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고속 가공기 및 고속 가공기술
QAS 중고기계 한공산업기계 -
2008-03-18 오후 8:38:01 7128
고속 가공기 및 고속 가공기술

1. 고속가공기의 정의

초고속가공기란 기존의 보통 머시닝센타에 비해 가공의 전공정을 초고속으로 가공하는 신개념의 기계를 말한다. 다시 말하면, 황삭, 중삭, 중정삭 및 정삭의 전공정을 초고속 초정밀로 가공한다. 일부의 공정 (정삭공정 등) 만을 고속으로 가공하는 것은 고속 정삭기계 라고 말 할 수 있다. 고속가공기에 대하여 다음과 같이 잘못 이해되고 있는 경우가 있다.


1.1 스핀들 회전이 고속이면 고속가공기 이다.

꼭 그렇지는 않다. 모든 조각기는 스핀들 회전이 고속이지만 조각기 일 뿐이다. 고속회전에서 강력절삭이 가능해야 고속가공기 이다.


1.2 카달로그상의 급속 이송속도가 고속이면 고속가공기 이다.

꼭 그렇지는 않다. 볼스크류 피치가 넓은 것을 사용하고 기계의 셋업파라메타 중 G00 속도를 높게 셋팅하는 것에 불과한 경우가 허다하다.



1.3 카달로그상 절삭이송 속도가 고속이면 고속가공기 이다.

꼭 그렇지는 않다. 일반적으로 컨트롤의 셋업파라메타 중 G01 속도를 높게 셋팅한 것에 불과한 경우가 허다하다. 실제로 운전할 때 기계에 무리가 따르지 않으면서 높은 속도로 가공이 되어야 한다.


1.4 컨트롤러의 연산속도가 고속이면 고속가공기이다.

꼭 그렇지는 않다. PC-base 컨트롤은 연산속도가 다 빠르다. 연산속도 뿐만 아니라 고속도로 가공이 되면서도 고정밀로 컨트롤 할 수 있어야 하며, 기계가 따라 주어야 한다.



1.5 고속가공기로는 주로 정삭하는 데 쓰이고 황삭은 보통의 기계로 한다.

절대로 그렇지 않다. 다음 표를 보면 확실해 진다.



금형가공시 보통 머시닝센타에서 걸리는 시간 정삭하는 고속가공기

혹은소경 공구로 황삭하는 고속가공기 대경공구(f42mm이상)로

고속 황삭하고 소경공구로 정삭을 하는 초고속가공기

황 삭 100 HR 80~100 HR 10 HR

정 삭 100 HR 35 HR 30 HR

합 계 약200 HR 약115~135 HR 약40 HR


상기 표에서 처럼 정삭에서는 시간절약이 적고, 황삭에서 고속으로 가공해야 전체 가공시간이 격감한다. 황삭과 정삭을 단 한번 세팅으로 적정한 공구를 사용하여 고속으로 가공 완료해야 완벽한 고속가공기이다. 즉, 초고속 가공기 이다.


2. 초고속가공기의 응용

그렇다면 어떻게 가공하는 것이 초고속가공인가? 당연히 이런 의문이 들게 된다. 다음과 같은 실례를 소개한다.


2.1 8호기 보통 머시닝센타로 45분 걸리는 황삭 가공을, 당사의 8호기 초고속가공기로는 단 6분에 가공완료 한다.


2.2 f2mm 볼엔드밀로 경도는 HRC-70까지도 잘 가공이 된다.


3. 초고속 가공기의 기계적 실체

그렇다면 초고속 가공기는 어떻게 만들어 지는 것인가?


3.1 기계의 구조가 아주 다르다. 각 축의 파워도 대단하다. 그리고 그 고강력 파워에 견딜 수 있는 고강성 구조에 공강성 드라이브 시스템을 탑재한다. 당사의 초고속 가공기중 4호기에 해당하는 AV-M7은 무게가 겨우 4톤이지만, 각축의 모터는 각각 9HP이고 스핀들 모타는 20HP이다. 스핀들 속도는 사용할 공구의 직경 크기에 따라 정해진다. 스핀들 속도로 고속가공기를 판단하는 것은 무지의 소치이다.


3.2 장시간 가동시 에도 정밀도가 유지 되도록 하기 위하여 원천적으로 볼스크류와 스핀들의 온도상승을 막을 수 있는 설계이어야 한다. 당사의 고속가공기는 스핀들베아링, 모타베아링 및 볼스크류의 쿨링 및 온도관리가 필수적 이다. 스핀들과 볼스크류는 각각 별도의 쿨링 시스템을 장착한다.


3.3 기계의 진동이 없어야 한다. 이를 위해 특수 설계를 하고 특히 저주파 진동을 원천적으로 없애는 설계가 필요하다.


3.4 절삭조건(당사 DepoSpeed-1008의 경우)

소재 NKM-5-HRC32, 공구 Ø66mm(5-tips), 절입량(AD) 2.0m

절입폭(AE) 35mm 스핀들속도 1,400rpm 절삭 속도 9,000mm/분

으로 건식 가공하며, 피삭재와 공구에 열발생이 거의 없다. 이 정도는 되야 진정 한 고속가공기이다.

그러므로

진정한 고속가공기는 열처리된 금형강의 고속가공, 전공정의 고속가공, 아주 정밀하고 높은 조도의 고속가공이 가능하다. 이를 위해서는 스핀들의 속도는 2~30,000rpm이상, 서보드라이브 및 서보모타의 능력은 20m/min이상 이어야 하고, 컨트롤은 고속연산이 가능해야 하며, 기계의 구조는 이와 같은 조건에 맞는 무진동 고강성 이어야 한다. 황삭에서의 고속가공 이라 함은 분당 절삭량(Removal reate (Cm³))이 몇 높은 것을 의미하고, 정삭에서 고속 이라 함은 절삭이송속도(mm/min)가 높은 것을 의미한다.


4. 고속가공기의 성공적인 운영을 위한 필수조건 4가지는 다음과 같다.

1) 진정한 고속가공 기계

2) 가공제품에 적정한 고속가공용 CAM

3) 정밀하고, 튼튼한, 고속가공용 공구 (툴홀다 및 절삭공구)

4) 고속가공 테크놀로지

이 4개의 요소 중 하나라도 빠지면 성공적인 고속가공이 불가능 하다. 하나 하나가 너무나 중요하다. 진정한 고속가공의 실현은, 세계최고 수준의 진정한 고속가공기계, 세계 최고수준의 고속가공용 CAM, 세계 최고수준의 고속가공용 공구, 그리고 새로운 차원의 고속가공 테크놀로지가 있어야 비로소 실현 가능한 기계가공의 혁명이며, 이는 미처 경험해보지 못했던 초고속가공의 신세계 이다.

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