[첨단 헬로티]
오오토 유타카 (大戶 裕) ㈜소딕
최근 스마트폰이나 퍼스널컴퓨터 등 정보기기의 제품 사이클이 매우 짧아지고 있기 때문에 그 금형의 수요는 확대되고 있다. 이에 동사에서는 단시간에 고정도의 금형을 제공하는 것을 목적으로 한 고속 회전 주축 및 액티브 제진기구를 탑재한 AZ 시리즈의 최신 기종 ‘AZ275nano’(그림1 왼쪽)를 개발했다.
또한 미세 정밀 금형의 가공에는 없어서는 안 되는 고속․고정도 윤곽 제어를 최적으로 기능시키기 위한 파라미터 산출 애플리케이션 ‘SEPTune’ 및 이 기능을 이용해 NC 프로그램을 실행했을 때의 최적 절삭 이송 속도를 AI 모델 탑재 엔진으로 산출, 제공하는 애플리케이션 ‘EF-Tune’도 개발했다.
이 글에서는 AZ275nano 및 EF-Tune에 대해 서술하는 동시에, SEPTune과 EF-Tune의 2가지 애플리케이션을 탑재하는 울트라 하이 스피드 밀링센터 ‘UH430L’(그림 1 오른쪽)으로 가공한 사례를 소개한다.
AZ275nano의 구조 및 특징
1. 구조
AZ275nano는 고강성․저중심으로 오버행이 없는 BOX 구조(그림 2)로 되어 있으며, 또한 가동부의 구조 부품에는 자사 개발의 세라믹스를 채용해 경량화와 안정된 온도 특성을 실현하고 있다. 이들에 의해 고속․고가속도 운동에 대응할 수 있는 기계 구조로 되어 있다.
2. 특징
① 액티브 제진기구(에너지 상쇄형․트윈 리니어 모터 구동) 탑재 : 가공 테이블과 역위상으로 구동하는 캔슬 축을 XY축에 탑재, 중심 위치의 변동과 반작용을 없애는 구조로 되어 있다.
② 20,000～120,000min-1의 초고속 스핀들 탑재 : 기존 AZ 시리즈의 120,000min-1 고정 회전수에서 회전수 가변으로 함으로써 거친가공에서 다듬질가공까지 유연한 절삭 조건으로 가공 가능하게 됐다. 또한 기존대로의 절삭 조건에도 대응하고 있다.
③ 자사 개발의 고주파 앱 ‘SA 시리즈’ 탑재 : 미세 정밀 영역의 고가속도화(기존비 1.7배)를 실현하기 때문에 이 고주파 앱을 채용해 리니어 모터의 전류 제어를 고속화하고 있다(기존비 10배). 이것에 의해 고속축 동작 시의 운동 성능이 향상, 가공 시간의 단축을 실현하고 있다.
④ 최신 CNC 장치 LN4AZ 탑재 : 고속 멀티 코어 CPU를 탑재, 리소스의 최적화를 해 NC 데이터의 해독, 실행 처리 및 각종 표시 처리를 고속화함으로써 스트레스 없는 조작성을 실현하고 있다.
EF-Tune의 개발 목적과 구조 및 특징
1. 개발 목적
미세 정밀 가공이나 복잡 형상의 가공에서는 실제로 지령 절삭 이송 속도(F)에 항상 도달해 가공하고 있는 것은 드물고, 지령 절삭 이송 속도를 하회해 가공되고 있는 경우가 많이 있다.
그렇기 때문에 1날당 절삭량으로 판단한 가공 조건이 무너져 버리고, 결과적으로 공구 마모를 촉진시키는 원인이 되거나, 절삭 이송 속도의 큰 편차로부터 가공면질이 손상되어 버리거나 하는 경우가 있다.
이에 앞에서 말한 문제를 해결하기 위해 NC 프로그램과 ‘잔삭값’, ‘공구 손잡이 길이’, ‘가공 사이즈’를 입력하는 것만으로 최적의 ‘절삭 이송 속도’, ‘고속․고정도 윤곽 제어 파라미터’를 산출해 제안하는 소프트웨어 EF-Tune를 개발했다.
2. 구조
EF-Tune의 개략 구조를 그림 3에 나타냈다. EF-Tune는 별도로 설치한 퍼스널컴퓨터 상에서 동작하는 애플리케이션으로, CAM에서 출력된 NC 데이터를 EF-Tune에 입력시켜 잔삭값, 공구 손잡이 길이, 가공 사이즈의 정보를 입력, 실행시키는 최적의 절삭 이송 속도, 고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터를 제시한다.
3. 특징
① NC 프로그램과 잔삭값, 공구 손잡이 길이, 가공 사이즈의 정보를 입력하는 것만으로 AI 모델 탑재 엔진을 경유해 최적 절삭 이송 속도(F)를 산출해 제시한다(그림 4).
② 절삭 이송 속도의 변경에 동반해 고속․고정도 윤곽 제어의 최적 파라미터도 동시에 제시한다.
③ 그 외에 상세 정보의 표시 기능(지령 속도 도달률 비교, 속도 분포 비교 표시 등)을 탑재하고 있다.
4. UH430L 경면가공 예
고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터를 SEPTune으로 산출한 조건을 이용해 PCD 공구를 사용한 연마리스 경면가공 사례를 그림 5에 나타냈다. 2개의 사례 모두 피삭재는 STAVAX(52HRC)로, 면조도는 Ra 0.01～0.015μm를 실현하고 있다.
앞으로 더욱 고품질․단납기가 요구되는 미세 정밀 금형의 제조 현장에 대해, 그것을 가능하게 하는 방법으로서 AZ275nano/UH430L 및 EF-Tune/SEPTune를 개발했다. 경쟁이 격화되고 있는 가운데 이번에 소개한 기술이 도움이 되었으면 한다.
