[첨단 헬로티]
와타나베 요시노부 (渡邉 芳修), 미즈타니 와타루 (水谷 亘) ㈜소딕
1. 서론
고정도, 고품위의 금형가공에서 NC 장치의 고속․고정도 윤곽 제어는 없앨 수 없는 기능인데, 최적의 파라미터 선택과 주축 회전수, 절삭 이송 속도 등의 가공 조건을 결정하기 위해서는 테스트 가공이 필요하며, 리드 타임 증가, 코스트 증가의 원인이 되고 있다.
또한 미세 정밀가공이나 복잡 형상의 가공에서는 실제 절삭 이송 속도(F값)이 지령 절삭 이송 속도에 도달해 가공하고 있는 것은 드물며, 그것을 하회해 가공되고 있는 것이 많이 있다.
그렇기 때문에 1날당 절삭량으로 판단한 가공 조건이 무너져 버리고 결과적으로 공구 마모를 촉진시키는 원인이 되며, 또한 절삭 이송 속도의 큰 편차로부터 가공 면질이 손상되어 버리는 경우가 있다.
그래서 동사에서는 앞에서 서술한 문제를 해결하고, 가공 조건 결정의 작업량을 삭감하기 위한 어시스트 툴로서 최적의 ‘절삭 이송 속도’와 ‘고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터’를 산출하는 소프트웨어 ‘EF-Tune’를 개발했다. 이 글에서는 EF-Tune의 개요와 가공 사례를 소개한다.
2. 구조
EF-Tune의 개략 구조를 그림 1에 나타냈다. EF-Tune은 별도 설치한 퍼스널컴퓨터 상에서 동작하는 애플리케이션으로, CAM에서 출력된 NC 프로그램을 EF-Tune에 읽어 들여 잔삭값, 공구 손잡이 길이, 가공 사이즈의 정보를 입력, 실행시킴으로써 최적의 절삭 이송 속도, 고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터를 제시한다(그림 2).
또한 AI(인공지능)을 이용한 해석을 함으로써 여러 가지 가공 형상 및 가공 조건으로부터 작성된 NC 프로그램에 유연하게 대응하는 것이 가능하다.
3. 지령 절삭 이송 속도의 가공에 대한 영향
지령 절삭 이송 속도의 차이에 의한 실제 절삭 이송 속도의 변화를 그림 3의 사례에 나타냈다. 동 그림은 육각 형상의 가공 패스를 일정한 지령 절삭 이송 속도로 가공하는 경우를 나타낸 것인데, 실제 가공에서는 각부에서 감속하기 때문에 실제 절삭 이송 속도는 감속을 반복하는 움직임이 된다.
이 때 지령 절삭 이송 속도를 높게 설정해 버리면, 실제 절삭 이송 속도는 지령 절삭 이송 속도에 도달하기 전에 감속을 개시해 버리기 때문에 지령 절삭 이송 속도까지 도달할 수 없다.
또한 속도의 편차 폭이 커지기 때문에 가공 면질이 불균일해질 우려가 있다. 이와 같은 경우에는 지령 절삭 이송 속도를 내려 설정함으로써 실제 절삭 이송 속도가 지령 절삭 이송 속도에 도달하고 있는 시간이 길어지고, 감속 시의 속도 편차도 작게 억제된다.
그러나 지령 절삭 이송 속도를 내린다고 하는 것은 가공 시간이 늘어나는 것에 직결되기 때문에 단순히 내리면 좋은 것은 아니고, ‘지령 절삭 이송 속도에 대한 실제 절삭 이송 속도의 도달률’과 ‘가공 시간’의 밸런스를 생각해 결정할 필요가 있다.
지령 절삭 이송 속도에 대한 실제 절삭 이송 속도의 도달률과 가공 속도(가공 시간의 역수)의 관계를 나타낸 예를 그림 4에 나타냈다.
이 그림에서 나타냈듯이 도달률과 가공 속도에는 트레이드 오프의 관계가 있으며, 목적에 따라 최적의 지령 절삭 이송 속도는 변화한다. 예를 들면 거친가공이면 가공 속도를 우선하는 방향으로 설정하고, 다듬질가공이면 도달률을 우선하는 방향으로 지령 절삭 이송 속도를 설정하는 등의 고려가 필요하다.
EF-Tune은 이러한 개념을 베이스로 해서 입력 정보(NC 프로그램, 잔삭값, 공구 손잡이 길이, 가공 사이즈)로부터 AI 모델을 탑재한 해석 엔진을 경유해, 최적의 절삭 이송 속도와 고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터를 산출하고 있다.
4. 가공 사례
EF-Tune에서 산출된 지령 절삭 이송 속도와 고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터를 이용한 구면 리플렉터 형상 [피삭재 : STAVAX(52HRC)]의 가공 사례를 그림 5에 나타냈다. 숙련자가 설정한 절삭 이송 속도와 고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터로 가공한 것과 비교해도 손색이 없는 마무리를 실현하고 있다.
5. 맺음말
이 글에서는 가공 조건의 결정을 지원하는 소프트웨어 ‘EF-Tune’에 대해, 그 개요와 가공 사례를 소개했다. 현장에서 EF-Tune을 유효하게 활용함으로써 납기 단축, 코스트 절감에 공헌할 수 있기를 기대한다.
