최종 제품의 품질을 좌우하는 금형의 가공에는 지금까지 이상으로 고도의 요구를 받고 있다. 이와 같은 요망에 대해 가공기계, 공구, 소프트웨어, 주변 기술 등 각각에 높은 기술이 요구된다. 이 글에서는 최신 금형을 지원하는 가공 기술에 대해, 각각의 각도에서 해설한다. 금형 제조업에서는 오늘날까지 가공 시간 단축을 명제로 모든 공구와 가공 방법이 시도되고 공정 개선이 이루어져 왔다. 그러나 최근의 절삭가공에서는 공정 개선의 대응은 내용이 변하고 있다. 가공 완료 시에 고정도인 것은 당연하고, 검사 공정에서 다시 되돌아가는 것을 줄이거나 연마 공정의 연마 시간을 단축하는 등 절삭가공의 후공정 개선도 시야에 넣은 대응이 증가하고 있다. 동사는 재작년에 전혀 새로운 컨셉의 고능률 다듬질가공용 이형 공구 시리즈 GALLEA를 제품화했다. 이 제품은 절삭날 형상을 크게 수정한 이형 공구로, 기존 볼 엔드밀이나 코너 래이디어스 엔드밀에 비해 동 공구 지름에서도 픽피드를 크게 설정할 수 있다. 또한 작년에는 20m/min 이상의 테이블 이송 속도로 다듬질가공이 가능한 고능률 다듬질용 6날 볼 엔드밀도 판매를 개시했다. 이 글에서는 픽피드와 테이블 이송 속도를 수정함으로써
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
동사는 전자 부품의 종합 메이커로서 정보·통신, 카 일렉트로닉스, 헬스케어, 홈 네트워크 등의 사업에 대응하고 있다. 동사의 금형 내제 부문인 금형 기술부는 순차이송 금형, 성형 금형, 인서트 금형을 소수인체제로 제작하고 있다. 소수인으로 금형을 제작하기 위해 여러 가지 개선을 실천하고 있는데, 금형의 단납기화가 요망되고 있다. 이것에 의해 금형의 베이스가 되는 금형 플레이트의 제작에 걸리는 일정도 마찬가지로 짧아진다. 동 부문에서는 피치 정도 ±2μm 이내를 요구받는 순차이송 금형 플레이트에 관해, 이전에는 포켓, 포스트, 녹 등의 중요 부위의 거친가공은 사내의 와이어 방전가공, 다듬질가공은 협력 회사의 지그 연삭으로 대응하고 있었다. 현재는 단납기화 대응을 위해 미쓰비시전기(주)제의 와이어 방전가공기 ‘MP2400’(그림 1)을 도입, 순차이송 금형 플레이트의 중요 부위를 고정도 와이어 방전가공으로 대체하고 있다. ▲ 그림 1. 와이어 방전가공기 ‘MP2400’의 외관 이 글에서는 와이어 방전가공으로 금형 플레이트를 제작할 때의 플레이트 세팅 정도의 향상, 동사에서 운용하고 있는 비
최근 공업 제품의 저가격화와 제품 개발 사이클의 단기화로 인해 금형의 제조 코스트 절감과 단납기화의 요구는 한층 더 강해지는 추세이다. 또한 동시에 고정밀, 고품질화 요구도 해마다 높아지고 있다. 이와 같은 고객 요구에 대응하기 위해 동사는 와이어 방전가공기의 가동률 향상, 고정도화를 명제로 개발을 해왔다. 특히 자동차 산업에서는 하이브리드화나 EV화가 진행되어 모터의 생산량 증가가 예측된다. 모터코어는 순차이송 금형에 의해 생산되는데, 증산이 되면 금형 생산의 납기 단축·코스트 절감이 과제가 된다. 이것에 주목, 과제를 해결해야 할 와이어 방전가공기의 유효 활용에 대해 소개한다. 금형 제작에 있어 단납기 대응 금형 제작에서 와이어 방전가공기는 반드시 필요해지고 있다. 특히 IC 리드프레임 금형이나 모터코어 금형 등의 순차이송 금형은 와이어 방전가공기 없이는 제작할 수 없다고 해도 과언은 아니다. 2002년쯤부터 동사는 이 순차이송 금형 제작의 시간 단축을 위해 기계의 기본 구조와 그 조립 기술을 연구, 금형용 플레이트의 피치 정도를 고정도로 안정시키는 것에 성공했다. ‘Ultra MM50B’(그림 1)에서는 피치 정도 &p
최근 금형이 보다 복잡화되고 절삭가공이 곤란한 부분이 증가해, 방전가공기의 필요성이 재인식되고 있다. 가공을 할 때에는 지식뿐만 아니라 오랜 경험에 의한 노하우 축적도 필요하고, 작업자의 수준에 따라 가공 결과에 차이가 생기는 경우도 있어 그들을 어시스트하는 기능이 요구되고 있다. 한편으로는 IoT를 활용해 작업 효율이나 기계의 가동률을 높이는 대응에도 주목이 모아지고 있다. 이 글에서는 ‘누구라도 간단히 실수 없이’ 재현성 높은 가공을 할 수 있는 것을 컨셉으로, 유저 인터페이스와 퍼스널컴퓨터나 스마트폰으로 방전가공기의 상태를 모니터링할 수 있는 IoT 관련 소프트웨어 기능을 소개한다. 헤매지 않고 가공 프로그램 작성 가공 프로그램을 작성할 때에는 형조·와이어 방전가공기 모두 가공 조건을 각각의 기계 타입마다 결정할 필요가 있다. 가공 조건을 결정하는 조작에서 지금까지는 방전 면적(판두께), 워크 재질, 전극 재질, 가공 방법, 표면 조도를 가공 조건 일람표에서 판단해 선택하고 있었기 때문에 최적의 가공 조건이 정확하게 선택되고 있는지 알기 어려웠다. 이 문제를 해결하기 위해 제어장치 Hyper-i의 ‘프로젝트&
최근 자동차 분야에서는 CO2 배출량 절감을 위해 PHV나 EV 등의 차세대 자동차의 보급이 추진될 것으로 예상되고 있다. PHV나 EV 등에서는 에너지절감을 고려한 특성을 갖는 모터가 앞으로의 요구인 것은 분명하다. 그 큰 과제의 하나가 모터 특성에 크게 영향을 미치는 모터코어의 개발이다. 이에 모터코어 및 모터코어 금형(프레스 금형)의 과제와 대책에 대해 정리하고, 금형 제조 공정의 하나인 와이어 방전가공의 과제와 동사 대책 사례를 소개한다. 또한 PHV, EV 등의 보급 한편으로, 엔진 자동차의 저연비화로서 엔진의 효율 향상이나 구동계의 효율 향상, 차체의 경량화 등의 개발도 추진되고 있다. 그 중에서 특히 구동계의 효율 향상을 위해 동력 전달 로스를 절감하는 기어 고정도화의 요구가 있다. 이에 보다 높은 정도가 필요한 기어 단조 금형의 형조 방전가공의 과제와 동사 대책 사례를 소개한다. 모터코어 금형에 있어 와이어 방전가공의 과제와 대책 최근 모터코어에 채용되는 전자 강판의 박판화가 추진되고 있다. 박판 재료는 철손이 적고, 모터 특성에 유리한 것이 이유이다. 따라서 최근에는 t0.2~t0.35mm 정도(기존 : t0.5mm 정도)까지의 박판 재료가
전기만 흐르면 재료의 경도에 의존하지 않고 가공할 수 있는 강점을 활용해 담금질강과의 좋은 상성으로 방전가공기가 금형 제작의 최종 공정에 중요시됐던 것은 한참 옛날의 이야기이다. 현재 절삭 툴의 고정도화·고강도화·내마모성 향상과 고속 회전 주축 탑재 머시닝센터의 성능 향상에 의해 금형 제조에서 직조가공이 다용되고 있으며, 최종 공정에 한정하지 않고 방전가공의 활용 패턴이 모색되고 있다. 이 글에서는 공작기계의 각 특징을 이해·습득, 종합력의 최적화와 자사 노하우 구축을 달성함으로써 글로벌 금형 제조의 경쟁력을 향상시킨다는 요구에 대응하기 위해 방전가공의 원리를 다루면서 최신 기술과 그 활용 사례를 소개한다. 방전가공의 우위성 방전가공은 절삭가공에서 공구에 해당하는 전극과 워크의 간극(방전 갭)에 방전 현상을 발상시켜, 방전에 동반하는 역학적 작용(방전 충격 압력)과 열적 작용(증발·용융)에 의해 제거가공을 하는 가공 수단이다. 방전가공의 대표적인 특징을 아래에 든다. • 단위면적당 고밀도 에너지 부가가 용이 • 절삭가공과는 달리 부드러운 것(동)으로 단단한 것(철)을 가공할 수 있다 &bul
방전가공에는 여러 가지 장점이 있으며, 좁은 피치의 미세 커넥터 금형이나 깊은 홈이 많은 다이캐스트 금형 등의 제조에서 적극적으로 사용되어 왔다. 최근에는 진원도를 요구받는 모터코어의 대형 금형이나 자동차 부품의 대형 금형 등 새로운 분야에서도 활용이 추진되고 있다. 이러한 가운데 방전가공의 장점을 잘 활용한 금형을 제조, 제안하는 것이 차별화로 이어진다고 생각할 수 있다. 이 글에서는 새로운 분야 개척의 힌트가 되는 방전가공에 관한 연구 동향과 방전가공기의 최신 기능을 소개한다. 또한 방전가공기를 잘 활용하고 있는 부품 메이커, 금형 메이커의 사례도 소개한다. 01 금형 제작의 경쟁력 향상으로 이어지는 방전가공의 최신 활용 사례 02 에너지절감 자동차용 금형의 최첨단 요구에 대응하는 최신 방전가공 기술 03 방전가공을 활용하는 소프트웨어 기능 - ‘프로젝트’, ‘E 테크 닥터’ - 04 모터코어 금형의 납기 단축을 실현하는 와이어 방전가공기의 유효 활용 05 와이어 방전가공기의 플레이트 가공 세팅 정도 향상 시책 - 기상의 비접촉 평면 상태 확인 기술에 의한 플레이트 평면 상태의 가시화 - 06 방전과 절삭의 적절
“학생과의 신뢰가 최선의 결과를 만듭니다” 새로운 커리큘럼 연구로 트렌드에 맞는 교육 시도할 것 금형산업의 미래가 밝다. 지난 9월, ‘2018년 뿌리기술경기대회 시상식’에서 한국폴리텍대학 금형디자인과 학생들은 당당한 모습으로 상패를 들었다. 학생은 결실을 맺기 위해 열심히 노력했고, 이들을 이끌어준 사람들은 교수진이었다. 금형디자인과 성시명 교수는 끈끈한 신뢰를 바탕으로 제자들과 만족스러운 결과를 이끌어냈다. Q. 금형디자인과 교수로 재작하게 되신 계기가 무엇인지 궁금합니다. A. 한국폴리텍대학 인천캠퍼스는 제 모교입니다. 당시 저희 작은 아버지께서는 금형산업에 종사하셨는데 제게 금형을 추천해주셨어요. 학교에 진학한 뒤, 교수님들께서는 금형에 대한 미래를 제시하면서 진로 설계를 많이 도와주셨습니다. 그러던 중 금형디자인과 현 학과장이신 정상준 교수님께서 제안해주신 시간 강의를 시작하며, 학교와 인연을 맺게 됐습니다. 강의를 시작하고 나니 학생들을 지도하는 일이 즐겁고 적성에 맞더라고요. 이후 교수가 되기 위한 준비를 거쳤고, 작년 12월 1일에 부임했습니다. Q. 학생들이 다수의 대회에서 입상하는 등 학과 위상이
[첨단 헬로티] “최근 소프트웨어 산업은 분석 테스팅에 집중하다가 최근에는 보안을 중요시하는 트렌드로 변화되고 있다. 즉, 만들어진 소프트웨어가 해킹 없이 안전하게 작동하는지에 대해 초점이 맞춰지고 있다” 지난 11월 28일 반도체 유통기업 인셈의 주최로 개최된 ‘STM32 & IAR 테크페어’에서 이현도 IAR시스템즈 과장은 소프트웨어 산업 트렌드 변화에 대해 이 같이 말했다. 이현도 과장은 “최근 소프트웨어 산업은 통신, IoT, 클라우드, 오토모티브와 관련된 제품을 많이 출시하고 있으며, 시중에는 이와 관련된 제품이 많이 출시됐다. IAR시스템즈는 여기서 더 나아가 보안에 더 집중을 하고 있다”고 말했다. ▲이현도 IAR시스템즈 과장 다수의 시장조사기관의 전망에 따르면 2025년이 되면 IoT로 연결되는 커넥티드 디바이스가 70억개에 달한다고 한다. IoT 시장이 커질수록 가장 문제가 되는 것이 보안이다. 최근 코드가 방대해지고 복잡해지고 있기 때문에 사소한 부분에서 일어난 오류가 나중에 큰 문제로 발생하게 되는 경우가 많다. 설계부터 제품 양산, 유지, 보수까지의 단계 중에서 한
[첨단 헬로티] 전기가 실행하는 일의 양을 전력량이라고 하고 단위 시간당 전력량을 전력이라고 한다. 일반적으로 전력을 이해한 다음에 전력량을 생각하는 편이 더 쉽다. 전기회로에서 전기에너지가 발생 또는 소비될 때 그 일의 시간당 비율, 즉 전기가 하는 일의 속도를 전력이라고 하고 초당 1줄(Joule) [J/s]의 전력을 1와트[W]로 표시한다. 전압 V[V], 전류 I[A], 부하저항 R[Ω]일 경우 전력 P[W]는 다음의 식과 같다. 동력 관계에서는 지금도 때?로 마력[HP]이라는 단위를 사용하는데 다음과 같은 과계에 있다(프랑스 마력은 736[W]). 전기의 일량을 전력량이라고 하고 P[W]의 전력이 t[s] 동안 계속되었을 때의 일량은 W = Pt = VIt[J] 또는 [Ws] 이다. 시간을 T 시간[h]라고 하면 식은 다음과 같다. W = VIT[Wh] 도선에 전류가 흐르고 있을 때, 그 안에서 소비되는 에너지(전력량)는 모두 열에너지로 바뀐다. W=VIt=I²Rt[Ws] 위의 관계식을 줄의 법칙(Joule’s law)이라고 한다. 그리고 그 열은 줄열(Joule’s heat)로 불린다. 전력공식 줄열 ※ 본
[첨단 헬로티] 원자는 +, - 전기를 갖는다 물질을 마찰하면 전기가 생기는데, 대체 이 전기는 어디에서 생기는 것일까? 물질의 구조 그 자체에 비밀이 숨어 있다. 물질은 모두 원자라는 극히 적은 입자가 서로 모여서 이루어진다. 원자는 영어로 ‘아톰(Atom)’ 이라고 하는데, 이것은 그리스어로 ‘더 이상 분할되지 않는 것’이란 뜻의 말에서 생긴 것이다. 그러나 원자 구조의 연구가 진행됨에 따라 더 이상 분할되지 않는다던 원자가 더욱 더 작은 ‘전기의 알갱이’로 이루어졌다는 사실이 밝혀졌다. 원자의 구조는 <그림 1>과 같이 중심 부분에 원자핵이 있고, 원자핵은 양자라 불리는 플러스 전기를 띤 미립자와 전기를 갖지 않는 중성자로 이루어진다. 이 원자핵의 주위를 마이너스 전기를 띤 미립자인 전자가 일정하게 궤도를 그리며 회전한다. ▲ 그림 1. 원자의 구조(예) 보통 상태에서는 원자핵이 갖는 플러스(+) 전기량과 그것을 둘러싼 전자의 마이너스(-) 전기량이 같으므로 원자로서는 +, -의 전기량이 상쇄되어 외부로는 나타나지 않게 된다. 자유 전자의 기능 그런데 <그림 2>와 같
[첨단 헬로티] 2018 인공지능 국제 컨퍼런스 ‘인공지능 시대의 도전과 기회를 말하다’ 2018년 11월 29일 개최된 <2018 인공지능 국제 컨퍼런스>에서는 ‘인공지능 시대의 도전과 기회를 말하다’란 주제로 인공지능 기술 현황과 국가별 정책 트렌드, 개선 방안에 대해 논의하는 패널 토론이 진행됐다. 본 토론에는 고학수 서울대학교 교수(좌장)의 진행으로 ▲테렌스 세노스키(Terrence Sejnowski) 캘리포니아 대학 샌디에이고(UCSD) 명예교수 및 솔크연구소(Salk Institute) 교수, NIPS재단 회장 ▲윌리엄 J 댈리(William J. Dally) 엔비디아(NVIDIA), CTO 및 수석부사장 ▲찬 체우호(Chan Cheow Hoe) 싱가포르 정부 최고디지털기술책임자 ▲오렌 크라우스(Oren Kraus) 페노믹(Phenomic) AI 창립자 및 CTO 등이 참석했다. ▲<2018 인공지능 국제 컨퍼런스>에서 진행된 패널 토론 모습 Q. 인공지능, 앞으로 어떤 방향으로 나아가야 할 것인가? 개선시켜야 할 점은? - 테렌스 세노스키 : 인공지능이 어떤 기회를 만들어낼 것인가를
[첨단 헬로티] 전기 자극으로 실시간 색 변하는 전고체 유연 소재 개발 카멜레온이나 문어의 색이 변하듯이, 별도의 염료 없이 스스로 색이 변화하는 전고체 상태의 소재가 개발됐다. 서강대학교 박정열 교수 연구팀은 최근 전기 자극을 통해 능동적으로 실시간 색이 변하는 전고체 유연 소재를 개발했다고 밝혔다. ▲ 서강대학교 기계공학과 박정열 교수 카멜레온이나 문어는 피부색을 바꾸기 위해, 피부 속 광결정 구조의 간격을 조절한다. 광결정은 특정 파장의 빛만 반사시키는 구조로써, 광결정 구조의 간격에 따라 반사시킨 빛의 색깔이 다르다. 이러한 자연계의 광결정 기반 색변화를 모사하려는 연구가 많은 관심을 받고 있다. 하지만 광결정 구조의 색을 변화시키기 위해 기존 기술들은 전해질, 액정, 용액 등 액체 환경이 필요했다. 이에 플렉서블 형태로 구현하기 어렵고, 외부의 충격이나 환경 변화에 취약한 한계가 있다. 박정열 교수 연구팀은 고체로만 이루어진 소재에서 색이 변화하도록 제작하여 기존 액체 환경으로 인한 기술적 한계를 돌파했다. 개발된 소재에는 나노미터 규모의 유전탄성체 기반 소프트 액추에이터가 도입되어, 전기 자극에 따라 광결정 구조 간의 간격이 제어되면서 색이 변화된
[첨단 헬로티] 국가가 추진하는 Society 5.0의 사고에 기초해, 공장을 포함하는 다양한 분야에서 에너지 가치사슬이 검토되고 있다. 공장은 고객 납기를 지키고 코스트를 억제해 적정한 품질의 제품을 제조하는 것이 미션이다. 이를 위한 생산 계획 문제는 보통 어떤 제약 하에서 납기를 최소화하는 조합 최적화 문제로서 정식화되고, 최적화 문제 중에서 전형적인 문제의 하나로서 연구가 진행되어 왔다. 그 중에서 기계의 처리 순서가 다른 다수의 작업을 취급하는 생산 형태의 것을 작업 숍이라고 부르고, 작업 숍 형태의 생산 형태를 갖는 공장의 스케줄을 최적화하는 문제를 작업 숍 스케줄링 문제(이하 ‘JSP’)라고 한다. JSP는 문제의 규모가 커짐에 따라 조합의 수가 많아져 최적해를 얻기가 어려워지는 문제로서 알려져 있다. 이 문제의 규모 확대에 대응하기 위해 여러 가지 메타휴리스틱 방법이 적용되어 왔다. 최근 현실의 생산 계획은 소비자 요구의 다양화에 의해 단품종 다량 생산에서 다품종 소량 생산으로 이행되고 있다. 메타휴리스틱 방법의 하나인 타부 탐색(이하 ‘TS’)은 조정해야 할 파라미터가 타부 리스트 길이(이하, &ls