설립, 일반 사단법인 제조 네트워크 오키나와와 협업해서 기술 개발을 하고 있다.


오키나와 래버의 강점은 현장의 생생한 목소리를 직접 듣고, 실제로 가공을 해 공구의 휨이나 채터링 등의 물리 현상과 가공면의 품질을 확인하고 CAM의 기능에 반영할 수 있는 점이다.

 

지금까지 대응한 Manufacturing-Space 및 Space-E에서의 기술 개발은 3축에서 5축가공에 의한 공정 최적화 및 분할가공, 4축․5축가공 기능이다. 이 글은 5축 공작기계를 이용한 가공면의 고품위화 및 CAM 기능의 자동화를 목적으로 한 지금까지의 대응을 소개한다.


2. 지금까지의 대응


(1) C축의 급격한 회전 억제 기능


C축의 급격한 회전 억제 기능은 리드각을 스무징하는 기능이다(그림 1). 모델에 대해 공구를 법선 방향으로 기울려서 가능하면, 곡률이 작은 부위에서는 C축이 급격하게 회전하기 때문에 가공면에 뜯김이 발생한다. 스무징 처리를 함으로써 C축의 급격한 회전이 억제되고, 가공면의 품질을 향상시킬 수 있다(그림 2).

 


(2) 경로 5축 변환 기능 (5축 황삭 기능)


경로 5축 변환 기능은 3축 경로를 5축 경로로 변환하는 기능이다. 기본 경로가 3축이기 때문에 언더부는 가공할 수 없지만, 3축 경로를 대상으로 함으로써 잔삭 스톡을 고려한 5축 황삭의 경로를 간이 조작으로 작성할 수 있다(그림 3).

 


(3) 동시 5축 황삭 기능


동시 5축 황삭 기능은 전공정의 스톡을 고려해 언더컷부에도 경로를 생성하는 기능이다. 황삭 공정에서 5축가공을 이용해 효율적인 가공이 가능해진다(그림 4).


(4) 5축 분할가공(다듬질) 기능


5축 분할가공(다듬질) 기능은 홀더 간섭을 고려해 공구 돌출 길이가 최단이 되는 분할 각도를 자동 산출하는 기능이다(그림 5). 지금까지는 오퍼레이터가 경험이나 감으로 설정하고 있던 분할 방향을 시스템이 자동 설정하기 때문에 홀더 간섭의 리스크를 회피해 경로 작성 시간을 단축할 수 있다.


또한 최단 공구 돌출 길이로 가공할 수 있기 때문에 공구의 휨이나 채터링을 최소한으로 억제할 수 있고, 가공 정도 및 가공면의 품질을 향상시킬 수 있다(그림 6).

 


(5) 이형 공구 대응


이형 공구 대응은 배럴, 렌즈 공구에 대응한 경로를 작성하는 기능이다. 배럴, 테이퍼 배럴, 렌즈, 오벌 등의 공구 종류에 대응하고 있다(그림 7). 큰 피치로 가공할 수 있기 때문에 가공 시간을 절감할 수 있다(그림 8). 공구의 접촉점(그림 9)를 이용시킴으로써 날끝 전체를 사용해 공구의 마모를 고려한 경로를 작성할 수 있다.

 


(6) 5축 분할(황삭) 기능


5축 분할(황삭) 기능은 복수 방향에서 자동으로 분할을 하고, 황삭의 경로를 작성하는 기능이다. 분할 방향을 시스템이 자동 산출하기 때문에 가공 데이터 작성 시간을 단축할 수 있다(그림 10, 그림 11).

 


공구 정보, 소재, 제품 형상을 입력함으로써 절삭 중의 스톡과 홀더의 간섭을 회피한 경로를 작성할 수 있다. 언더컷부가 없는 형상도 3축가공에서는 공구 돌출 길이가 길어지는 모델 형상을 짧은 공구 돌출 길이로 가공할 수 있다(그림 12).

 


3. 앞으로의 전개


현재 설계자의 의도를 반영한 다듬질 기능의 자동화, 간이조작화나 GPGPU를 사용한 고속화, 안정화에 대응하고 있다. 앞으로도 제조 현장의 효율화에 도움이 될 수 있도록 AI, IoT를 활용한 전자동화를 위해 기술 개발을 한다.


4. 맺음말


5축 공작기계를 이용한 CAM 기능의 효과적인 이용 방법에 대해서 오키나와 래버러토리의 대응을 소개했다. 동사는 앞으로도 Manufacturing-Space 및 Space-E가 고품위 제조 실현에 공헌할 수 있게 기술 개발에 대응해 갈 것이다.

/서재창 기자(prmoed@hellot.net)

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