히라마 켄스케, 마키노후라이스제작소 상품개발부(1) C137그룹 최근 공업 디자인은 자동차나 가전에서 볼 수 있듯이 고성능화․에너지 절감을 위한 경량화, 부품 형상의 대형화․복잡화 경향이 있어 금형 제작의 난이도도 높아지고 있다. 특히 자동차에서는 헤드라이트나 프론트 그릴, 실내의 센터 콘솔 등에서 볼 수 있듯이 형상이 크고 입체적인 디자인이 증가하고 있기 때문에 그들을 성형하는 금형 자체도 안길이가 있는 폭 넓은 형상이 필요하다. 그렇기 때문에 위에서 말한 특징을 가진 금형의 가공에 적합한 기계의 요구가 높아지고 있다. 한편 디자인 변경 사이클의 단기화에 의해 금형가공에 필요한 생산 속도도 가속화되고 있으며, 가공 시간과 가공 후의 후공정(가공면의 연마나 표면처리) 리드타임의 단축이 필요하다. 제품 형상을 성형하는 금형 디자인면은 일부 동시 5축 가공 등을 사용해 고속, 고품위의 가공이 가능해지고 있다. 그러나 금형 조립 후의 맞춤면 단차 등을 수정하는 경우, 분해․가공․재조립 등의 작업이 필요하기 때문에 복잡한 형상이 될수록 리드타임은 단축하기 어렵다. 마키노후라이스제작소에서는 이러한 과제에 대해, 금형 디자인면의 가공뿐만 아니라 경사 구멍이나 금형 측면
사토 히로키, 소딕 공작기계사업부 연구개발부3과 최근 세계적으로 카본 뉴트럴(carbon neutral)을 위한 대응이 제창됨에 따라 자동차의 EV화 수요가 급속히 증가할 것으로 생각된다. 이와 함께 모터 코어나 커넥터용 금형가공 등에서 와이어 방전가공기에 의한 고속, 고정도 가공과 공정 단축 등에 기여하는 성능 향상 및 고부가가치화가 기대되고 있다. 이와 같은 상황 속에서 소딕은 업계에서 선구적으로 리니어모터 구동 방식을 채용한 지 20년 이상을 맞이하고 있으며, ‘진정한 리니어’, ‘신뢰의 리니어’의 실적을 쌓아 왔다. 소딕의 방전가공기는 자사 개발·제조의 리니어모터/방전 전원/NC 장치/모션컨트롤러/세라믹스로 대표되는 최신의 코어 기술을 탑재, 금형이나 부품가공의 미세·정밀을 중심으로 하는 고도의 가공 영역에 깊이 관여해 왔다. 이번에 소딕은 생산성 향상을 목적으로 가공 치수의 안정화·가공 속도 향상·균일한 다듬질 면질 등의 성능 향상과 러닝 코스트 절감, 그리고 코로나바이러스 감염증의 영향을 받아 자동화 대응의 요구에 의한 신형 사양의 와이어 방전가공기 ‘AL i Groove Edition(아이 그루브 에디션)(AL-iGE)’ 시리즈를 개발했다(그림
[헬로티 김유활 기자] 산업 전문 미디어 그룹인 첨단은 오는 7월1일 프레스금형설계 전문가 양성과정 교육을 개설한다고 밝혔다. 이 과정은 기존 프로그램인 금형기술 최고 전문가 과정을 산업 현장의 요구에 따라 새롭게 분야별로 사례 및 실습과 실기 중심으로 업그레이드한 프로그램 중 하나이다. 프레스금형설계 전문가 양성과정 교육은 공정 설계, 전단금형 설계, 성형금형 설계, 정밀 프로그레시브 금형 설계를 한 과정으로 통합했다. 효율적인 프레스 가공방법, 핵심 전단이론과 블랭킹금형 및 피어싱금형설계 기법, 벤딩금형 및 드로잉금형설계 노하우, 정밀 고속 프로그레시브 금형 이론과 사례, 다양한 불량 원인 및 대책 등으로 구성된 프레스금형설계 전문가 양성과정 교육은 특히 매 차시마다 CAD/CAM 등 실기를 통해 현업에 바로 활용할 수 있도록 현장감을 더했다. 각 과목별 자세한 내용은 다음과 같다. ◾효율적인 프레스 가공방법 = △버어 방향을 고려한 공정설계 △성형 방법을 고려한 공정설계 △보완 수정의 용이성을 고려한 공정설계 △부품 가공을 고려한 공정설계 ◾공정도 설계 = △프레스 작업 전후 검토사항 △소재 이송 검토사항 △금형 분해조립 검토사항 ◾스트립 레이아웃 설계
[헬로티] 사키야마 우타타(崎山 轉), 사토 타케시(佐藤 武志), 야마니시 세이이치(山西 誠一), 카와이 세이지(河井 聖兒) 日産자동차(주) 1. 서론 금형 제작 현장에서 중요한 것은 금형 재고를 최소한으로 관리하면서 제조 현장의 요구에 대해 시기적절한 금형 공급을 유지하는 것이다. 이 때 금형가공 설비에 예기치 않은 고장이 발생하면, 복구까지의 시간 동안 외부 서플라이어의 공급에 의존하게 되어 금형 코스트와 리드타임, 그리고 생산 납기에 손해가 생긴다. 이 예기치 않은 고장을 피하기 위해서는 설비 상태의 상시 감시가 중요하며, 또한 소모 부품의 교환 시기를 최적화하는 것에 의한 계획 정지 횟수와 러닝 코스트의 삭감도 중요하다. 이 글에서는 AE 센서와 품질공학 해석에 의한 설비 상태 변화의 가시화와 교환 시기 예측 방법을 책정한 시도를 보고한다. 2. AE 센서의 성능특성 설비 진단의 분야에서는 저렴한 진동 센서가 일반적으로 널리 이용되고 있다. 한편 일정 속도로 회전하는 베어링 등에 대한 단순한 고장 진단은 확립되어 있지만, 진동 해석에 의한 NC 공작기의 고장 시기 예측은 미지의 영역이다. 과거에 진동 데이터에 의한 해석 진단을 시도했는데, 데이터 해석
[헬로티] 카사하라 타다시(笠原 忠) ㈜牧野후라이스제작소 1. 서론 5축가공기의 적용 범위가 금형가공으로 진행되고 있는 가운데 과제가 가시화되고 있다. 3축가공과는 다른 복잡한 동작이기 때문에 간섭 사고의 발생 리스크가 크다. 이것을 피하기 위해 프로그램 체크나 재료, 공구의 형상․위치 확인 등 가공을 개시하기 전에 오퍼레이터는 세심하게 많은 준비 작업이 요구된다. 이것에 시간을 쓰는 것이 큰 부담이 되고 있다. 1품 가공이 되는 금형에서는 가공마다 확실하게 확인할 필요가 있다(그림 1). 최신 제어장치 ‘프로페셔널 6’은 5축가공에서 안전, 안심에 대한 기술과 대응을 진화시켰다. 2. 실시간 간섭 체크 기능의 과제 최신 제어장치 프로페셔널 6에서는 ‘콜리전 세이프 가드’라고 하는 실시간 간섭 체크 기능이 내장되어 있다. 이것은 기계의 동작보다 빠르게 시뮬레이션함으로써 간섭 발생을 예견하고, 기계를 안전하게 정지하는 안전 기능이다. 출하 시에 기계에 내장되어 있는 주축․테이블 등의 구조물 데이터에 더해, CAM 상에서 미리 설정한 공구․재료․지그 모델군을 이용해 체크를 한다
[첨단 헬로티] 이누이 마사토모(乾 正知) 茨城대학 지금까지의 금형가공은 숙련된 가공기술자가 경험에 기초해 CAM 소프트웨어를 구사, 고품질이고 효율적인 가공 명령을 생성해 왔다. 그러나 디지털 기술의 진보에 의해 보다 좋은 가공 방법을 수리적인 방법으로 해석, 최적의 가공을 계산에 의해 구하는 기술이 보급되기 시작하고 있다. 일본에서는 앞으로 숙련기술자가 대거 퇴직하는 시대를 맞이하게 된다. 수리적인 최적화 방법으로 전환하는 것은 일본의 금형산업에 있어 긴급한 과제라고 할 수 있다. 이 글에서는 필자가 전문으로 하는 도형 처리 기술의 응용을 중심으로, ①공정 설계 지원, ②5축가공 지원, ③절삭가공 시뮬레이션의 3분야에 관해 금형가공의 최적화에 공헌하는 기술의 현황을 소개하고 싶다. 공정 설계 지원 금형가공 공정 설계의 기본은 금형 형상과 공작물 형상을 비교, 필요한 공구와 가공 부위, 그리고 가공 방법을 선택하는 작업이다. 가공의 진행에 의해 공작물 형상이 변화하므로 공정 설계 기술자는 가공 후의 공작물 상태를 추정하면서 공구, 가공 부위, 가공 방법 선택 작업을 반복하게 된다. 이와 같은 작업을 효율화하기 위해 금형 형상
[첨단 헬로티] 하야시 유스케(林 勇介), 모리타 카즈나리(森田 一成) 三菱電機(주) 1. 서론 최근에는 제품의 경량화나 소형화와 함께 플라스틱 성형품의 보강용 리브의 박형화가 추진되고 있다. 또한 LED 냉각용 히트싱크의 소형화 또는 냉각 효율 향상을 목적으로 히트싱크 금형에서도 홈 폭의 박형화와 심구화가 추진되고 있다. 이들 금형은 형조 방전가공기에 의해 제작되는 경우가 많다. 2. 형조 방전가공기의 박형 리브가공의 과제 형조 방전가공기의 박형 리브가공에서 플라스틱 금형의 이형성과 질감을 향상시키기 위한 면조도 균일성 향상과 생산성 향상을 목적으로 한 가공 시간 단축과 기계 가동률 향상이 요구되고 있다. 그리고 금형 제작의 코스트 절감을 목적으로 전극 소모량 절감에 의한 전극 개수 삭감의 요구도 받고 있다. 형조 방전가공으로 하는 박형 리브 전극가공의 경우, 가공 중의 점프다운 동작이나 요동 시에 전극이 받은 액저항에 의해 박형 리브와 같은 강성이 약한 전극의 경우는 전극에 흔들림이나 휨이 발생한다. 그렇기 때문에 가공 중의 전극와 워크의 극간 거리가 안정되지 않고, 가공 서보가 불안정해져 즉시 방전이나 집중 방전의 발생 빈도가 높아진다. 이들 요인에 의
[첨단 헬로티] 와타나베 요시노부 (渡邉 芳修), 미즈타니 와타루 (水谷 亘) ㈜소딕 1. 서론 고정도, 고품위의 금형가공에서 NC 장치의 고속․고정도 윤곽 제어는 없앨 수 없는 기능인데, 최적의 파라미터 선택과 주축 회전수, 절삭 이송 속도 등의 가공 조건을 결정하기 위해서는 테스트 가공이 필요하며, 리드 타임 증가, 코스트 증가의 원인이 되고 있다. 또한 미세 정밀가공이나 복잡 형상의 가공에서는 실제 절삭 이송 속도(F값)이 지령 절삭 이송 속도에 도달해 가공하고 있는 것은 드물며, 그것을 하회해 가공되고 있는 것이 많이 있다. 그렇기 때문에 1날당 절삭량으로 판단한 가공 조건이 무너져 버리고 결과적으로 공구 마모를 촉진시키는 원인이 되며, 또한 절삭 이송 속도의 큰 편차로부터 가공 면질이 손상되어 버리는 경우가 있다. 그래서 동사에서는 앞에서 서술한 문제를 해결하고, 가공 조건 결정의 작업량을 삭감하기 위한 어시스트 툴로서 최적의 ‘절삭 이송 속도’와 ‘고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터’를 산출하는 소프트웨어 ‘EF-Tune’를 개발했다. 이 글에서는 EF
[첨단 헬로티] 나카무라 신고 (中村 眞吾) 三菱重工工作機械(주) 1. 서론 작업자 부족이 심각화되고 있는 가운데, 금형에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다. 기존의 대형 가공기에 의한 금형 제작은 작업자의 테크닉이 필요하며, 기계 다듬질가공 후의 수작업 수정이 있었기 때문에 자동화를 위한 과제 해결이 어려운 상황이었다. 단순히 무인운전할 수 있는 것도 자동화라고 할 수 있지만, 작업자가 기계가공 전후 혹은 도중에 개입해 조정이나 재가공을 하지 않고 안정된 고품질의 금형가공을 실현하는 것을 지향할 필요가 있다. 동사 제품인 대형 고정도 가공기 ‘MVR․Fx’는 제로에 대한 도전을 콘셉트로 고정도․고품위 가공이 가능하도록 만들어져 있다. 이 기계의 기능을 중심으로, 금형가공의 자동화를 위한 가공기 성능과 측정 기술의 진화에 대해 소개한다. 2. 기계의 신뢰성․재현성 금형가공의 자동화에는 기계의 기본 성능을 향상시켜 고정도화시키는 것이 전제 조건이 된다. 몇 번 가공해도 동일한 결과를 얻을 수 있는 신뢰성․재현성이 없으면, 후술할 기술의 성능을 발휘할 수 없기 때문에 동 기계의 구조는 모두를 수정
[첨단 헬로티] 한국소성가공학회가 지난 12월 13일(금) 금형기술교육원에서 ‘2019년도 제16회 금형가공 심포지엄’을 개최했다. 이번 심포지엄은 한국소성가공학회 금형가공 부문위원회와 한국생산기술연구원 금형기술그룹이 주관했으며, 국내 금형가공 분야의 기술 진보와 산업계 및 상호 정보교류의 기회를 제공하기 위해 열렸다. 주최 측은 플라스틱, 프레스, 다이캐스팅 등 다양한 금형 관련 기술 및 제품의 트렌드와 관련한 전문 강연이 진행돼 참석자로부터 유익하다는 평을 얻었다. 한편, 심포지엄에서는 '자동차용 전자식 워터펌프의 효율 개선 임펠러 설계', '마이크로 엔드밀링 공정에서 리브 변형과 절삭력과의 영향 분석', '레이저 폴리싱용 5 축 가공 시스템 제작 및 기초가공 특성 분석' 등 다양한 주제 발표가 마련됐다.
[첨단 헬로티] 니시우라 켄타 (西浦 健太) 다이젯공업㈜ 금형가공 업계에서는 한층 더 품질 향상, 리드타임 단축, 코스트 절감이 요구되고 있다. 또한 최근에 금형 제조에서는 담금질강 등의 고경도 강재의 직조가공에 의한 리드타임 단축이 요구되고 있다. 더구나 5축 제어 머시닝센터에 의한 가공 기술 보급에 의해 볼 엔드밀의 경우, 공구의 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 과제의 공구로서 해결책은 절삭열 발생을 억제하는 저저항 날형과 강인하고 내열성이 우수한 고경도재용 재종이 권장된다. 이 글에서는 고경도재 가공에 대응해 고강성․고정도이고, 장수명의 고능률 가공을 실현한 ‘하드 1 볼’(그림 1)을 소개한다. 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.
[첨단 헬로티] 나카무라 신고 (中村 眞吾) 三菱重工공작기계(주) 동사의 대형 고정도 가공기 ‘MVR․Fx’(그림 1)는 ‘제로에 도전’을 콘셉트로 고정도․고품위 가공이 가능하도록 만들어져 있으며, 고객의 금형 제조의 가능성을 넓힐 수 있는 기계이다. 2016년에 기계를 개발한 이래, 가공의 단차 제로, 형상 오차 제로, 손다듬질 제로를 달성하기 위해 여러 가지 가공 사례에 대응해 진화를 계속해왔다. 이번에 새롭게 고정도 분할 5축 헤드(유니버설 헤드)와 촬상식 공구 측정 시스템 ‘Visionplus Tool’을 개발, 가공에 대한 다각적인 어프로치를 실현했으므로 기계 본체의 특징을 포함해 소개한다. 기능적 특징 1. 기계 본체 구조 자동차 보디 생산용 금형을 가공할 수 있게 기계의 테이블 폭은 2.5m, 길이는 5m까지 라인업하고 있으며, 최대 적재 중량은 30t까지 가능하다. 무거운 금형을 실은 상태로 지령대로 동작을 할 수 있게 이송장치는 볼나사 양 끝에 모터를 직결시키는 독자의 구조로 하고 있다. 기어리스에 의한 백래시의 배제나 토크 분담에 의해 볼나사의 비틀림을 억
[첨단 헬로티] 요시사키 다이스케 (吉﨑 大輔) ㈜오쿠마 최근 자동차의 디자인성을 향상시키고 프레스 금형 제조에서 매우 높은 형상 정도 및 가공 면품위의 양립이 요구되어 왔다. 한편, 수작업에 의한 연마․형맞춤 등의 다듬질 공정은 숙련 기능과 각 공정 간의 인재․노동력 부족이 큰 과제로 되어 있으며, 공정 집약과 생산 효율 향상이 요구되고 있다. 이 글에서는 금형 제작 공정의 총 리드타임을 단축하기 위해 개발한 문형 머시닝센터(MC) ‘MCR-S(Super)’와 그 관련 기술에 대해 소개한다. 프레스 금형가공의 과제 자동차용 프레스 금형을 비롯한 대형의 금형가공은 주로 문형 MC가 담당하고 있다. 프레스 금형가공에서는 기존 가공 시간의 단축, 구석떼기 등의 에어리어 단차 절감이 과제로 꼽히고 있다. 또한 자동차의 디자인성 향상에 따라 가공면 품위의 향상이 요구되고 있다. 이들의 과제 해결이 필요하다. 과제 해결을 위한 대응 1. 가공 시간의 대폭 단축 보닛이나 사이드 패널 등의 아우터 형은 기복이 적고, 이송 속도가 나오기 쉬운 형상이기 때문에 이송 속도를 향상시킴으로써 가공 시간의 단축을 기대할 수 있
동사는 1961년 4월에 시즈오카현 구 키요미즈시에서 창업, 그룹 기업을 포함해 종업원 90명 이상이 근무하는 자동차 조명기구의 수지성형 금형 메이커이다(그림 1). 헤드램프 보디 금형, 리어 콤비네이션 보디 금형, 헤드램프 리플렉터 금형, 하이마운트램프 금형, 포그 보디 금형 등을 중심으로 형체력 100~1,600t까지의 금형을 제조하고 있다. ▲ 그림 1. 동사 외관 그림 2에 동사 금형가공의 대략적인 프로세스를 나타냈다. 이들 공정 외에 그라파이트 전극가공, 와이어 방전가공, 그리고 5축가공을 하고 있다. 이와 같은 가공 프로세스는 동일한 금형을 제조하고 있는 타사와 큰 차이는 없다고 생각한다. ▲ 그림 2. 동사의 금형가공 프로세스 또한 일본 내의 다른 제조업과 동일하게 동사도 오퍼레이터의 스킬에 의존하지 않는, 안정된 품질의 금형 제조를 목표로 하고 있다. 이에 최신 공작기계를 활용해 정도를 구하고, 금형 제조의 능률을 높이고 싶다고 생각한다. 동사의 과제 가급적 사내 가공 비율을 높임으로써 금형가공의 리드타임 단축에 노력하고 있다. 그러나 매달 금형의 생산 수에 편차가 있기 때문에 기계가공에서 설비의 가동률 평준화가 과제이다. 기계가공이 겹쳐서 사
방전가공은 절삭가공이 어려운 재료나 형상가공이 가능한 특징이 있어 금형가공에 많이 사용되고 있다. 그러나 방전가공 현상에는 아직 충분히 해명되지 않은 부분이 많기 때문에 앞으로도 발전이 기대되는 가공법이라고 할 수 있다. 방전가공은 공구 전극과 공작물 사이에 간헐적인 방전을 발생시켜, 그 때의 열적인 작용과 충격 압력에 의해 공작물을 용융·제거하는 가공법이다. 초경합금이나 담금질강과 같은 경질 재료라도 비교적 쉽게 가공할 수 있기 때문에 금형 제작에 반드시 필요한 가공법으로 이용되어 왔다. 금형가공이 방전가공의 주된 용도이기는 하지만, 한편으로는 머시닝 기술의 향상과 절삭공구의 진화에 의해 직조 기술이 발전하여 형조 방전가공이 필요한 영역이 좁아지고 있는 것도 사실이다. 그러나 미세한 가공 정도가 필요한 리드 프레임이나 모터 코어의 블랭킹 다이스 등에는 와이어 방전가공이 유용하게 쓰인다. 또한 미세 기어나 미세 커넥터의 사출성형 금형가공에는 와이어 방전가공과 형조 방전가공 양쪽 모두 사용되고 있다. 초경합금으로 만들어진 단조형이나 리브 홈가공이 많은 다이캐스트 금형의 가공현장에서는 아직 방전가공기가 공작기계 중 큰 비중을 차지하고 있다. 한편 방
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