PowerMILL Vortex 및 MachineDNA를 활용한 고효율 가공
가공 시간 60% 단축하는 고속, 고효율 가공을 위한 특허 기술
혁신과 변화, 협력이 지속적이고 효율적으로 이루어질 때 장기적인 생산성 향상을 이룰 수 있으며, 고속가공, 5축, 자동화 등 가공 솔루션별 사용 사례에 대해서 살펴본다.
한국델켐 도영돈 수석컨설턴트
델켐의 전세계 특허 기술인 고속 황삭 가공방식 Vortex 가공 기술(이하 보텍스)은 실제 가공 시간의 대부분을 차지하는 황삭가공 시간을 60% 이상 획기적으로 단축시킬 수 있는 가공 기술이다. 보텍스 가공 기술은 일체형 솔리드 공구를 사용하여 최대 효과를 가져올 수 있도록 개발되었으며, 2축이나 3축, 위치결정 5축 영역 황삭과 스톡 모델 또는 레퍼런스 툴패스를 기반으로 한 잔삭 또는 깊은 부위의 절삭가공이 필요한 경우에 매우 유용하다.
기존의 황삭가공 시에는 그림 1과 같이 코너 구간 가공 시에 공구의 접촉 각도가 급격하게 증가하고, 이로 인해 공구의 부하 또한 그만큼 증가하게 된다.
그러나 보텍스 가공은 공구 접촉 각도를 완벽하게 제어하여 직선 구간과 코너 구간에서 그림 2 같이 동일한 공구 이송 속도와 접촉 각도를 갖는 툴패스를 산출한다.
툴패스 컬러맵을 통해서 보게 되면 더욱 더 확실한 차이를 확인할 수 있다. 그림 3 위쪽의 기존 황삭가공에서는 빨간색으로 표시되는 부분이 이송 속도가 저하되며 공구 부하가 증가하는 구간으로 전체 절삭 조건에 악영향을 미치게 되지만, 아래쪽의 보텍스 가공 툴패스에서는 코너 구간에서 이송 속도가 줄어들지 않고 직선 구간의 설정값을 그대로 유지하면서 접촉 각도 또한 동일하게 컨트롤한다.
실제 가공 테스트 결과 기존의 가공 방식 대비 가공 시간은 60% 단축되는 효과가 검증되었다. 또한 공구에 가해지는 부하를 방지하여 공구와 기계의 수명 또한 연장할 수 있다. 코너 구간 가공 시에 급격하게 커지는 공구 접촉 각도를 직선 구간에서와 동일한 접촉 각도로 최적화시켜 안정화된 절삭 조건으로 가공하기 때문에 공구의 과부하를 방지할 수 있으며, 공구 직경의 2배 또는 3배의 스텝다운 값을 사용한 상향식 가공을 함으로써 가공물 표면의 열손상 또한 방지할 수 있다. 
이 새로운 보텍스 가공 툴패스는 64bit PC와 멀티 프로세서를 지원하는 기능뿐만 아니라 리드앤링크 옵션과 같은 기존 파워밀 기능이 포함되어 툴패스 연산 시간을 최소화한다.
또한 전형적인 황삭 가공음은 절삭량의 변화에 따른 공구 떨림과 부하에 의해 변화가 심하지만, 보텍스 가공을 할 경우 절삭량을 일정하게 유지시켜 주기 때문에 가공음이 일정하게 유지된다.
한편, 공작기계마다 처리 속도나 파라미터 값, 원호 구간에서 직선 구간으로 변하는 구간에서의 처리 능력 등이 서로 상이하다. 이렇게 컨트롤 값이 다르다 보면 신규 기계 도입, 성능 개선 시 또는 PowerMILL 버전 업그레이드 시에 보텍스 가공의 이점을 극대화하는 기계 파라미터 값을 찾기 위해 여러 번의 황삭가공 테스트를 진행해야 한다. 이런 경우 MachineDNA(머신디엔에이) 기술을 사용한다면 서로 다른 기계 상에서 기계별로 가장 최적화된 파라미터 값을 빠르게 자동으로 파악하여 공작기계의 수명 주기 동안 빠르고 정확한 가공을 위해 기계의 성능을 최적화시킨다.
또한 원호 구간과 직선 구간의 변환점에서 곡률 연속성이 반영된 값으로 변경한 포인트 배열을 사용하며, 공작기계의 성능을 극대화하여 가공 시간을 단축하고 효율을 극대화할 수 있는 보텍스 툴패스의 반경과 길이를 자동으로 찾아낸다.
한편 보텍스 기능은 2014 버전부터 PowerMILL뿐만이 아닌 피처캠(FeatureCAM), 파트메이커(PartMaker), 델켐포솔리드웍스(Delcam For Solidworks, DFS)에 포함되어 사용자들의 생산성을 획기적으로 단축시켜 줄 것으로 예상된다. 사용자는 혁신적인 보텍스와 머신디엔에이 기술로 진정한 고효율 가공의 실현할 수 있게 될 것이다.
