두 Implementation 이야기
Aerospace Manufacturing and Design 지의 기사입니다
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Manes Machine & Engineering, 값비싼 스핀들 교체 후 베리컷 CNC 툴패스 시뮬레이션의 장점을 다시 깨닫다.
Elizabeth Engler Modic (Edited by)
Jason Adkins는 콜로라도 소재 Manes Machine & Engineering의 운영 총괄 임원입니다. 2007년 마작 갠트리 스타일의 머시닝 센터인 Vortex high-speed 장비 도입 초기에 충돌 사고가 계속 되면서 베리컷을 도입하게 되었다고 회상합니다.
“머시닝센터 도입 직후 몇 달이 지나지 않아 스핀들이 파손되었습니다. 당시 교체 비용만 95$였습니다. 투자수익률(ROI) 관점으로 비싼 장비 파손과 그에 따른 수리 기간을 판단해 본다면 생산성 하락을 막아주는 소프트웨어의 구매는 어려운 결정은 아니었습니다.”
베리컷은 10년 전 도입 당시에도 현명한 투자로 평가 받았고, 현재도 정밀 밀링 작업을 전문으로 하는 현장에서 기대 이상으로 중요한 역할을 해주고 있습니다. Manes Machine의 대부분 작업이 복잡한 우주항공 부품을 생산하는 5축 가공이기 때문에 툴패스 시뮬레이션은 생산 과정의 필수적 과정이 되었습니다. 회사의 28개 머시닝 센터가 모두 베리컷 검증 프로그램을 사용합니다.
이 모든 것이 하루 아침에 이루어 진 것은 아닙니다.
Manes Machine은 1983년 캘리포니아 온타리오에서 시작했습니다. 설립자인 Alan Manes와 Bruce Page는 캘리포니아 남부의 비즈니스 환경이 너무 열악하다고 판단하고 1993년 콜로라도 포트콜린스로 사업장을 옮기게 됩니다. 2002년 Page가 회사를 단독으로 인수하며 65,000ft2 시설에 총 91명이 근무하는 최고 수준의 우주항공분야 공급업체로 성장시켰습니다. 현재 Manes Machine은 United Technologies, 보잉, 로키드 사 등에 제품을 납품하고 있습니다.
“우리는 날개 보, 시트 트랙, 열차폐, 도어 패널 등 우주항공 분야 밀링 작업은 가리지 않고 다 합니다. 우리 공장은 대략 160” 정도의 머시닝 수용능력이 있습니다만 보통은 0”-30”, 30”-60”, 60”-160” 이렇게 세 종류의 작업으로 분류하여 생산라인을 구분 운영하고 있습니다.” (Adkins)
작업장에는 50hp 3-스핀들 신시내티 갠트리 밀링 장비, 중형 세단의 차체도 작업 가능 할 법한 마작 Vortex 1400/160-II vertical machining centers (VMCs) 장비, 마작 Variaxis i-800 VMC 머신셀 5기, 2톤 용량의 Mazak HCN 8800-II 등이 운영되고 있습니다. Manes 팀이 생산하지 못할 제품은 거의 없다고 봐도 무방할 것입니다.
Manes Machine & Engineering은 씨지텍의 베리컷 소프트웨어를 사용하여 자재 낭비를 줄이고 공구 홀더와 공작물, 머신 테이블 간의 충돌을 예방합니다.
“최근 시장은 빠르게 변화하고 있습니다. 우리 입장에선 기계적 어셈블리 분야가 가장 빠르게 성장하는 분야입니다. 우주항공 산업이 우리의 주력 제품인 이상 단순히 부품을 공급하는 것 만으로는 고객의 요구를 만족시킬 수 없습니다. 고객사들은 어셈블리가 되어 항공기에 바로 설치할 수 있는 완제품을 요구합니다. 이 수요를 충족할 수 있다면 더 많은 기회가 있을 것입니다.” (Adkins)
Manes의 작업자들 중 일부는 베리컷 도입 후 몇 년 동안 베리컷 소프트웨어를 사용하지 않아 문제가 된 바 있다고 Adkins는 설명합니다.
“소프트웨어 도입 당시 우리 작업장에는 오래된 장비가 많았습니다. 하지만 약 6년 전부터 장비 현대화를 진행하고 있습니다. 이 과정에서 베리컷 사용을 강조하고 있습니다. 제조사로부터 가공 모델 정보를 바로 받게 되면서 공정이 무척 쉬워지고 베리컷을 사용하는 기계의 경우 셋업 시간도 무척 단축되었습니다.
낡은 장비 대신 새로운 장비가 도입되면서 완벽한 5축 가공 역량을 갖추게 되었다고 선임 프로그래머 Richie Shawver는 설명합니다. Manes가 DMG MORI 160U horizontal 장비를 처음 도입하면서 익숙하지 않은 Siemens 840D 컨트롤을 사용하게 된 것을 계기로 베리컷의 사용을 재차 장려하게 되었습니다.
“Siemens 컨트롤은 익숙하지 않은 프로그래밍 코드를 사용합니다. 그래서 베리컷을 사용할 수 밖에 없었습니다. 어짜피 도입한 소프트웨어이니 최대한 활용해야겠다는 생각도 있었습니다.” (선임 프로그래머 Richie Shawver)
Manes에는 여전히 아주 낡은 장비가 남아 있습니다. 하지만 장비의 밸런스는 베리컷으로 100%를 달성하고 있습니다. 지난 5년 전후 구매된 마작, DMG, Okuma 장비들은 모두 베리컷을 사용합니다.
Manes사의 공구 선택도 비슷하게 진화했습니다. 베리컷이 성장통을 누그러트려 주었다고 표현할 수 있습니다. 대부분의 마감 작업에는 열박음 공구홀더를 사용합니다. 반면, 황삭 등 마감 전 가공에는 Rego-Fix powRgrip collet 스타일의 공구홀더를 사용합니다. 이런 과정의 가공은 정확도와 조임력의 밸런스를 최적의 상태로 유지할 수 있는 반면 직경이 큰 기계적 홀더가 사용되는 경우 5축 장비 내에서의 가공 간격에 문제가 발생할 수 있습니다.
“두 종류의 공구 홀더를 개별적으로 테스트 해 Rego-Fix 척 작업 시 공구 수명을 27% 향상시켰습니다. 하지만 제품이 워낙 크다 보니 작업 중, 특히 깊은 가공이나 복잡한 가공 시 충돌 문제는 여전히 발생하였습니다. 베리컷은 공구홀더와 공작물, 혹은 머신테이블 간의 충돌을 예방하는 데 큰 도움이 되었습니다.” (선임 프로그래머 Richie Shawver)
회사는 Schunk zero-point 등 고속 공구 교체 장비, 모듈식 고정쇠, 팔렛 교체 장비 등 다양한 자동화 장비에도 투자했습니다. Adkins는 오늘날의 가공 시장에서는 부품을 장비에 빨리 올리고 내리는 것으로 성패가 좌우되며, 그렇기 때문에 급작스러운 상황을 방지할 수 있는 믿을 수 있는 시뮬레이션이 필수라고 이야기 합니다.
“베리컷에 모든 조건을 대입하고 실 가공이 어떻게 진행될 지 미리 확인해 볼 수 있습니다. 현장에 가서야 알게 되는 문제점을 미리 예방하니 가공 시간이 낭비되지 않고 충돌 위험도 사라집니다.” (Adkins)
마작 Mazak Variaxis i-800 VMC 머신셀 다섯 대가 정밀한 우주항공 부품을 만들어 내고 있습니다.
Manes 프로그래밍 팀에는 Shawver외 3명의 엔지니어가 일하고 있습니다. 이 팀에서 이용하는 Siemens PLM Software NX CAD 소프트웨어는 베리컷과의 호환이 원활하여 "단 몇 초"만에 모델을 만들어 낼 수 있다고 말 합니다.
Manes는 필요한 장비들이 추가 도입되는 것에 맞추어 씨지텍이 사용자에 무료로 제공하는 기능 중 하나인 베리컷 리뷰어를 사용할 예정입니다. 현재는 Shawver와 동료들이 가장 활발하게 활용하고 있는 기능은 CAD 모델을 가상으로 가공해 보고 과/미삭을 확인하는 Auto-Diff 입니다.
소재의 가공량 기반으로 가공속도를 최적화 해 주는 씨지텍의 OptiPath도 도입 단계입니다. 최적화 라이브러리에 저장된 공구와 소재에 대한 정보를 활용하여 가공 속도를 조율합니다. 결과적으로 가공 시간이 단축되고 공구의 파손이나 마모를 줄여 공구의 수명을 연장해 주는 모듈입니다.
Adkins와 Shawver는 24,000rpm의 마키노 고속 머시닝 센터의 도입을 고대하고 있습니다. 무려 20년 만에 새로 도입되는 마키노 장비입니다. Zoller사의 공구 세팅 장비인 »venturion«도 마찬가지 입니다. 두 장비 모두 베리컷과 함께 사용할 수 있습니다.
“베리컷은 낭비되는 자재를 줄이고 기계적 사고를 방지합니다. 새로운 부품을 가공할 때도 믿고 작업할 수 있으니 결과적으로 가공 속도가 획기적으로 빨라집니다. 복잡한 가공을 하지 않거나 비싼 부품을 가공하는 공장이 아니더라도 베리컷은 필수적인 소프트웨어입니다. (Shawver)
Adkins도 이에 동의합니다. 베리컷 도입을 고려하는 사람들에게 한 마디를 부탁하자 Adkins는 ‘도입하십시오. 충돌이 없더라도 셋업 시간 단축 등 현장에서 낭비되는 시간이 현저하게 줄어드는 것을 확인 할 수 있습니다. 다축 가공을 하고 있거나 앞으로 고려하고 있다면 특히 중요합니다. (다축 가공을 위한) 프로그래밍은 차원이 다르게 복잡하고 양도 많습니다. 큰 문제가 발생하기 아주 쉬운 환경이 되는 것입니다. 많은 사람들이 시뮬레이션의 장점을 깨닫지 못하고 있는데 베리컷을 사용하여 단축되는 가공 시간, 장비 안전 확보, 현장에서의 프로그래밍 팀에 대한 신뢰도 향상 등 투자대비 효과는 확실합니다”
*콜로라도 소재 Manes Machine & Engineering의 제품은 소재에 따라 크게 두 종류로 나뉩니다. 알루미늄, 비철 재료 등 부드러운 소재가 한 종류이고 나머지 한 종류는 티타늄이나 Aermet, Inconel, 45Rc 이상의 열로 처리된 13-8 / 15-5 PH 스틸 등 난삭재 입니다. Manes는 어셈블리, 용접, 페인팅, 플랜팅, 열처리, 비파괴 시험 등 부가가치가 높은 작업들도 진행합니다.