지난 4월 11일과 12일, 이틀간 강릉 한국생산기술연구원에서 DMG MORI ULTRASONIC 세미나가 성황리에 개최됐다. 수도권에서 한참을 벗어난 곳에서 개최한 세미나였지만, 예상을 뛰어넘는 많은 고객이 참관해 초음파 가공기술에 대한 국내 제조업계의 관심을 엿볼 수 있었다. 새로운 디자인과 기존 모델보다 더욱 향상된 기술력으로 다시 돌아온 ULTRASONIC 20 linear 2세대는 첨단 소재 가공에 뛰어난 성능을 발휘해 시장에서 주목을 받고 있다.

혁신적인 ULTRASONIC 가공 기술을 바탕으로, DMG MORI는 첨단 소재의 고정밀 5축가공 분야에 있어 세계적인 인지도를 유지하고 있다. 이번 세미나에서 새롭게 공개된 ULTRASONIC 20 linear 2세대는 옵션 선택 시 최대 60,000rpm의 스핀들 속도를 자랑하며, 더욱 강력해진 드라이브 모터와 작아진 소요 면적 등 여러 면에서 향상된 성능을 과시했다. 여기에 ULTRASONIC 전용 CELOS App을 장착하여 광학, 시계, 의료 분야 등 고정밀 몰드 가공이 요구되는 다양한 분야의 유저들로부터 많은 관심을 받았다.

▲ ULTRASONIC으로 가공된 부품으로 초음파 가공 기술에 대한 설명을

하고 있는 DMG MORI SAUER 소속의 Sales Director, Mr. Benedikt

Brocks와 DMG MORI KOREA 소속의 김중경 이사

가공부하 감소, 우수한 표면 조도, 더 길어진 툴 수명

ULTRASONIC 20 linear 2세대의 가장 두드러지는 기술 혁신으로 50,000rpm의 회전 속도와 한층 향상된 가공 성능을 자랑하는 ULTRASONIC 액추에이터, 완벽한 디지털 컨트롤이 가능한 초음파 발생기를 들 수 있다. 향상된 액추에이터 기술이 적용된 툴 홀더는 밀링 스핀들로도 자동 교체가 가능하며, 각각의 홀더에는 피에조 소자가 장착되어 있다. 이는 고주파(20~50kHz) 프로그램 컨트롤 유도 시스템을 통해 효율적으로 작동한다. 

이 때 툴은 회전과 동시에 NC 프로그램으로 정의된 일정한 진폭에 따라 세로방향으로 움직이며 가공 효율성을 극대화한다. ULTRASONIC의 이러한 독특한 가공 방식은 가공부하를 감소시킬 뿐 아니라 소재 제거율 및 툴 수명에도 매우 긍정적인 영향을 줌으로써 유저는 가공 정밀도를 비롯하여 비용 효율 측면에서도 괄목할만한 효과를 볼 수 있게 된다.

ULTRASONIC은 더 높은 수준의 소재 제거율과 툴 날 가공 정밀도를 실현하며, 글래스, 세라믹, 강옥, 복합 소재 및 카바이드와 같은 신소재 가공에 있어 가공부하를 최대 40% 감소시키는 효과를 가져다준다. 또한 ULTRASONIC 진동 방식은 절삭날의 더욱 효율적인 냉각 효과를 야기하며 가공 공간에서의 칩 배출을 최적화하여 향상된 툴 수명과 동시에 최대 Ra‹0.1µm 수준의 표면 조도를 가능하게 한다. ULTRASONIC 20 linear 2세대는 첨단 소재의 효율적인 그라인딩과 고속 가공이 하나의 기계에서 사용 가능하도록 설계됐으며, 동시에 다양한 종류의 소재를 가공할 수 있는 첨단 설비로 주목받고 있다.

가공 프로세스의 효율성 극대화하는 ULTRASONIC 기술

액추에이터와 툴에 가장 적합한 ULTRASONIC 프리퀀시를 자동으로 인식하는 ULTRASONIC 20 linear 2세대의 UPD(ULTRASONIC Parameter Detection)로 더욱 넓은 범위의 프로세스 컨트롤이 가능해졌다. UAT(ULTRA-SONIC Auto Tuning)는 프리퀀시 리스폰스를 자동으로 추적하고 가공부하로 야기되는 ULTRASONIC 진동 댐핑과 같은 외부 요인으로 인한 손실을 보상한다. 이는 결론적으로 NC 프로그램으로 정의되거나 세팅된 진폭의 지속적인 컨트롤을 가능하게 하여, 유저로 하여금 가공 프로세스의 효율성을 극대화하고 사이클 타임을 최소화할 수 있도록 해준다. 

▲ ULTRASONIC 20 linear 2세대의 가장 결정적인 기술 혁신으로, 가공

효과를 극대화한 디지털 컨트롤 초음파 발생기와 향상된 가공 성능의

ULTRASONIC 액추에이터를 꼽을 수 있다

3.5 m²의 작은 공간에서 이루어지는 안정적인 5축가공

ULTRASONIC 20 linear 2세대는 초음파 가공에서 요구되는 높은 수준의 정밀도를 실현하기 위해 오랜 시간 안정된 가공이 가능한 갠트리 디자인을 채택했다. Y축에 내장된 이중 드라이브와 드라이브 및 스핀들 온도를 모니터링하는 내부 쿨링 컨셉트, 컨트롤 캐빗 등은 가장 높은 수준의 부품 정밀도를 보장한다. Magnescale의 리니어 스케일은 DMG MORI가 사용하는 수많은 첨단 부품 중 가장 대표적인 예이다. 

DMG MORI는 최근의 드라이브 연구 개발을 통해 A축, C축, Z축에서 각각 47%, 27%, 34%만큼 성능을 향상시켰다. 리니어 드라이브는 최대 가속도 2G 이상, 40m/min의 고속 이송이 가능하게 됐다. 여기에 -15°에서 130°까지 가능한 워크 테이블 A축 스위블 레인지와 360° 회전하는 로터리 축까지 더해져, ULTRASONIC 20 linear 2세대는 매우 유연한 5축 동시 가공을 위한 최적의 스펙을 갖추게 되었다. 최대 1,500rpm까지 가능한 C축 옵션은 원통 밀-그라인딩/밀-턴 가공도 무리 없이 실현한다.

최대 ?50mm 툴 직경까지 사용이 가능하도록 설계됐으며, 수용 가능한 공작물 중량은 10kg에서 15kg으로 증가됐다. 강력한 15kW 모터 스핀들과 HSK-32 툴 홀더, 42,000rpm의 속도를 표준 버전의 설비에서도 경험할 수 있게 됐다. 더 높은 수준의 rpm이 요구되는 가공 시에는 옵션으로 60,000rpm 스핀들 사용이 가능하며, HSK-40 스핀들에서 그리스 윤활 기능이 옵션으로 가능하다.

ULTRASONIC 20 linear 2세대에는 DMG MORI 특유의 모듈러 컨셉트가 적용되어 아주 다양하고 디테일한 형상이 요구되는 애플리케이션 가공을 가능하게 한다. 여기에 1,500rpm의 밀-턴 테이블까지 더해져, 밀링, 터닝, 회전 대칭형 부품의 그라인딩을 포함하는 완전 가공을 단 한번의 셋업으로 실현할 수 있게 됐다. 또한 60개의 툴을 수용할 수 있는 체인 매거진이 옵션으로 가능하다.

▲ ULTRASONIC 20 linear 2세대로 외부 원통 연삭을 서포트하는 ‘MT-옵션’ : 한번의 클램핑으로 이루어지는 내부 및 주변 연삭과

드릴링으로 회전 대칭형 부품의 완전 가공

혁신적인 첨단 기술의 결합으로 가공의 유연성 극대화

니켈, 티타늄 기반 초합금, 마그네슘이나 텅스텐 소재 및 기타 복합 소재의 드릴링 및 밀링에 이르기까지, 가공 가능한 소재의 범위가 매우 넓어졌다는 것이 가장 큰 특징이다. 티타늄 합금의 밀링 작업에서 가공부하를 최대 30%까지 줄일 수 있으며, 일반 강 가공 시에 이송 속도는 2배에서 부분에 따라 순간 최대 5배까지 증가한다는 점도 주목할만한 특징이다. 뛰어난 칩 배출 기능은 표면 조도에 긍정적인 효과를 가져다준다. 금형, 의료, 자동차, 항공우주산업에서 쓰이는 난삭재를 이용해 각기 다른 다양한 종류의 부품 생산이 가능한 ULTRASONIC 기술과 5축가공 기술의 결합으로, 유저는 극대화된 가공 유연성을 체험할 수 있게 된다.

앱 기반 컨트롤러 CELOS가 결합된 ULTRASONIC 20 linear 2세대

CELOS는 DMG MORI가 개발한 앱 기반의 컨트롤러로, 스마트폰 같이 쉬우면서도 빠른 속도의 유저 인터페이스를 표방한다. 최근 ULTRASONIC 가공으로 특화된 CELOS 앱이 출시되어 가용성이 더욱 향상됐다. ULTRA-SONIC의 기술 사이클 및 주파수, 진폭, 아웃풋과 같은 주요 프로세스 파라미터를 시각화할 수 있게 된 것이 주요 특징이며, 가공부하 모니터링도 가능하다. 

김정아 기자 (prmoed@hellot.net)