CNC 선택을 위한 팁

생각보다 무섭지 않습니다

대부분의 제조 디지털 아키텍처와 마찬가지로 CNC(Computer Numerical Controller)는 훨씬 더 빠른 처리 속도를 생성하고 고급 알고리즘을 구현하는 동시에 더 간단하고 직관적인 사용자 인터페이스를 제공하면서 빠르게 발전했습니다. 그렇다면 다양한 유형의 CNC 중에서 선택하는 방법은 무엇입니까? 하나를 해결해야 합니까? 새 버전이나 완전히 새로운 CNC를 어떻게 도입하시겠습니까?

처음부터 한 가지 중요한 문제를 해결해 보겠습니다. 생각보다 많은 옵션이 있을 수 있습니다. 일리노이주 샴버그에 있는 Heidenhain Corp.의 공작 기계 사업 개발 이사인 Gisbert Ledvon이 설명했듯이 많은 사람들이 기계 데모에서 본 제어 또는 영업 사원이 제시하는 것만 얻을 수 있다고 생각합니다. 그러나 일반적으로 그렇지 않습니다. 그는 정교한 기계의 대규모 제조업체인 DMG Mori의 예를 인용합니다. “Heidenhain 제어 장치가 있는 DMG 기계를 구입할 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. “[또는] Siemens 또는 FANUC와 함께 구입할 수 있습니다. 역학, 주조, 볼 나사, 서비스 지원 등은 모두 동일합니다.” 또는 FANUC America Corp.의 CNC 엔지니어링 관리자인 Paul Webster는 다음과 같이 말했습니다. 그러나 최종 사용자는 자신이 원하는 것을 지정하여 결정에 상당한 영향을 미칩니다.”

사용 용이성 고려 사항

사용 용이성은 많은 작업장에서 CNC를 선택할 때 가장 중요한 고려 사항입니다. 아마도 충분한 숙련된 노동력을 찾는 것이 어렵기 때문일 것입니다. Webster는 "대부분의 경우 공장에 이미 있는 것을 원합니다. 그리고 70년대, 80년대, 90년대 초반으로 돌아가보면 FANUC는 가장 안정적인 컨트롤과 가장 일관된 컨트롤을 가지고 있었습니다." FANUC 컨트롤이 사용자에게 얼마나 친숙한지에 대한 약간의 논쟁이 있지만(곧 자세히 설명), 확실히 어디에나 있습니다. Webster는 "FANUC의 사용자 인터페이스는 40년 이상의 역사를 통해 성장해 왔습니다. "그리고 많은 공장에는 30년 이상 된 FANUC 6M, 6T 및 10T 컨트롤이 여전히 있습니다." 이는 또한 컨베이어와 같은 보조 장비의 모션 컨트롤러든, 펀치 프레스, 5축 머시닝 센터 또는 각각 다른 프로세스를 실행하는 8개의 독립적인 스핀들이 있는 인덱스 터닝 머신. Webster는 "제어 시스템의 유형은 다르지만 모두 비슷하게 작동하고 느낍니다. "따라서 공작 기계를 운영하는 사람이 보조 장비에 올라타 작동하고 문제를 해결하고 문제 없이 유지 보수를 수행할 수 있습니다."

미국 일리노이주 Elk Grove Village에 있는 Fagor Automation의 지역 영업 관리자인 Todd Drane도 다양한 제조 영역에서 제어를 표준화하는 것이 도움이 된다고 생각합니다. 그리고 Fagor는 애플리케이션 간에 동일한 사용자 인터페이스를 구현합니다. Drane은 "Faggor Automation을 사용하면 선반 CNC를 배우면 밀링 CNC도 알게 됩니다. 메뉴와 프로그램 생성 및 실행 방법이 동일하기 때문입니다."라고 말했습니다. “물론 터닝 머신에서는 밀에서와 다른 고정 사이클을 호출하지만 호출 방법은 동일합니다. 확실한 이점은 작업 현장 직원이 더 교환 가능하고 다재다능하다는 것입니다.” Drane은 Fagor가 "연삭, 레이저, 라우터, 워터젯 및 범용 모션 제어 응용 프로그램을 포함하여 기존 밀링 및 터닝을 넘어 다양한 응용 프로그램을 위한 CNC도 개발했습니다. 또한 모든 CNC 플랫폼에서 맞춤형 편집기, 화면, 페이지 및 루틴을 빠르고 쉽게 만들 수 있으므로 고객이 요구하는 것이 무엇이든 달성할 수 있습니다.”

Webster와 Drane은 모두 사용자 인터페이스 또는 HMI(인간-기계 인터페이스)를 주요 고려 사항으로 지적합니다. 그러나 엄밀히 말하면 HMI는 CNC와 구별되며 어떤 경우에는 공작 기계 제작업체가 자체 맞춤형 HMI를 오버레이합니다. 빌더는 연삭과 같은 특수 응용 프로그램에 대해 그렇게 할 가능성이 더 높으며 때로는 "일반적인" 인터페이스보다 경쟁 우위를 확보하기 위해 그렇게 합니다. (Ledvon은 Heidenhain 사용자는 "전체 인터페이스, 키보드 및 터치스크린 자체가 항상 Heidenhain 기능을 표시한다는 점에서 예외입니다. 우리는 그들 자신의 주기 중 일부를 제외하고는 그것을 오버레이하는 사람이 실제로 없습니다."라고 말했습니다.) 변형 및 생성 방법은 이 문서의 범위를 벗어납니다. 대신 주요 CNC 제공업체가 제공하는 것 간의 차이점에 집중할 것입니다.

대체로 말하자면, 앞서 언급한 유비쿼터스 FANUC 컨트롤은 키보드에서 M&G 코드 프로그래밍을 제공했으며 그다지 화려하지 않았습니다. "모두"가 사용법을 알고 있었기 때문에 사용하기 쉽다고 말할 수 있습니다. 5축 가공의 경우 엔지니어는 CAD/CAM 패키지로 가공 프로그램을 만들고 후처리기를 사용하여 기계에서 실행되는 M&G 코드를 생성했습니다. 사용자는 컨트롤에서 5축 작업을 프로그래밍하지 않았으며 일반적으로 여전히 하지 않습니다. Ledvon은 세계가 추상적인 언어로 선이나 반경을 정의하는 접근 방식을 넘어서고 있다고 말했습니다. 우리는 대신 "'드릴링 사이클을 실행하고 싶습니다' 또는 '스카이빙 사이클을 실행하고 싶습니다'라는 더 짧고 명확한 지침을 사용하여 대화형 프로그래밍으로 이동하고 있습니다. 몇 가지 질문에 답하기만 하면 제어 장치가 나머지 작업을 너. 그것이 우리가 지금 있는 곳입니다. 더 인터랙티브하고 단순해질 것입니다.” 그리고 놀랍게도 온머신 프로그래밍은 태그 및 복사 등의 스마트폰과 유사한 기능(예:핀치 투 축소 및 터치 앤 스와이프)이 있는 더 큰 터치스크린을 통해 이루어집니다.

이러한 변화는 부분적으로 현장에 진입하는 젊은 세대의 기계공에 의해 주도되고 있지만 Ledvon은 가능하면 조금 더 천천히, 더 오래된 작업자도 이러한 기술을 수용한다고 말했습니다. "우리의 경험에 따르면 3~6개월 후에는 대개 다른 길로 돌아가고 싶어하지 않습니다."라고 그는 말했습니다.

Heidenhain은 오랫동안 대화식 접근 방식을 취했지만 FANUC는 잠들지 않았습니다. 2016년에 iHMI라는 더 친숙한 터치스크린 인터페이스를 도입했으며 지난 몇 달 동안 주요 개선 사항을 발표했습니다. 예를 들어, FANUC America의 전국 영업 관리자인 Jody Michaels는 이전 인터페이스로 인해 기구학적 보정이 너무 어려워 FANUC 전문가가 필요했다고 말했습니다. 이제 HMI의 아이콘입니다. "빈칸을 채우고 사이클 시작을 누르기만 하면 됩니다."라고 Michaels는 설명했습니다. "물론 프로브와 스타일러스 직경이 먼저 설정되어 있는지 확인해야 하지만 간단합니다."

FANUC는 또한 사용자가 이전 메뉴를 거치지 않고도 적용할 수 있도록 일부 프로빙 루틴을 분리했습니다. 또한 외부 소스에서 도구 데이터(피드, 속도, 코팅 정보 및 기타 도구 설명)를 가져오는 기능도 추가했는데, 이는 FANUC가 거부한 일반적인 업계 관행입니다.

Michael은 또한 FANUC의 iHMI가 이제 실제 부품 형상을 대화식 프로그램으로 직접 가져올 수 있다고 말했습니다. “우리는 그렇게 할 가능성이 전혀 없었습니다. 이제 DXF 또는 IGES 파일 또는 솔리드 모델을 가져올 수 있으므로 컨트롤에 부품을 그릴 필요 없이 프로그래밍할 수 있습니다. 그것은 우리에게 큰 출발입니다.” Ledvon은 이 기능이 유럽에서 많이 사용되며 북미에서도 특히 더 단순한 부품과 중간 규모 작업장에서 인기를 얻고 있다고 말했습니다. "CAM 가져오기 도구를 활용하여 DXF 또는 IGES 파일을 바로 제어할 수 있는 가공 가능한 프로그램으로 변환하는 것은 CAD/CAM 담당자에게 돌아가서 줄을 서서 기다리는 것보다 훨씬 효율적입니다. , 7, 8, 또는 10개의 기계." Ledvon은 또한 이것을 이 접근 방식을 수용하는 젊은 운영자에게 권한을 부여하는 방법으로 보고 있으며 이것이 업계 전반에 걸쳐 더 나은 유지에 기여할 것이라고 이론화합니다.

그러나 Webster는 자동차에서 가속 페달과 브레이크 페달을 전환하는 것이 재앙이 될 것이라는 비유를 사용하여 사용자 인터페이스를 급진적으로 변경하지 말라고 경고했습니다. “화낙으로 가득 찬 공장을 가진 사람들은 변화를 원하지 않기 때문에 우리는 두 가지 방향으로 끌려가고 있다”고 그는 말했다. “그래서 우리는 모든 것을 비슷하게 유지해야 합니다. 하지만 학교를 나온 신입 통신사는 스마트폰 등에 익숙해져 터치스크린을 사용하여 단순화하고 싶어합니다. iHMI는 좀 더 새로운 스타일을 허용하지만 사람들이 당황할 정도로 기존 인터페이스에서 우리를 멀리 끌어내지는 않습니다.” 그는 FANUC CNC를 실행하는 대다수의 기계가 "유지보수 화면 및 공구 교환기 또는 CNC 자체에서 정의하지 않은 기타 부품과 같은 공작 기계의 세부 사항에 대해" 제한된 사용자 정의만 있는 FANUC HMI를 사용한다고 덧붙였습니다.

Fagor는 G 코드와 대화형 프로그래밍 시스템을 동일한 CNC에 통합했으며, “또한 온보드 CAD/CAM 시스템, 대화형 편집기 및 도움말 모드가 결합된 간편한 터치와 함께 작업 현장에서 바로 매뉴얼에 통합되었습니다. 키보드"라고 Drane이 말했습니다. “프로그래머나 오퍼레이터가 하루도 안 되는 시간에 이러한 CNC를 배우고 이해하면 우리는 이 동일한 플랫폼 위에 새로운 기술 기능을 추가로 쌓습니다. 따라서 작업 현장 운영자는 이미 익숙한 플랫폼에서 새로운 기술 기능을 배우기만 하면 됩니다. 편안함 요소는 분명하며 운영자는 더 많은 새로운 기술을 사용하고 있습니다.”

정밀도 및 기타 성능 고려사항

사용 용이성 외에도 가공 정밀도, 속도 및 신뢰성이 기타 주요 고려 사항입니다. Heidenhain과 Fagor는 전체 모션 제어 시스템을 제공할 수 있는 유일한 제어 빌더라고 합니다. Ledvon이 말했듯이 “드라이브, 저울, 인코더, 모터 및 제어 장치는 당사에서 얻습니다. 제3자로부터 무언가를 구매하면 미세 정확도와 초정밀 표면 마감에 도달할 때 항상 무언가를 놓치게 됩니다.” 그는 까다로운 금형 제작 산업에서 하이덴하인의 선도적 위치를 이 요인으로 꼽았고 공작 기계 제작자가 하이덴하인 컨트롤을 선택할 때 전체 시스템에 사용하는 "시간의 99%"를 덧붙였습니다. "때때로 우리는 모터를 판매하지 않습니다."라고 Ledvon은 말했습니다. "하지만 모든 Siemens 모터에는 Heidenhain 인코더가 있습니다."

Webster는 모든 FANUC 컨트롤이 “모든 것을 나노미터에 적용합니다. 대부분의 저울은 나노미터 근처에서 정확하지 않습니다. 분해능 손실은 CNC에 있지 않습니다. 확실히 제어 쪽이 아니라 기계 쪽입니다. 저울 제조업체는 저울이 기계식 기계보다 훨씬 정확하다고 말합니다. 저도 동의합니다. 그리고 기계 직원들은 그들의 기계가 작업대보다 더 정확하다고 말합니다. 워크홀딩 직원들은 [그들의 ​​장치가] 도구보다 더 정확하다고 말합니다. 흘러내립니다. 그러나 CNC는 전혀 제한 요소가 아닙니다. 가깝지도 않아.” 그는 FANUC가 자체 모터와 인코더를 구축하고 모터 인코더는 회전당 최대 3200만 펄스를 가지고 있다고 덧붙였습니다. "볼 나사의 단일 회전을 3,200만 카운트로 증가시키는 것에 대해 이야기할 때 작업할 수 있는 많은 해상도입니다." 무엇이 정답인가요? 신뢰할 수 있는 사용자와 대화하고 철저한 데모를 받으세요!

속도로 이동하면 상위 CNC는 모두 최첨단 CPU와 더 많은 메모리를 사용하여 프로그램을 더 빠르게 처리합니다. 이는 고속 가공과 같은 것을 과거보다 훨씬 더 좋게 만듭니다. 그러나 더 많은 원시 처리 능력 외에도 컨트롤이 효율성을 높이기 위해 다른 영리한 방법을 활용하는지 여부를 고려해야 합니다. 여기에는 공구 부하에 따라 이송 속도를 자동으로 조정하는 적응 제어 및 자동 서보 튜닝과 같은 기능이 포함됩니다.

후자는 종종 CNC 제조업체의 전문가에게 의존했습니다. 그러나 FANUC, Fagor 및 기타 업체의 CNC는 이제 "모든 드라이브와 모터에 대한 모든 피드백을 확인하고 자동으로 최적의 설정으로 조정"하는 데 더 능숙하다고 Michaels는 설명했습니다. 기계 테이블에 비정상적으로 많은 무게를 가하거나 설정을 변경한 경우 크게 개선할 수 있습니다.

Ledvon은 대화식 메뉴에 기능을 추가하려는 Heidenhain의 노력을 강조했습니다. “예를 들어, 지그 그라인딩은 이제 제어 기능 중 하나입니다. 트로코이드 밀링으로 포켓 가공을 할 수 있습니다. CAM 시스템에서 일반적으로 수행하던 작업을 이제 제어 장치에서 바로 수행할 수 있습니다.” 목표는 단일 설정으로 5축 기계에서 더 많은 작업을 수행하는 것입니다. "특정 부품의 특정 부분을 연마하기 위해 5축 기계에서 지그 그라인더로 이동할 필요가 없습니다."라고 그는 말했습니다. "이제 서로 다른 기술의 다기능을 하나의 CNC로 관리할 수 있기 때문에 이제 5축 기계에서 두 가지 작업을 모두 수행할 수 있습니다." Ledvon은 또한 Heidenhain 스케일이 장착된 훌륭하고 안정적인 공작 기계가 "정확도의 관점에서 볼 때 CMM과 거의 비슷하며 부품이 떨어져 나가기 전에 최소한 기계에서 사전 검사를 수행할 수 있습니다."라고 말했습니다. 이것은 공작 기계가 Ledvon의 관점에서 공장에 유용한 정보를 풍부하게 제공하는 "신경 중추" 역할을 하는 여러 방법 중 하나입니다.

일리노이주 Elk Grove Village에 있는 Siemens Industry Inc.의 제품 관리자인 Tiansu Jing은 엣지 컴퓨팅이라는 다른 관점을 제시했습니다. 에지 컴퓨팅은 대부분의 계산과 처리를 CNC가 아닌 에지 장치에서 유지하는 반면 기계는 실시간으로 계속 작동합니다. "과거에는 다양한 CNC가 다양한 애플리케이션에 중점을 두었고 하드웨어를 포함한 모든 관련 기능은 제어 공급업체에 의해 그에 따라 개발되었습니다."라고 그는 설명했습니다. "많은 상점에서 이러한 차이 때문에 특정 컨트롤을 선택했습니다." 에지 컴퓨팅은 이러한 경계를 허물고 CNC의 기능을 확장합니다. "에지 컴퓨팅을 사용하면 다양한 응용 프로그램을 사용하여 더 많은 기계 성능을 제공하여 절단 품질과 생산성을 높일 수 있습니다." Jing은 CNC를 에지 장치, 로컬 서버 및 클라우드에 연결함으로써 "다양한 기업이 클라우드의 앱을 통해 최종 고객에게 자신의 전문 지식을 제공할 수 있는 가능성이 있습니다"라고 덧붙였습니다.

이와 관련해 Jing은 “원격 서비스가 점점 더 안정적이고 저렴해지고 있다. 가상 CNC뿐만 아니라 가상 기계 역학을 포함하는 완전한 디지털 트윈 솔루션을 통해 공작 기계 제조업체와 CNC 공급업체는 기계 공장에서 사용하는 것을 복제하고 고객 문제를 해결하기 위한 포괄적인 솔루션을 가질 수 있습니다. 이 방법론은 문제로 인한 가동 중지 시간을 크게 줄이고 최종 사용자의 생산성을 높일 수 있습니다. 동시에 이는 기계 제조업체의 서비스 비용을 크게 절감할 것입니다.”

CNC 전문가를 미치게 만드는 것들

주요 CNC 제공업체는 종종 고객이 이미 지불한 놀라운 기술을 완전히 사용하지 않는 것으로 나타났습니다. Michaels에 따르면 5축 가공에서 역시간 방법을 계속 사용하는 것이 대표적인 예입니다. "마침내 사람들이 프로그램 내에서 독립적으로 황삭 속도를 높이고 정삭 속도를 늦출 수 있는 공구 중심점 제어, 공차 제어 및 가공 조건 기능을 사용할 수 있게 되었습니다."라고 그는 말했습니다. "그러나 몇 년이 걸렸고 여전히 최신 CAM 소프트웨어에 G93 역 타임 코드가 있는 프로그램을 생성하도록 요청하는 사람들이 있습니다." 반면 새로운 방법은 더 빠른 컷과 더 나은 마무리를 제공합니다.

Ledvon은 사용자가 제어에 통합된 가공 사이클을 충분히 활용하지 않는 경우가 많으며, 이는 부품 제작에 훨씬 더 효율적일 수 있다고 말했습니다. 그는 터치스크린에 다른 주기로 이동할 수 있는 오른쪽 화살표 키가 있다는 사실을 잊어버린 고객의 예를 제시했습니다. 고객은 드릴링 주기를 프로그램에 추가하기를 원했기 때문에 CAM 소프트웨어를 사용하여 대략 200줄의 코드를 생성했습니다. 이때 그는 단순히 화살표를 누르고 몇 가지 질문에 답하여 드릴링 주기를 생성할 수 있었습니다.

"많은 사람들이 제어 장치가 1년 전, 또는 3년 전에 다른 기계가 수행한 작업만 수행한다고 생각하지만 그렇지 않습니다. 이것이 우리가 훈련을 추진하는 이유입니다.”

Webster는 최신 CAM 프로그래밍을 수용하기를 꺼리는 것이 생산성 손실의 가장 큰 원인일 것이라고 말했습니다. 때로는 최신 포스트 프로세서를 사용하지 않는 것이 문제입니다. "사람들이 G-code의 존재를 모르거나 CAD/CAM 시스템에서 지원하지 않기 때문에 사용하지 않는 유용한 G 코드 기능이 있습니다."라고 그는 설명했습니다. “우리는 여전히 많은 사람들이 G-1을 사용하여 CAD/CAM 시스템에서 프로그램을 게시하는 것을 봅니다. [그들은] 많은 새로운 프로그래밍 기술과 기능이 있음에도 불구하고 아주 작은 선분을 선형으로 움직입니다. 많은 CAM 시스템과 포스트 프로세서는 현장의 CNC만큼 최신 상태가 아니지만 오늘날 CAD/CAM은 매우 저렴하고 사용하기 훨씬 쉽습니다." 때때로 최고의 투자는 이미 투자한 것을 완전히 사용하는 것입니다.

그래서 무엇을 얻을 것인가?

CNC를 선택할 때 비즈니스 모델을 진지하게 검토해야 한다고 Ledvon은 조언했습니다. “대부분의 대량 생산 작업을 숙련되지 않은 작업자와 함께 수행하려면 제어를 표준화해야 합니다. 하지만 더 이상 돈을 벌 수 있는 방법은 아니라고 생각합니다. 새로운 시장 부문으로 성장하거나 더 작은 로트 크기로 더 높은 이윤의 비즈니스를 얻으려면 설정에 유연성이 필요합니다.” 이는 회사가 추구하기로 결정한 응용 프로그램에 대한 최고의 제어와 다기능 기계를 의미합니다. “앞으로 가게와 동일한 컨트롤을 계속 구매한다면 경쟁할 수 있는 유일한 방법은 가격이기 때문입니다. 자신을 차별화할 수 있는 방법을 찾아야 하며, 그것이 바로 그 방법 중 하나입니다.”