[항공기 부품가공] 항공기 부품 가공용 절삭공구의 특징과 사용법 항공기에는 경량이면서 강도가 높은(비강도가 높은) 내열합금이 주로 사용되며, 해마다 그 비율이 증가하고 있다. 내열합금은 고온 강도가 높고, 또한 고온 환경 하에서 내산화성․내식성이 양호하기 때문에 고온 하에서 사용되는 구조재로 사용된다. 내열합금은 각종 합금의 베이스가 되는 화학 조성에 의해 철기, 니켈기, 코발트기의 3종류의 합금으로 구별된다. 특히 인코넬로 대표되는 니켈기 내열합금은 제트 엔진 부품에 많이 이용된다. 또한 티탄합금은 내식성이 우수하고, 강에 대해서 비중이 약 60%로 가볍고 비강도가 높은 재료로 알려져 있으며 기체 부품에 많이 사용되고 있다. 이들은 모두 열전도율이 낮고 공구의 날끝에 열이 축적되어 공구 마모가 현저하게 진행되기 때문에 매우 난삭이다. 또한 이들을 사용한 워크는 고가이기 때문에 절삭공구에 대해 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 일본공업출판 기계와공구지에 게재된 다이제트공업의 야마모토 타카시씨가 저술한 글을 통해 앞에서 말한 재료의 가공에 적합한 ‘내열합금용 원컷 레이디어스 엔드밀(DV-OCSAR형)’, ‘내열합금용 EZ 드릴(EZS형)’, ‘날끝 교환
[항공기 부품가공] 항공기 부품의 난삭재 가공 과제와 대응 기술 항공산업에서는 환경이나 에너지 문제의 관점에서 연료의 효율적인 사용에 큰 관심이 모아지고 있다. 연료를 효율적으로 사용하기 위한 대응으로서 항공기의 경량화를 들 수 있다. 사용 환경 온도가 낮은 부위에서는 알루미늄합금이나 철계 재료의 대체품으로서 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP)이 이용되어, 항공기의 기체 구조 중량에 대한 CFRP의 적용률은 신형 항공기가 개발될 때마다 높아져 보잉787에서는 기체 구조 중량의 50%에 적용하기에 이르렀다. 한편 엔진을 고온으로 동작시킴으로써 연소 효율을 높이는 방향의 대응도 이루어지고 있어, 인코넬이나 티탄합금 등의 내열합금이 사용되고 있다. 또한 고온에서의 사용이 가능한 복합 재료가 검토되어, 세라믹스 섬유를 세라믹스로 경화한 세라믹스 매트릭스 복합 재료(CMC)에 관심이 높아지고 있다. 이와 같이 우수한 특성을 갖는 재료가 개발되고 있지만, 일반적으로 재료특성이 개선되면 그 피삭성은 저하하게 되고 가공이 어려워진다. 우수한 재료도 적절한 가공 방법이 개발되어야 비로소 그 특성을 활용할 수 있는 영역이 확대되고, 재료 개발과 가공법 개발은 따로 떼어서는 생각할
[CAM에 의한 공구부하 제어] 금형 메이커의 공구부하 제어의 현 상황 昭和테크는 창업 시에는 문자나 장식 등의 공업 조각이 전문이었지만, 고무 금형도 취급하게 되었고 시간이 지남과 함께 사업 내용을 바꾸어 가게 되었다. 현재는 공업용 고무 금형 전문 메이커로서 고객의 요구에 대응하고 있다. 설비 면에서 특색은 금형가공용 머시닝센터, 형조 방전가공기에 더하여 3차원 레이저 스캐너와 문자, 마크 등의 장식을 지원하는 디자인 CAD의 도입 등 조각공장의 개성 있는 시스템을 유지하고 있다. 2010년부터는 이러한 독특한 설비를 활용하기 위해 호세이대학 디자인공학부 오오시마 사네지 교수의 연구실과 ‘고무금형의 표면처리 기술’의 공동 연구에 도전했다. 이 활동을 통해 주름도 블라스트도 없는 제3의 표면처리 방법 ‘미미크로 코트’(상표 등록필)를 개발하여, STL 포맷만으로는 불가능한 품질을 실현했다. 현재는 이 방법을 활용한 금형 기술로 차별화를 지향하고 있다. 일간공업신문사 형기술지에 게재된 昭和테크의 후지와라 노리히토 대표가 말하는 금형 메이커의 공구부하 제어에 대해서 살펴본다. 특히 동사의 경우, 문자 조각이나 마크가 들어간 깊은 홈가공과 같은 특수한 경우가 사
[CAM에 의한 공구부하 제어] 프로덕트 머시닝을 지원하는 3차원 CAM ‘SURFCAM’은 공작기계의 최신 기술에 대응하는 동시에 Window나 퍼스널컴퓨터 주변 기술을 포함한 최신 IT 환경, 그리고 독창적인 툴패스 이론을 적극적으로 도입하고, 또한 더욱 사용성을 추구하여 항상 업계를 리드해 왔다. 개발원인 SURFCAM.INC는 1950년대에 의료기기 부품의 금형 메이커로서 시작하여, 60년대에는 항공기, 자동차 부품이나 특수 부품의 가공까지 영역을 넓혔다. 당시 여명기인 NC 가공에 주목하여 효율적인 가공 데이터를 작성하기 위한 CAM 소프트웨어를 자체 개발한 것에서부터 시작했다. 2000년부터는 새로운 툴패스 로직의 연구 개발에 대응하여 담금질강이나 티탄 등의 난삭재를 대상으로 한 효율적인 거친․중거친가공 방법의 프로토 타입을 개발, 2005년에 공구의 접촉 각도를 제어함으로써 절삭부하를 일정하게 하는 새로운 절삭법 ‘TrueMill’를 발표하고 국제 특허도 취득했다. 그리고 2013년 2월에는 세계 No.1 CAM 벤더인 ‘Vero’ 그룹의 일원이 되었으며, 현재는 자동차․가전 등의 금형산업이나 부품가공 산업뿐만 아니라 항공기
[CAM에 의한 공구부하 제어] 미세 가공에서 CAM 시스템 절삭공구나 공작기계 등의 각 부품은 엄격한 공차로 관리․제작되고 있기 때문에 유저 앞에서는 거의 동일한 사양이 보상되고 있다. 동업 라이벌과의 차별화는 이들 도구를 어떻게 사용하는지에 달려있다. CNC를 이용한 제조현장에서 타사와 차별화한다면 CAM 데이터의 도입이 가장 효과적인 대응이라고 할 수 있다. 예를 들면, 동일한 CAM 시스템을 사용한 경우에도 CAM 오퍼레이터에 의한 형상 파악법이나 고안에 따라 출력되는 NC 데이터의 질은 크게 달라진다. 동일한 도구(CAM)라도 사용자에 따라 성능 차이가 생기는 현상은 정말로 장인의 솜씨와 동일하다고 할 수 있다. CNC 가공이라도 데이터 작성에서 기계가공, 공구 선정까지를 동일한 담당자가 하면 보다 좋은 제작을 실현할 수 있다고 생각되지만, 조직화, 분업화가 진행된 현장에서는 좀처럼 어렵다. 현재 중국에서 제조업의 대부분은 역시 분업화된 시스템이다. 각 현장에서는 자신이 만들고 있는 것이 최종적으로 어떻게 될지를 알고 있는 사람은 거의 없다. 양산을 목적으로 하고 있기 때문에 어쩔 수 없다. 일본의 제조현장
[CAM에 의한 공구부하 제어] 'HSMWorks' 부하 제어가공의 유효성 제조업계에서는 리드타임의 단축에 박차를 가하는 동시에 피삭재의 고경도화․난삭화가 진행되고 있다. 또한 고정도화의 경향도 현저하다. 그렇기 때문에 종래와 같은 가공 방법으로는 고객의 요구를 만족시키는 것이 어려워지고 있다. 이와 같은 상황을 타개하기 위해서는 CAM에서 아웃풋되는 커터패스 및 가공 레이아웃의 재고가 필요하다. 공구의 성능이 비약적으로 향상된 Z방향 절입깊이를 크게 취하고, 외주날을 사용하여 가공하는 것이 황삭가공의 리드타임 단축에서 큰 어드밴티지가 되는 것은 알려져 있지만, 최적의 커터패스가 어떤 것인지는 아직 그다지 알려져 있지 않다. 고경도강의 황삭가공에서 공구의 내구성 및 코스트면 등의 이유 때문에 일반적으로 다이렉트 커팅은 잘 하지 않고 방전가공을 주로 많이 하게 된다. 그러나 실제로는 전극 소재나 2차가공의 코스트, 리드타임, 제품 정도나 강도를 고려하면, 다이렉트 커팅이 타당하다는 것은 확실하다. 절삭을 어렵게 하는 이유는 절삭부하의 변동이다. 기계측의 이송 가감속에 동반하는 절삭 조건의 급변이나 코너부, 홈부에서
[CAM에 의한 공구부하 제어] 'Space-E'의 공구부하 제어 이 글은 일간공업신문사 형기술지에 게재된 NTT데이터엔지니어링시스템스의 호리카와 시게토시씨가 저술한 것으로, ‘Space-E’에 탑재되어 있는 공구부하를 저감하는 ‘이송 속도의 가감속 기능에 의한 최적화 기능’, ‘경로 추가 기능’, ‘절삭 리포트 기능’에 대한 해설이다. 공구부하를 저감시키는 방법은 3가지이다. 첫 번째는 경로 계산 시에 공구부하를 저감시키는 방법이다. 이것은 등고선 황삭가공의 트로코이드 기능이다. Space-E는 트로코이드를 이용한 경로를 작성할 수 있기 때문에 직조나 고속 가공을 실현할 수 있다. 그러나 경로 동작으로 공구부하를 저감시키면 절삭 거리가 길어지고, 가공 시간이 많이 걸리게 된다. 그렇기 때문에 공구부하를 저감시키는 방법의 두 번째는 경로 계산에서 구한 경로를 최적화하는 기능을 준비하고 있다. 이것은 이동 경로를 변경시키지 않고 공구부하가 걸리는 곳의 ‘이송 속도를 늦추는 것’으로 단위 시간당 절삭량을 감소시키는 ‘이송 속도의 변경 기능’이다. 세 번째는 공구부하가 걸리는 곳에 경로를 추가할 수 있게 한 ‘경로 추가 기능’이다. 이것은 2013년 2월에 릴
LVPECL 종단의 회로적 접근 LVPECL은 고주파 차동 신호 전송 표준 기술이다. 출력 스테이지 설계 시 활용 가능한 회로 설계의 선택 폭이 너무 넓어 LVPECL을 처음 사용하는 사람들은 혼란을 겪게 된다. 여기서는 출력 드라이버의 구조와 표준 VCC-2V 바이어스 및 종단 네트워크의 구조부터 시작하여, 체계적인 방식의 토폴로지 및 부품값 선택에 대해 살펴본다. Phillip Wissell IDT(Integrated Device Technology, Inc.) LVPECL은 고속 IC 기술이 NPN 트랜지스터에만 국한되어 사용되던 1970년대 초반 도입된 후 자리잡은 고주파 차동 신호(High Frequency Differential Signaling) 전송 표준 기술이다. 능동 풀 업만 구현할 수 있어, 외부 부품이 출력을 수동으로 풀 다운하는 데 요구된다. DC 결합된 LVPECL의 경우, 이러한 외부 부품이 출력 드라이버에 바이어스를 걸어 전도시킬 뿐만 아니라 관련 차동 전송 선로(Differential Transmission Line)를 종단처리 한다. 그러나 출력 스테이지 설계를 완성할 때, 이 두 가지 요건을 충족하기 위해 활용할 수 있는 회
[CAM에 의한 공구부하 제어] 공구 자세와 절삭저항 및 공구 거동 최근 공구나 공작물의 연속적인 자세 변화를 가능하게 한 5축 제어 머시닝센터와 이에 대응하는 CAM 소프트웨어의 개발이 진행되어 다듬질가공에 유리한 외주부의 절삭날을 적극적으로 이용한 가공이 가능하게 되었다. 그리고 여러 가지 경사면이나 곡면으로 구성되는 복잡한 형상의 금형이나 측면에 요철을 가지는 공작물의 교체 없이 연속가공도 널리 실시되기에 이르렀다. 그러나 볼 엔드밀에 의한 가공에서는 절삭칩 생성 기구가 3차원 소성 변형을 동반하고, 또한 절삭 과정이 공구와 공작물의 상대적인 위치 관계에 의해 복잡하게 변화하기 때문에 공구 자세와 절삭저항, 절삭 기구, 공구 거동이나 다듬질면 성상과의 관계에 대해서는 아직 충분히 명확하지 않다. 또한 이들의 해명에 반드시 필요하다고 생각되는 해석 모델이나 예측 방법의 개발에도 개선점과 과제가 남아 있다. 이상을 근거로 일본 成蹊대학 카사하라 카즈오 교수 등은 지금까지 구체부와 원통부의 절삭날이 동시에 관여하는 절삭 과정에 적용할 수 있는 절삭 모델의 개발을 진행, 이 절삭 모델과 에너지 해법을 이용하여 다양한 공구 자세에서 절삭저항 예측 가능성에 대해서
디지털 오디오를 직접 제작한다 거실이나 홀을 웅장한 음으로 채우려면 수A 이상의 대전류와 수십V 이상의 고전압을 출력할 수 있는 파워 앰프로 대형 스피커를 구동해야 한다. 이번 달 연재에서는 72×38mm 기판으로 100W×2채널을 출력할 수 있는 최신 파워 앰프를 소개한다. 우선, 리니어 앰프는 입력된 신호를 그대로 전력 증폭하여 스피커를 구동한다. 입력된 신호는 일단 수백kHz의 고주파 캐리어로 ON/OFF되며 PWM 파로 변환된다. 그 신호로 출력단 스위칭 소자(일반적으로 MOSFET)를 ON/OFF하여 전력 증폭한다. 여기서 얻어진 전력은 아직 PWM 파 상태이므로 전력 손실이 없는 LC 필터로 고주파 캐리어를 제거하여 원래 아날로그 신호로 복조한다. PWM 파워 앰프는 대부분 오디오 용도로 사용되지만 모터나 피에조 소자 등을 구동하는 데에도 이용된다. 모터는 일반적으로 수kHz 이하에서 동작시키지만 고정밀도로 제어할 필요가 있는 것은 오디오 수준의 대역과 정밀도(왜곡률에 상당)가 필요하다. 예를 들면, 레이저광을 사용하여 기판에 구멍을 뚫는 프린트 기판 가공기에서는 레이저광의 진로를 바꾸는 미러를 구동하기 위해 고정밀 모터와 파워 앰프
나만의 실험실을 저렴하게 제작한다 이번 달에는 Arduino를 사용하여 로직 애널라이저를 만들었다. 마이컴 등의 I/O 포트 출력을 PC로 받을 수 있으며, 통신 프로그램 디버그 등에 사용할 수 있다. 필자는 SPI나 JTAG 등의 신호를 해석할 때 롱 메모리가 탑재된 오실로스코프로 받는 파형 데이터를 PC로 전송하고, 프로그램을 사용하여 송수신 데이터나 상태 천이 등을 알기 쉽게 가공하여 출력했는데, 이것보다 편리했다. 그리고 하드웨어의 경우, PC에서 로직 애널라이저의 레지스터에 샘플링 주파수나 트리거 채널 선택 등을 설정하고 측정을 시작한다. 트리거 신호가 와서 측정이 종료되면 로직 애널라이저에서 PC로 데이터를 보내 표시한다. PC 측 프로그램에서 SPI 신호를 디코드한다. FPGA 기판의 회로 데이터는 Arduino 기판을 통해 송신하고, 설계한 회로 데이터를 FPGA에 기록한다(컨피규레이션). 이 때, Arduino 기판은 다운로드 케이블로 기능한다. 채널 수를 변환할 때에는 FPGA를 다시 컨피규레이션한다. 예를 들어 SPI 신호를 받을 때 16채널로 설정하여 받는 것보다 4채널로 하여 파형을 받을 경우 데이터를 4배 길게 만들 수 있기 때문이다
원칩 센서 및 무선으로 입출력 대부분의 원칩 센서 IC는 시리얼 인터페이스를 갖고 있다. 전자기술 2월호 기술 특집에서는 이와 같은 시리얼 인터페이스의 기본 I2C를 이용하여, 무선 모듈 XBee와 접속하는 방법에 대해 순서대로 상세히 알아보았다. 먼저 온습도 리모트 측정을 실현하는데, 로컬과 리모트 두 장의 실험 기판을 만든다. 로컬 실험 기판은 USB를 통해 PC에 접속하고, 리모트 실험 기판 위의 원칩 센서 IC로 측정한 물리량을 얻어 PC의 디스플레이에 표시한다. XBee 포트 2개를 조작하여 I2C 인터페이스에서 사용되는 신호를 만들어 낸다. 실험에서는 I2C 인터페이스의 원칩 센서 IC가 많이 실려 있는 멀티 센서 모듈 TMD3591-SR(도아무선전기)을 이용했다. 모듈 위의 원칩 센서 IC는 I2C로 XBee와 직접 연결되어 있다. I2C는 오픈 컬렉터 또는 오픈 드레인 회로로 접속해야 한다. 이번에는 XBee를 마스터, 센서 IC를 슬레이브로 사용하므로 센서 IC의 SCL이 출력되는 것이 아니라 H 출력과 L 출력이 연결되어 버린다. 대전류가 흐르는 등의 트러블이 일어나는(충돌하는) 경우는 없다. 그래서 회로를 간략화하기 위해 XBee의 SCL
엔지니어를 위한 정보보안 입문 (16) 클라우드 컴퓨팅 보안 최근 들어 클라우드 컴퓨팅(이하 클라우드)의 이용․도입률이 확실하게 증가하고 있는 추세이다. 이메일 서비스, 소셜 네트워크 서비스 등의 개인용도로 그치지 않고 스케줄 관리 등의 그룹웨어 서비스나 영업지원, 재무회계, 판매관리, 고객관리 등의 백 오피스 서비스 등의 비즈니스 용도로까지 확장되어 국민 생활이나 사회경제 활동을 지탱하는 기반의 인프라가 되고 있다. 클라우드는 인터넷에 접속되어 있다는 점에서 외부에서의 부정 침입이나 서비스 불능공격 위협에 처하기 쉽다. 또한 클라우드는 많은 이용자가 동일 리소스를 공유하여 이용한다는 점에서 클라우드 사업자의 오퍼레이터가 조작 실수를 범하는 것만으로도 많은 이용자에게 한 번에 서비스 장해가 발생하는 경우도 있다.클라우드를 이용하는 것은 조직 외에 있는 인프라를 ‘차용’하는 것으로 이에 동반되는 리스크가 존재한다. 인프라를 차용할 경우, 인프라 관리를 클라우드 사업자에게 맡기게 되기 때문에 만약 클라우드 사업자에게 악의를 품은 사원이 있다면 이용자 전체에 영향을 미칠 가능성이 있다. 클라우드 특유의 보안 리스크를 위해 격리기술, 데이터 보전기술, 인
NFC로 시작하는 RFID (10) 퍼스널 NFC 태깅 응용사례 Bluetooth 접속 키보드나 헤드셋 등에 대해서는 얼마 전부터 NFC 대응이 거의 표준적인 형태가 된 것으로 보인다. 최근 들어서는 디지털카메라에도 이와 같은 움직임이 나타나고 있으며, 쓰이는 용도는 WiFi 접속의 간소화라고 할 수 있다. 스마트폰을 터치하는 것만으로 스마트폰과 디지털카메라 사이의 WiFi 접속이 개시되는 방식이다. WiFi 기능이 있는 디지털카메라의 보급으로 일부러 WiFi 기능이 장착되어 있어도 접속방법을 모르면 활용할 수 없기 때문에 의외로 접속을 위한 장벽이 높다. 이러한 접속을 누구라도 쉽게 할 수 있도록 도움을 주는 기술로 NFC가 활용되고 있다. 이러한 접속은 NFC 태그라는 단일기술을 이용한다는 제한은 있으나 다른 애플리케이션이나 서비스, 기기와 조합시켜 사용하는 것으로 이러한 혁신적인 측면을 끌어내는 것이 가능하다. 이를 위해 부가적으로 이용되는 NFC 태그의 용도개발은 여전히 눈을 뗄 수 없다. 육아에 NFC 태깅을 활용한 사례로는 유아용 물티슈에 태그를 부착해 기저귀를 갈았는지 여부를 체크할 수 있다. 또한 어린이집 신발장에 NFC 태그를 부착해 스마트폰
이력추적관리의 자동인식기술 활용 현황과 전망 가공식품의 경우 소비자의 안전의식이 높아져 메이커 입장에서 트러블 발생 시 신속한 대응, 영향범위 한정, 정보공개 등의 정확하고 신속한 대응이 기업 존속의 커다란 포인트가 되고 있다. 가공식품 공장에 대해 개략적으로 설명하면 생산 계획이 입안되어 그 제품의 레시피에 따라 많은 원료의 소분류 계량 작업을 실시하고, 이것을 순서대로 조합 탱크에 투입하여 제 품이 완성된다.이 제품이 펌프를 이용하여 충전기로 수송되어 용기에 충전, 포장되어 이후 케이스에 담겨 출하되는 것이다. 이러한 복잡한 생산 공정에서 작업사고를 방지하기 위해 중량 체크, 공정관리 항목에 따른 체크, 기록 작업이 실시되어 안전한 제품이 생산되고 있다. 제품출하 후 원료, 공정 등의 불량상태로 인해 제품에 문제가 발생하거나 소비자의 클레임에 대해 원인구명과 이상제품 범위한정의 신속한 대응이 요구된다. 이것을 가능하게 한 것이 이력추적관리 시스템이다. 가공식품 기업에서 해결하기 어려운 문제는 대부분의 가공식품원료를 사용하여 식품을 생산하고 있으며 최종 상품에서 각 기업의 생산 공정에서 사용된 원료를 특정하여 야채, 고기, 생선 등의 원재료로 돌아가서 이에