[첨단 헬로티]
카사마 히로카즈 (笠間 裕和) 丸紅정보시스템(주)
1. 서론
최근 부품가공․금형 생산 업계에서는 생산의 리드타임 단축이나 복잡한 형상가공 대응이 요구되고 있다. 이들에 대응하기 위해 많은 기업이 세팅의 공수 절감을 목적으로, 위치결정 3축가공기(고정 5축)나 동시 5축가공기의 도입을 추진하고 있다.
또한 가공현장에서는 코스트 절감을 목적으로 한 자동화․무인화가 급속하게 요구되고 있으며 5축가공기의 활용을 추진하고 있는데, 이들을 실현하기 위해서는 가공 안전성의 확보가 필수이다. 이 글에서는 가공 안전성 확립에 대한 과제와 그 해결책의 하나로서 NCB사가 개발한 머신 시뮬레이션 시스템인 ‘NCBrain5X’를 소개한다.
2. 과제
많은 기업이 가공 안전성(신뢰성)을 높이기 위해 CAM 소프트웨어 부속의 시뮬레이션 기능이나 머신 시뮬레이션 전용 시스템을 활용하고 있다. 그러나 CAM 소프트웨어 부속의 시뮬레이션의 대부분은 최종 CAD 형상에 대해 공구, 홀더, 머신 헤드의 간선 체크를 실행하는 것이 많고, 스톡 모델(피삭재)을 실제로 절삭하면서 간섭 체크를 실행할 수 있는 시스템은 적다.
또한 가공현장에서 사용되는 NC 데이터로 변환하기 전의 CL(Cutter Location) 데이터로 확인하는 경우가 많기 때문에 NC 데이터 내의 과제를 발견할 수 없다. 더구나 시뮬레이션 연산을 하고 있을 때는 다른 CAM 연산을 할 수 없거나, 혹은 툴패스의 연산 속도가 늦어져 버리는 등 본래의 CAM 작업에 대한 영향도 걱정된다.
한편 머신 시뮬레이션의 전용 시스템에서는 스톡 모델을 활용한 시뮬레이션을 실행할 수 있는데, 스톡 모델을 표현하기 위해 솔리드 데이터를 사용한다. 그렇기 때문에 시뮬레이션 연산에 많은 시간을 요하고, 실제 운용의 장에서는 NC 데이터의 작성이 완료되어 있어도 시뮬레이션 연산의 결과 대기로 가공을 개시할 수 없는 케이스도 있다.
또한, 시뮬레이션 결과, 고부하가공 에어리어나 급이송 이동 시의 간섭 등을 검지한 경우는 CAM 작업으로 되돌아가, NC 데이터를 수정해 재시뮬레이션을 실시하는 등 작업에 있어 갔다가 되돌아가는 일이 발생한다(그림 1). 이상과 같이 가공의 안전성을 확립하기 위해서는 많은 과제가 존재한다.
3. 고속 절삭․최적화 시뮬레이션
맨 처음에 앞에서 들었던 과제를 해결하는 시스템 NCBrain5X의 3대 특징을 소개한다.
(1) NCB사 자사 개발의 솔리드 모델에 의한 초고속 머신 시뮬레이션
NCB사가 자사 개발한 솔리드 모델은 스톡 모델이 리얼타임으로 절삭되어 가는 모양을 확인할 수 있다. 또한 실제 가공에서 사용되는 NC 데이터를 이용해 시뮬레이션을 실시하기 때문에 실제 가공현장과 동등한 환경에서 간섭 체크를 할 수 있다. 더구나 기존의 머신 시뮬레이션 전용 시스템과 비교해도 압도적인 초고속 연산에 의해 시뮬레이션 시간이 짧기 때문에 스트레스 없이 현재의 제조 플로에 반영시키는 것이 가능하다(그림 2).
(2) 가공의 안전성을 향상시키는 NC 데이터의 최적화
여러 가지 NC 데이터 최적화 기능을 탑재하고 있다(그림 3). 고부하 에어리어를 검지했을 때의 추가 패스 생성 기능이나 가공 부하에 따라 가변하는 이송 속도 조정 기능 및 급이송 이동 높이의 조정 등 안전성을 향상시키기 위한 수정을 자동으로 실시할 수 있다.
또한 가공 효율을 향상시키는 기능으로서 에어컷을 삭제하는 기능이나 작은 절삭 패스의 삭제 기능도 동시에 실시할 수 있다. 이 최적화 기능의 활용에 의해 간섭 등의 문제가 발생했을 때도 CAM 작업으로 되돌아가지 않고, NCBrain5X만으로 안전성을 확립한 데이터로 수정할 수 있다.
(3) 데이터베이스 구축에 의한 가공 표준화
가공기, 피삭재, 공구 세트, 가공 공정 등의 자사 제조 환경을 데이터베이스로서 구축함으로써 안전성이나 효율을 향상시킨 NC 데이터에 대한 편집 작업을 작업자의 스킬에 의존하지 않고 실시할 수 있으므로 사내의 가공 표준화를 확립할 수 있다(그림 4).
4. 앞으로의 과제
NCB사 자사 개발의 솔리드 모델을 활용한 NCBrain5X는 고속 연산의 실현, 각종 가공 방법에 맞춘 특수 요건을 만족시키기 위해 계속 개발을 지속하고 있다. 최근에는 하드웨어(가공기, 공구)의 진화와 함께, 고정도 시뮬레이션도 요구되고 있다. 이와 같은 빅데이터에 대응을 해야 하며, 또한 진화를 추구해 갈 것이다.
