[MCT가공] 3.1 MCT 가공 일반

[소마]

3.1 MCT 가공 일반 

3.1.1 머시닝 센터 ( MCT : Machining Center ) 일반

MCT는 기본적으로 밀링 장비를 자동화한 개념의 장비라고 할 수 있다.

마찬가지로 밀링 장비를 자동화한 개념의 장비인 NC 밀링과는 자동 공구 교환 장치(ATC : Automatic Tool Changer)가 있고 없음으로 구분한다.

즉, 밀링 장비에 NC 장치가 부가되면 NC 밀링이 되고, 다시 NC 밀링에 ATC 장치가 부가되면 MCT가 된다고 할 수 있다.

MCT는 주축 방향에 따라 수직형과 수평형으로 구분된다.

일반적으로 대형 장비일 경우 수직형이 사용된다.

예) 대표적 대형 수직형 장비 : Gantry Type Profiler , Plano-Miller type MCT

수평형일 경우 보통 테이블 회전축(B축)이 부가된다.

1) 베드와 테이블의 구분

일반적으로 바닥에 고정되어 움직이지 않는 경우 베드(Bed), 움직이는 경우 테이블(Table)이라고 한다.

이외에, 기계 가동 중에 공작물 설치를 할 수 있도록 하기 위해 교환이 가능한 2개 이상의 테이블을 가지고 있는 장비에서는 테이블을 팔레트(Pallet)이라는 용어로 호칭한다.

예) 테이블 : 플라노 밀러(Plano-Miller) 타입 장비에 적용되는 움직이는 테이블

     베드    : 갠트리(Gantry) 타입 장비에 적용되는 바닥에 고정된 베드

     팔레트 : 자동 팔레트 교환 장치 (APC : Automatic Pallet Changer) 부착 MCT에 적용되는 테이블

이후는, 공통으로 적용되는 경우에는 테이블이라는 명칭을 사용하기로 한다.

3.1.2 MCT 규격 표시

일반적으로 제어축과 각 제어축 행정(Stroke) 및 최소 지령 단위(Resolution), 테이블 또는 베드 크기, 주축 테이퍼와 모터 출력 등으로 표시하며, 아래의 항목들이 주로 사용된다.

1) 제어축과 각 제어축 행정 (Stroke) 및 최소 지령 단위 (Resolution)

직선축과 회전축으로 구분해 표시하며, 가공할 수 있는 공작물의 형상과 크기를 결정하는 중요 항목이다.

수평형 장비의 경우, "B축" 최소 지령 단위는 0.001°, 1°, 5° 등 여러 가지 형태가 있으며, 가공할 제품의 형상에 따라 선택해야 된다.

2) 테이블 또는 베드 크기

상면에는 공작물이나 치구(MLFX : Milling Fixture) 설치를 위한 T- 슬롯이나 일정 간격의 탭 구멍(Hole Pattern)이 가공되어 있으며, 크기와 함께 이 규격도 치구의 형상을 결정하기 위해 검토해야할 중요한 항목이다.

치구 공용화를 위해서는 보유 장비들의 규격을 통일하는 것이 유리하다.

T- 슬롯의 경우는 좀 어렵지만, 기존 장비 테이블에 홀 패턴을 추가로 가공하는 것은 현장에서 쉽게 할 수 있으므로, 이 방법도 경우에 따라 검토해 볼 필요가 있다.

홀 패턴으로 할 경우, 보통 고정을 위한 탭 구멍과 위치 결정을 위한 정밀 공차 부쉬 구멍( Align Hole)이 교대로 있는 형태로 가공한다.

3) 주축 테이퍼

주축 테이퍼는 사용하는 공구 홀더 규격을 결정하는 중요한 항목이다.

앞에서도 설명했지만, 국내에서 제작되는 MCT는 대부분 일본 공작기계 공업회(MSA)의 BT (Bottle Grip National Taper) 규격을 따르고 있다.

단, BT의 경우도 테이퍼 규격은 국제 규격인 NT를 그대로 적용하므로, BT가 아닌 NT 공구 홀더도 풀 스터드만 교체하고 ATC를 사용하지 않으면, 테이퍼가 같을 경우 사용할 수 있다.

4) 주축 모터 출력 및 최대 회전수

주축 모터 출력은 마력이나 kw 단위로, 보통 30분 정격과 연속으로 구분해서 표시한다.

 예) 15/22.5 kw (연속/30분 정격) 또는 20/30 마력 (연속/30분 정격)

5) 기타

이외에 검토해야 할 규격으로는 아래의 항목이 있다.

 - 공구 매거진 : 포트(Pot) 수, 공구 교환 시간 등

 - 칩 컨베어

 - 절삭유제 관련 장치 : 탱크 용량, 절삭유제 압력 등

 - NC 장치 관련 규격 : 규격, 메모리 용량 등 추가 기능(Option 기능)

 - 동시 제어축수

 - 기타

3.1.3 MCT 무인 자동화 제약 요인 및 대책

1) 가공중 칩 처리

수직형 장비에서는 칩이 공작물 주위에 그대로 쌓이게 되므로 무인화를 위해서는 별도의 칩 제거 대책이 필요한 경우가 많다.

일부 무인화 FMS의 경우, 공구 주위를 커튼 형태의 탄력성 있는 물체로 둘러싸고 진공 청소기로 칩을 빨아 들이는 형태, 또는 공구 주위에 많은 양의 절삭유를 분사해 칩을 흘려보내는 형태 등의 방법이 사용되고 있다.

수평형 장비에서 일반적으로 칩이 바닥으로 떨어지므로, 칩 컨베어(Chip Conveyor) 만으로 칩처리가 가능하며 별도의 칩 제거 대책이 불필요해 무인화 적용이 용이하다.

반면에 공작물을 올리고 내리는 작업은 수직형이 편리하므로, 앞으로는 가공중에만 테이블이 90°로 일어서도록 하는 구조의 장비가 무인화 공정에 사용이 증가할 것으로 예상된다.

2) 공정 불안정으로 인한 작업중 감시

탭 작업, 황삭용 인서트 엔드밀(Porcupine E/M)로 주물 표피를 황삭하는 작업 등 안정화시키기 어려운 공정은 무인 자동화가 어렵다.

주축 부하 변동, 또는 가공중 발생 초음파 등을 이용한 자동 공구 감시 시스템(Tool Monitoring System)  등의 방법을 적용할 수는 있지만, 이상 발생시 조치는 사람의 판단을 필요로 하는 경우가 많아 완전한 무인 자동화에 제약 요인이 된다.

아직까지는 안정적인 가공이 가능한 공정만 무인 자동화시키는 것이 바람직할 것으로 생각된다.

3) 정밀 공차 가공으로 작업중 측정하고 보정하는 작업

이런 형태의 대표적인 작업으로 정밀 공차 구멍 가공, 또는 금형의 형상면(자유 곡면) 가공 등을 생각해 볼 수 있다.

이런 형태의 작업을 가공중 측정하고 보정하는 과정 없이 안정적으로 수행될 수 있도록 공정을 설계하는 것이 가장 바람직한 방법이라고 할 수 있다.

그러나, 여기에는 한계가 있으므로, 기계에서 풀어내기 전에 측정해 볼 수 있는 방법을 검토할 필요가 있다.

기계에서 풀어낸 상태에서 측정을 하게 되면, 이상이 있을 경우 수정을 위한 재작업에 많은 시간이 소요되는 경우가 많다.

FMS의 경우는 시스템 구성 장비 중에 3차원 측정기(CMM : Coordinate Measuring Machine)를 추가하는 방법을 많이 사용한다.

그것이 어렵거나 단독 사용 장비일 경우, MCT 자체에 자동 측정 기능을 추가하는 방법 등이 있을 수 있다.

4) 공작물을 올리고 내리는 작업

보통, 자동 팔레트 교환 장치를 사용해 장비 가동 중에 미리 다음에 가공할 소재를 다른 팔레트 위에 설치할 수 있도록 한다

FMS의 경우, 무인 가동 시간을 길게 하기 위해, 보통 팔레트 스테이션(Pallet Station)을 만들어 여러개의 팔레트가 대기할 수 있도록 하는 방법을 사용한다.

5) 가공중 공구 마모로 인한 공구 교환

FMS에서는 주로 공구 매거진(Tool Magazine)에 예비 공구를 대기시켜 두고 수명이 다 된 공구를 자동으로 교체할 수 있도록 하는 공구 관리 시스템을 적용하는 경우가 많다.

단, 정삭중 공구 교환은 가능한 한 피해야 되므로, 정삭에 많은 시간이 소요되는 공구는 CBN 등 내구성이 우수한 고경도 공구 재료를 사용하는 것이 유리하다.

 출처 : 엠사이트넷

[물붕어]

소중한자료 감사합니다