[첨단 헬로티] 니시다 이사무 (西田 勇), 시라세 케이이치 (白瀨 敬一) 神戶대학 1. 서론 엔드밀 가공을 대상으로 형상해석 및 절삭량의 예측이 가능한 절삭 시뮬레이션을 통합한 CAM 소프트웨어를 개발했다. 이 소프트웨어는 공구경로의 생성과 동시에 절삭 시뮬레이션을 실현하기 때문에 저 메모리, 그리고 고속으로 처리가 가능한 시뮬레이션 기술을 새롭게 제안하고 있다. 이 소프트웨어에 의해 가공 결과를 사전에 예측함으로써 세팅 작업(시절삭)의 절감이 가능하다. 또한 절삭량에 대응해 공구 이송 속도를 수정함으로써 가공 효율의 향상과 가공 트러블 방지를 동시에 실현할 수도 있다. 2. 절삭 시뮬레이터를 통합한 CAM 시스템 (1) 저 메모리, 그리고 고속 처리를 실현하는 외형선 모델에 의한 3차원 형상 처리 절삭 시뮬레이션에 필요한 처리는 피삭재와 공구의 간섭량을 계산해 피삭재의 형상 변화를 해석하는 것 및 공구 1날당 이송량마다 제거량을 산출하는 것이다. 이전부터 피삭재 형상을 복셀 모델로 표현함으로써 피삭재와 공구의 간섭량을 산출하는 연구가 많이 이루어져 왔다. 복셀 모델에서는 3차원 형상 전체를 이산적으로 표현할 수 있고, 복잡 형상의 가공에서도 공구와 피삭재
[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 억제
[첨단 헬로티] 사이토 유키 (齋藤 勇樹), 카네코 준이치 (金子 順一), 아베 타케유키 (阿部 壯志) 埼玉대학 1. 서론 제조업에서는 대량 생산을 위해 금형이 반드시 필요하며, 다품종 소량 생산을 위해 단납기의 금형 제작이 요구된다. 금형은 머시닝센터로 가공되고 있으며, 다듬질 공정에서는 주사선 공구경로와 볼 엔드밀에 의한 가공이 다용된다. 주사선 경로는 공구를 수평 방향으로 이송하면서 높이를 변화시키고 공작물 표면을 따르도록 이동시키는 경로로, 자동차용 프레스 가공 금형 등의 대형 금형의 주사선 경로 생성에서는 다면체에 근사한 금형 표면과 공구의 접촉 위치를 도출하는 기하 계산이 널리 이용된다. 기존 방법으로는 다면체 근사에 동반해 공작물의 배율에 대해 그림 1에 나타냈듯이 구소에 경로점이 집중하는 경우가 있다. 또한 CNC 컨트롤러의 처리 능력에 의해 경로점 간 거리가 미소한 영역으로, 그림 2에 나타냈듯이 공구 이송 속도가 저하하는 현상이 알려져 있으며, 고정도의 경로점 지령으로 공구 이송 속도의 저하를 고려할 필요가 있다. 그러므로 이번 연구에서는 곡면이 많은 복잡 형상 금형의 가공 시에 가공 정도를 유지하면서 공구 이송 속도를 향상키는 것을 목적으
[첨단 헬로티] 코바야시 요시유키 (小林 由幸) 三菱日立툴(주) 1. 서론 최근의 금형 시장에서는 제품 라이프 사이클의 단축화와 함께 제품을 성형하는 금형의 단납기화가 요구되고 있다. 자동차 산업 등에서는 잇따라 개발되는 새로운 모델에 대응하기 위해 금형 제작의 납기 단축이 급선무로 되어 있으며, 절삭가공의 고능률화는 필수 과제로 되어 있다. 절삭가공에서 어려운 공정의 하나로서 다듬질가공을 들 수 있는데, 제품의 고정도화에 동반해 가공 시간이 어쩔 수 없이 증가하게 된다. 지금까지 우리들은 공구 메이커로서 다듬질가공 시간 단축에는 이송 속도 향상을 목표로 공구를 개발 및 제안해 왔는데, 현재의 공 개선 대응에서 절삭공구나 공작기계의 이송 속도는 상한에 가깝고, 지금까지와 동일한 방법으로는 더욱 능률 향상은 어려운 상황이다. 이에 공작기계의 이송 속도에 의존하지 않고 가공 능률을 향상시키는 방책으로서, 기존의 볼 날이나 코너 래디우스 날보다 가공 피크를 크게 설정할 수 있게 공구 반경보다 큰 R 절삭날을 가진 이형 공구 GALLEA 시리즈를 발매, 여러 가지 이형 공구의 라인업을 갖추어 왔다. 이것에 의해 기존과 동일한 커스프 하이트 설정으로 이송 속도는 동일
[첨단 헬로티] 이와마 타카시 (岩間 高志), 야마미치 요시유키 (山道 由征), 타나카 요시노리 (田中 美德), 요코이카와 타카유키 (橫井川 貴之) 日産자동차(주) 1. 서론 오늘날 신차 완성 기간의 단축이 더욱 요구되고 있으며, 동사의 금형 제작 공정에서는 빠른 단계에서 높은 품질의 패널을 시제작 부서에 공급하는 것이 요구되고 있다. 그렇기 때문에 금형의 가공면을 고품위화함으로써 품질을 저하시키고 있는 손다듬질에 의한 거친 숫돌 연마를 배제, 연마를 최소화하는 것에 대응하고 있다(그림 1). 동사에서는 고속가공기 도입 초기(약 30년 전)부터 독자 개발의 ø50 cBN 공구를 사용해 커스프 하이트의 저감과 가공 피치의 확대로, 품질과 가공 시간을 양립하는 기술을 확립해 왔다. 또한 공구 R의 확대(대경화)는 지금까지의 방향성과 합치하는 것으로, 이형 공구 적용의 검토를 개시했다. 이 글에서는 일부이지만, 적용 개시의 목표가 이루어졌으므로 그 경위에 대해 소개한다. 2. 이형 공구의 선정 프레스 금형의 의장면이나 여육면, 다이페이스면을 고려하면 이형 공구(렌즈＋배럴 공구)의 렌즈날 및 코너날(그림 2)을 사용한 가공이 생각된다. 품질면에서는 커스
[첨단 헬로티] 니시우라 켄타 (西浦 健太) 다이제트공업(주) 1. 서론 금형가공 업계에서는 한층 더 품질 향상, 리드타임 단축, 코스트 절감이 요구되고 있다. 최근의 금형 제작은 담금질강 등의 고경도 강재의 직조가공에 의한 리드타임 단축이 요구되고 있다. 또한 5축 제어 머시닝센터에 의한 가공 기술의 보급에 의해 볼 엔드밀의 경우, 공구 돌출을 짧게 하거나, 중심 절삭날에 의한 절삭을 피하거나 함으로써 금형을 고능률, 고정도로 가공하는 것이 가능하다. 그러나 55HRC를 넘는 고경도재는 피삭재의 변형저항이 크고, 공구 마모가 촉진되기 때문에 절삭 조건을 높이는 것은 곤란하다. 이 과제에 대한 공구로서의 해결책은 절삭열의 발생을 억제하는 저저항의 날끝 제원과 강인하고 내열성이 우수한 공구 재종의 채용이 권장된다. 이 글에서는 고경도재 가공에 대응해 고강성․고정도 또는 장수명의 고능률 가공을 실현한 ‘하드 1 볼’을 소개한다. 2. 고경도재 가공용 솔리드 볼 엔드밀 하드 1 볼 (1) 하드 1 볼의 특징 하드 1 볼은 생재에서 70HRC까지의 고경도재 거친가공에서 다듬질가공까지 폭넓게 대응하는 2날의 솔리드 볼 엔드밀이다(그림
[첨단 헬로티] 히로세 케이타 (廣瀨 景太), 오사키 히데키 (大崎 英樹) 유니온툴(주) 1. 서론 자동차 업계에서는 연비 향상을 위한 경량화가 계속적으로 추진되고 있다. 이에 동반해 초하이텐재와 같은 인장강도가 큰 소재의 프레스 가공에 견딜 수 있게 금형재에는 보다 경도가 높은 재료를 선택하는 경우가 많아지고 있다. 그렇기 때문에 금형가공에 사용하는 엔드밀에는 고경도재를 고능률, 장수명, 그리고 고정도로 가공할 수 있는 것이 요구되고 있다. 60HRC를 넘는 고경도재의 절삭가공은 공구의 마모 진행이 빠르기 때문에 장시간에 걸쳐 안정된 가공을 하는 것이 어려워진다. 최근 높은 내마모성을 가진 cBN 소재의 공구가 주목받아 다듬질가공에 사용되고 있다. 한편 cBN 공구는 내마모성은 우수하지만, 날끝이 결손되기 쉬운 문제가 있으며, 거친가공, 중다듬질가공에는 부적합하다. 그래서 동사는 코팅 초경 공구의 개량을 거듭해 2018년 11월에 고경도재 가공용 2날 볼 엔드밀 ‘HGB/HGLB’ 시리즈를 발매했다. 이 글에서는 이 HGB/HGLB의 특징과 가공 사례에 대해 소개한다. 2. HGB/HGLB의 특징 HGB/HGLB는 60HRC를 넘는 고
[첨단 헬로티] 요코이카와 타카유키 (橫井川 貴之), 마스다 타케미츠 (益田 武光), 코다카 히데모토 (小高 秀元), 마스자와 시게토시 (增澤 重敏) 日産자동차(주) 1. 서론 동사에서는 ‘기술의 닛산이 인생을 즐겁게 한다’를 내걸고, 인텔리전트 모빌리티라는 대응을 통해 ‘자동차를 단순한 이동의 도구에서 당신을 설레게 하는 존재로 진화시킨다’고 하는 활동을 하고 있다. 또한 설레게 하는 매력적인 자동차에 있어 참신한 디자인은 중요한 팩트이며, 세부에 이르기까지 자유롭고 대담한 조형 디자인을 실현하기 위해 프레스 금형의 표면 품질과 기계가공 정도 향상에 대한 요구가 높아짐에 따라 정도 향상을 목적으로 한 가공기의 갱신을 해 왔다. 그렇게 하기 위해 가공기의 능력에 따라 거친가공과 다듬질가공을 구분해서 사용하고 있는 가공 현장에서는 70%를 점하고 있던 거친가공기가 현재는 30%도 못되는 언밸런스한 관계가 되어, 결과적으로 전체의 아웃풋 능력이 저하하는 상황에 빠져 버렸다. 이 글에서는 거친가공 능력을 향상시켜 거친가공과 다듬질가공 밸런스의 최적화를 도모하고, 지금까지 미해결이었던 프레스 금형 슬라이드부의 거친가공을 다
[첨단 헬로티] 첸 준다 (陳 俊達), 사카베 코키 (坂部 晃紀), 고토 아키히로 (後藤 昭弘) 靜岡이공과대학 왕 시콩 (王 思聰) 靜岡대학 1. 서론 냉간단조에 의해 고정도․고기능의 부품을 제조하기 위해 금형 재료로서 강한 부하에 견딜 수 있는 초경합금이 주목받고 있다. 그러나 초경합금은 고경도이기 때문에 가공이 어렵다고 하는 문제가 있다. 현재 초경합금을 가공하기 위해 방전가공이 주로 사용되고 있다. 또한 절삭공구의 진척에 따라 직조가공의 소개 예도 많아지고 있다. 그러나 양쪽 모두 가공 속도가 느리고, 공구 비용이 비싸다는 문제가 있다. 지금까지 전해가공에 의해 초경합금을 고속․고품위로 가공하는 방법에 대해 제안해 왔는데, 이번 연구에서는 전해 현상과 밀링 가공을 조합한 복합가공에 대해 검토한다. 2. 가공 원리 이번 연구에서 제안하는 복합가공 방법의 구상도를 그림 1에 나타냈다. 전해 현상에 의한 Co의 제거와 밀링 가공에 의한 WC 제거를 조합하는 방법이다. 공작물과의 사이에 전해 작용을 일으키기 위해 가공 공구로서 도전성의 본체에 절연 재료의 절삭날을 가진 회전공구를 사용한다. 회전공구와 공작물인 초경합금과의 사이에 도전성 전
[첨단 헬로티] 이와타 치카 (岩田 知佳) 日進공구(주) 1. 서론 최근 흔하게 보는 인력 부족은 많은 기업에 영향을 초래하고 있다. 금형 제작 현장에서도 마찬가지로, 사람의 경험이나 감에 의존하는 부분이 많은 연마 공정을 가급적 줄이기 위해 절삭에서 경면가공에 대한 요구는 계속 높아지고 있다. 동사에서는 PCD 볼 엔드밀에 의한 경면가공을 제안하고 있는데, 실현에는 노하우가 필요하고 아직 과제가 남아 있는 상황이다. 이 글에서는 PCD 볼 엔드밀을 이용한 절삭가공에서, 경면성 향상에 유효한 대응을 소개한다. 2. 쿨런트에 의한 가공 면질의 차이 PCD 볼 엔드밀에 의한 경면가공에서 쿨런트가 미치는 영향을 검증하기 위해 그림 1에 나타낸 다면체 형상(피삭재 : STAVAX 52HRC)에서 쿨런트를 솔류블, 에멀전, 오일미스트, 불수용성 절삭유의 4종류를 이용해 비교 가공을 했다. 사용 공구와 절삭 조건은 표와 같다. 그림 1에 나타냈듯이 불수용성 절삭유 사용 시가 Ra 0.024µm로 면조도 값이 가장 작고, 솔류블 사용 시가 Ra 0.071µm로 면조도 값이 가장 커졌다. 수용성 절삭유(솔류블, 에멀전)의 사용 시에는 면조도 값이 커지
[첨단 헬로티] 스즈키 타케시 (鈴木 岳史) 日進공구(주) 1. 서론 금형가공에서 미세화, 정밀화가 진행됨에 따라 방전가공에 사용되는 전극도 고정도화가 요구된다. 그렇기 때문에 가공 정도의 편차를 억제하고 싶다, 버를 작게 하고 싶다 등의 요망을 많이 듣게 된다. 이에 동사에서는 동전극 가공에 특화해, 장시간에 걸쳐 고정도의 가공이 가능한 동전극 가공용 엔드밀을 시리즈화했다. 이 글에서는 그 공구의 특징과 공구를 사용한 절삭가공 사례를 소개한다. 2. 동전극 가공용 엔드밀 시리즈의 특징 동전극 가공용 엔드밀 시리즈에는 볼 형상의 DRB230, 스퀘어 형상의 DHR237, 래디우스 형상의 DHR237R을 라인업하고 있다. 각각의 외관을 그림 1에 나타냈다. 이들 공구에 공통된 특징으로서 공구의 코팅에는 DLC 코팅을 채용하고 있다. DLC 코팅은 마찰계수가 낮기 때문에 절삭칩의 흐름이 원활하고, 박막이기 때문에 성막 후도 샤프 에지를 유지할 수 있어 버의 발생을 억제할 수 있다. 또한 막의 경도가 높기 때문에 내마모성이 우수하고, 장시간의 가공을 가능하게 한다. 또 다른 하나의 공통된 특징으로서 절삭성이 높은 점을 들 수 있다. 그림 2에 스퀘어 형상의 DHR
[첨단 헬로티] 카와구치 마사히코 (川口 將彦), 오카모토 타쿠마 (岡本 卓馬) 日産자동차 1. 서론 동사에서는 범퍼 부품을 주로 한 대형 수지 부품용 금형의 설계․제작을 실시하고 있다. 범퍼 금형의 경우, 형체력이나 사출 압력에 의한 금형의 변형이 생긴다. 이 변형에 의해 금형의 맞춤면에 틈새가 발생하거나, 구성 부품의 위치 관계에 어긋남이 생기거나 해서 버나 단차 등의 성형 불량이 발생한다. 이러한 성형 불량을 줄이기 위해 성형 중의 금형 변형량 측정과 구조 해석을 이용한 검증 등 성형품 품질 향상을 위한 대응에 대해 소개한다. 2. 배경 첫 번째 시제작 금형에서 기인한 불량으로 발생 빈도가 많은 것은 버, 형상 불량(디폼), 분할선, 금형 상처, 이형 불량의 순이며, 버가 가장 많이 나타나고 있다. 그 후의 품질 완성 단계에서도 특히 버의 수정 OK율이 낮고, 일부 금형에서는 생산 개시 후에도 남아 수작업으로 대응하고 있는 현 상태에 있다. 시제작에서 버 발생 시의 검증은 광명단이나 틈새 게이지를 이용해 금형의 부품 간이나 캐비티, 코어의 파팅라인부 클리어런스를 확인, 기준보다 큰 경우는 금형의 연마맞춤 수정을 하고 작은 경우는 성형 중의 변
[첨단 헬로티] 레드백 에너지 서비스, 재고관리 프로세스 대폭 개선 레드백 에너지 서비스(Redback Energy Services)는 최근 적용된 RFID 솔루션 덕분에 고객이 사용하는 석유 및 가스 렌탈 장비를 할당, 배송 및 수령함에 따라 노동 시간을 단축하고 효율성을 향상시키고 있다. 즉, 이전에는 1주일이 걸렸고 오류 가능성이 있었던 재고 파악 프로세스는 이제 한 시간 내에 완료될 수 있다. 솔루션은 중장비에 부탁된 UHF RFID 태그, 지브라 테크놀로지스(Zebra Technologies)의 RFD8500 휴대용 리더 및 대여 또는 수령되는 상품에 관한 데이터를 사용할 수 있는 앱으로 구성된다. 레드백 에너지 서비스(Redback Energy Services)는 석유 및 가스 산업을 위한 임대 장비 및 서비스 제공업체다. 매년 분리기(separators), 팔렌지(phalanges), 밸브 등 수천 개의 장비는 물론 천연가스나 원유를 생산하는 업체가 사용하는 트레일러 등 대형 물품을 공급하고 있다. 기존 프로세스의 문제점 레드백 에너지 서비스(Redback Energy Services)는 고객이 주문을 한 후 필요에 따라 해당 제품을 현장으로 인
[첨단 헬로티] 표준연, 상호보정법을 이용한 초박막 절대 두께 측정기술 완성 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박상열)이 국내 중소기업 기술로 개발한 첨단 측정장비를 통해 반도체 측정 난제를 푸는 데 성공했다. KRISS 나노구조측정센터 김경중 책임연구원팀은 국산 장비인 중에너지이온산란분광기(MEIS)를 이용, 나노미터(nm)급 산화막의 절대 두께를 측정할 수 있는 상호보정법을 완성했다. 절대 두께(absolute thickness)는 다른 요소에 영향을 받지 않는 실제 두께로 상대 두께와 대조된다. 중소기업 케이맥㈜의 측정장비로 반도체 소자 제작의 측정 난제를 해결한 이번 성과는 수입 의존도가 높은 반도체 장비 시장에서 국산 장비의 우수성을 알리고 보급을 활성화할 것으로 기대된다. 반도체 공정에서 집적회로를 만드는 데 사용하는 웨이퍼는 표면에 얇고 균일한 산화막을 형성하는 것이 매우 중요하다. 산화막은 웨이퍼 표면을 보호함과 동시에 전류의 흐름을 제어하는 역할을 하며, 산화막이 형성된 웨이퍼 위에 반도체 설계 회로가 그려진다. 따라서 산화막의 두께를 유지하고 정확히 측정하는 것은 반도체의 수율을 결정짓는 핵심 요인으로 꼽힌다. 실제로 산화막 문제로 12인
[첨단 헬로티] 화인스텍, JAI의 GO-5100MP-USB와 FLIR의 BFS-PGE-51S5P-C 공급 편광 개념 이해 편광(Polarization)은 말 그대로 빛을 분극화 시키는 것이다. 여기서 ‘분극화’란 극성을 분리시키는 것을 뜻하는데, 이러한 말이 나온 이유는 빛에 극성(방향성)이 있기 때문이다. 광은 전기장과, 전기장에 직각으로 구성된 자기장으로 이루어져 있다. 그리고 이러한 광의 극성 중 원하는 극성만을 구별(Polarize 혹은 Filter)하여 특정한 극성의 광 성분만을 수신하기로 하는 것이 바로 ‘편광’이다. 이러한 편광에 대한 예를 들어보면 다음과 같다. 사진1 사진1의 왼쪽은 편광 필터를 적용하기 전의 이미지이고, 오른쪽은 편광 필터를 적용한 후의 이미지이다. 이 이미지를 촬상하는 데에 있어서 목적은 물의 난반사(특정한 각도로 들어오는 빛)를 제거하는 것이었고, 그것을 위해서 편광 필터를 적용한 것이다. 이와 같이 편광의 개념은 특정한 각도의 빛을 구별시켜 필터 해주는 것이다. 편광 카메라의 구조 화인스텍에서 취급하는 편광 카메라는 JAI의 GO-5100MP-USB와 FLIR의 BFS-PGE
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