수직형 머시닝센터의 장점

수직형 머시닝 센터 공급업체는 낙관적으로 2022년을 내다보고 있습니다. 그들은 자동화 사용이 증가하고 3축 이상의 장비를 사용한 가공의 이점에 대한 인식이 높아지기를 기대합니다.

장비 제조업체에 따르면 한두 가지 설정으로 공작물의 더 많은 면에 접근하는 것은 VMC의 가치 제안의 일부일 뿐입니다. 기계 앞에 로봇을 두고 자동화하거나 로터리 축을 추가하면 생산성을 보장하는 데 도움이 되며 기계 운동학(시간 ​​경과에 따라 기계가 어떻게 움직이는지)을 이해하는 것이 재현성의 핵심입니다.

단순한 3축 기계에서 5축(3과 2 모두 포함)에 이르기까지 다양한 선택이 가능하며 소규모 및 대량 생산에 VMC를 사용할 수 있는 풍부한 기회를 제공합니다. . 그리고 리쇼어드 부품을 생산할 수 있는 기회는 또 다른 인센티브를 제공합니다.

VMC 사업이 좋다

먼저 코로나19 팬데믹(세계적 대유행)을 둘러싼 불확실성과 혼란스러운 정책에도 불구하고 VMC 수요는 견조하다. 그러나 공급이 우려되는 것은 당연합니다.

일리노이주 호프만 에스테이트에 있는 DMG Mori USA의 국가 엔지니어링 총괄 제너럴 매니저인 Jeff Wallace는 "업계가 매우 뜨겁습니다. 우리는 망가지지 않은 모든 것을 판매하고 있습니다. 망가진 물건을 판매하고 있습니다. 좋은 문제는 우리가 가진 모든 것을 팔고 있다는 것입니다. 나쁜 문제는 4~6주의 리드 타임이 4~6개월로 연장되었다는 것입니다."

VMC는 "단순한 각형 부품을 만들고 있는 일부 소량 생산 센터에서도 여러 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 수직 3축 기계도 수요가 많습니다.”

팬데믹으로 인해 악화된 인력 부족을 감안할 때 VMC의 자동화가 주요 관심사가 되었습니다.

“종종 우리는 부품의 한 면 이상에 접근할 수 있도록 회전축을 개조할 수 있는 수직선을 봅니다. 고객은 가능한 한 많이 자동화하기를 원하며 심지어 일부 3축 수직 머시닝 센터를 자동화하기를 원합니다. 로터리 축 또는 이중 로터리 축을 추가하여 부품을 뒤집고 반대쪽으로 이동할 수 있으므로 바이스에서 분해하여 다른 바이스로 가져갈 필요가 없습니다. 기계 - 현재 매우 인기가 있습니다. 고객은 이러한 VMC를 최적화하고 생산성을 높일 수 있는 방법을 찾고 있습니다.

“VMC의 좋은 점은 상대적으로 저렴하고 설정이 쉽다는 것입니다. 바닥에 떨어뜨리면 대부분 3점 레벨링 시스템이 있습니다. 고객이 특히 단기 생산을 위해 VMC를 사용하는 것은 매우 비용 효율적입니다. 거의 모든 제품에 대한 수요가 전반적으로 높으며 이는 업계에 좋습니다. 우리는 유일한 사람이 아닙니다. 다른 모든 빌더도 비슷한 상황을 보고 있습니다. 파이가 꽤 크고 업계가 건강해서 다행입니다.”

DMG Mori는 ROI 계산기를 사용하여 VMC가 특히 "모든 리쇼어링이 진행되는 동안" 매장의 수익을 개선하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명하는 데 도움을 줍니다. 우리는 지난 20년 동안 바다 건너편에서 구입한 저가의 각형 부품인 많은 제품이 미국으로 돌아오는 것을 보고 있습니다. 중소 규모의 상점은 이러한 필수 구성 요소를 만드는 데 매우 효율적이 되었습니다. 이는 VMC가 수행하기에 매우 적합한 일입니다.

“인력과 자동화를 원하는지 여부에 주의해야 합니다. 단순한 로봇을 기계 앞에 붙일 것인가 아니면 회전축에 붙일 것인가? DMG Mori 내부에 자동화 그룹이 있으며 협동로봇은 이러한 VMC 플랫폼에서 시작되고 있습니다. 에어 실린더처럼 단순한 것을 도어에 추가할 필요도 없습니다. 로봇이 문을 열도록 할게요." Wallace는 이러한 조치를 취함으로써 고객이 5~6%의 생산 이득을 보고 있다고 말했습니다.

그는 다축 VMC가 미국에서 더 큰 영향력을 행사하고 있다고 결론지었습니다. 실제로 DMG Mori는 지난 몇 년 동안 매출이 10배 증가하면서 폭발적이었습니다. 그는 처음에는 유럽이 채택에 있어 우위를 점했지만 “일반적인 미국 방식으로 잠에서 깨어나면 '알았어, 비켜라'고 말합니다. 미국은 다시 주로 노동력 문제로 인해 잠에서 깨어났습니다. 사람들이 일을 하고 싶어하지 않거나 인재를 찾을 수 없는 상황에서 부품을 만들기 위해 기계와의 상호 작용을 최소화하려면 어떻게 해야 할까요? 다축이 빛나는 곳입니다. 바를 올바르게 준비할 수 있다면 완료될 때까지 그 부분을 다시 만질 필요가 없을 것입니다.”

자동화를 촉진하는 것은 회사의 Celos 인간-기계 인터페이스 제어로, 이를 통해 기계 운영자는 다양한 작업을 수행하기 위해 다양한 로봇을 신속하게 조작할 수 있습니다. “우리는 로봇을 기계 앞에 놓으면 작업자가 로봇 프로그래머일 필요가 없는 응용 프로그램을 개발했습니다. 운영자 프로그램을 돕기 위한 끌어서 놓기 그래픽 사용자 인터페이스가 있습니다. 우리의 목표는 해당 기술을 사람들의 손에 전달하여 사람들이 자동화를 두려워하지 않고 편안하게 느끼는 것입니다.”

VMC의 장점

일반적으로 설치가 더 쉬운 VMC는 "일반적으로 더 짧은 기간에 가동 및 실행되며 일상적인 비즈니스에 방해가 적은 기능을 제공합니다"라고 Mitsui Seiki COO Bill Malanche가 설명했습니다. “또한 일반적으로 많은 수평보다 크기가 작아 귀중한 공장 바닥 공간의 전반적인 사용을 줄입니다. 우리 기계의 설계는 상점과 대형 공장에 더 작은 플랫폼에서 더 많은 기능을 제공합니다. VMC의 Vertex 라인에서 Y축은 X축보다 더 큰 스트로크를 제공하여 기계의 전체 너비를 더 작게 만듭니다. 대부분의 VMC는 일반적으로 깊이보다 넓습니다.”

Malanan은 자신의 경력을 통해 미국 전역과 해외 기업에 수십 대의 수직 기계를 설치했다고 회상했습니다. "오늘날에도 나는 무역 박람회에서 내가 기계를 설치한 것을 기억하고 그들이 아직도 가지고 있고 10분의 2 정도는 가지고 있다고 말하는 고객을 가끔 만날 것입니다."

Mitsui Seiki는 좁은 작업 영역에서 초고정밀성을 갖도록 설계된 지그 보어 스타일 기계를 강조하여 고액, 소량 생산에 이상적이라고 말했습니다.

"극도로 엄격한 공차가 요구되는 복잡한 항공우주 부품을 생산하는 고객이 한 명 있습니다."라고 Malanch는 설명했습니다. “그들이 사용하는 수직 기계는 생산뿐만 아니라 지속적인 현장 지원을 위해 설계된 부품 제품군을 생산하고 있습니다. 이 환경은 기계가 언젠가는 생산 부품 용도로 사용될 수 있지만 현장 지원 요구 사항을 상쇄하기 위해 예기치 않게 강제로 교체될 수 있음을 의미합니다.

“이 고객은 부품을 생산하는 자격을 갖춘 기계공을 보유하고 있지만 작업 수준이 단순히 '사이클 시작'을 하기에는 적합하지 않습니다. 공작물에는 부품이 생산될 때 수행해야 하는 수많은 통합 보어와 공정 검사가 있습니다.” 그 고객은 5개의 Mitsui Seiki VMC로 시작하여 현재 16개를 운영하고 있습니다.

Malanan은 "공정 중" CMM 검사를 위해 기계에서 부품을 분리해야 하는 경우, "우리는 고객이 공정을 반자동화하도록 도왔습니다. 여기서 고객은 '영점' 고정 장치 베이스가 있는 기계를 정렬할 수 있습니다. 플레이트를 사용하여 최소한의 설정 및 검증 시간으로 동일한 부품을 기계에서 기계로, CMM으로 전송할 수 있습니다."

때로는 자동화에 도움이 되도록 기본 VMC에 약간의 선택적 개선이 이루어질 수 있습니다. 도구 프로브 및 스핀들 프로브와 같은 항목을 사용하여 전환을 가속화할 수 있으며 반복성이 높은 영점 베이스 플레이트를 통합하면 다용도성을 추가할 수 있습니다.

"하지만 가장 큰 장점은 5축 가공이 가능한 기계가 있다는 것입니다."라고 Malanch는 주장했습니다. “대부분의 VMC에 5번째 축을 추가하는 것은 일반적으로 초기 비용이 많이 들지만 투자 가치가 있으며 중요한 애플리케이션을 통해 신속하게 회수되는 경우가 있습니다. 기계 구조에 고정밀 로터리 5축 테이블을 장착하는 출현으로 제조업체는 공정 흐름에서 훨씬 더 다양한 이점을 누릴 수 있습니다.”

Mitsui Seiki는 많은 고유한 제조 문제를 처리할 수 있도록 VMC 플랫폼을 설계했습니다. 회사의 기본 5축 Vertex 시리즈는 직경 500mm ~ 1200mm의 부품을 처리하기 위해 세 가지 크기로 제공됩니다. “우리는 많은 제조 문제와 새로운 방법론을 해결하기 위한 적응으로 이를 구축했습니다. 당사 기계는 더 큰 스트로크를 위해 확장된 볼스크류가 있는 공통 플랫폼에 구축되지 않았습니다. 이들은 수년간의 서비스 및 수명을 위해 설계된 개별 철 주물에 구축됩니다. 가장 작은 버전인 400mm 회전 테이블이 있는 Vertex 550-5X의 무게는 20,000파운드이고 Vertex 100X는 그 세 배입니다. 이것은 '일회용' VMC 머신이 아닙니다.”

버텍스 머신은 에어포일 시장에서 개선된 윤곽 제어에 필요한 다이렉트 드라이브형 로터리 축 모터와 같은 옵션으로 제작된다고 덧붙였다. "우리는 가감 금속 증착, 밀링 및 그라인딩과 같은 다중 공정 기능을 위해 설계된 복합 플랫폼 기계와 제너럴 일렉트릭을 ​​통해 라이선스를 받고 있는 Blue Arc라는 고속 전기 침식 공정을 보유하고 있습니다." 이러한 옵션을 통해 사용자는 세라믹, 흑연, 알루미늄, 티타늄, 인코넬 등을 포함한 재료를 절단할 수 있습니다.

이러한 종류의 유연성은 VMC가 시장에서 자신의 위치를 ​​다시 확고히 하는 데 도움이 되며, 수년에 걸쳐 더 높은 생산 요구 사항과 노동력 감소에 대한 요구 사항이 HMC에 자리를 잡았습니다. "비교적 짧은 시간에 VMC에 대한 필요성은 더 큰 공구 교환기, 팔레트 교환기 및 전면적인 유연한 제조 시스템을 갖춘 HMC에 뒤쳐졌습니다."라고 Malang이 말했습니다. “30년 전, 대부분의 중간 수준에서 중간 수준의 생산 공장은 설정 시기, 접근 용이성, 유지 관리 용이성, 숙련된 작업자의 가용성 및 제품 조합 등 다양한 이유로 VMC에 크게 의존했습니다. VMC는 고정밀 부품 제조 시장에서 새로운 삶을 되찾았습니다.”

움직이는 기계

운동학의 중요한 개념 또는 기계가 움직이는 방식은 캘리포니아 카슨에 있는 YCM Technology USA가 북미 시장을 위한 내장 운동학 교정으로 강조하는 것입니다. 중서부의 비즈니스 개발 관리자인 Brian Huff는 터치 프로브, 도구 길이 측정 및 도구 볼을 포함하는 이러한 패키지가 YMC의 3+2 또는 연속 5축 기계의 표준이 될 것이라고 말했습니다.

기계가 기능을 수행함에 따라 정확도가 변할 수 있다고 Huff는 말했습니다. "작업자는 기계가 정확하지 않거나 픽업이 정확하지 않다고 생각하는 것이 일반적입니다." 네 번째 및 다섯 번째 축에 대한 회전 중심을 정의하고 이를 보정할 수 있어야 하는 주소 지정. 역사적으로 제조업체는 기계 설치의 일부로 회전 중심을 설정할 수 있다고 말했습니다. “고객이 정확성에 어려움을 겪는다면 서비스를 요청해야 하며, 이러한 회전 중심을 재정의하기 위해 다시 방문해야 하므로 비용이 많이 들 수 있습니다. 상황이 발생하고 기계가 움직이고 공작물의 무게가 변경되고 기타 역학이 작용합니다. 일부 제조업체는 운동학 교정의 중요성을 더 쉽게 수용했습니다. 따라서 우리의 관심은 사용자와 운영자를 쉽게 만드는 것입니다. 서비스 요청이 필요하지 않으며 최고 수준의 정확도를 갖춘 장비를 보유하고 있습니다."

VMC는 얼마나 자주 보정해야 합니까? 응용 프로그램에 따라 일주일에 한 번, 한 달에 한 번 또는 매일이 될 수 있다고 Huff는 조언했습니다.

"우리는 고객에게 더 중요한 작업이 있고 더 많은 편차를 발견하면 운동학 프로그램을 실행하라고 말합니다. 근접 허용 작업을 실행하는 경우 운동학을 실행합니다. 작업 전에 실행하고 매일 실행하여 확인하십시오. 일주일 동안 0.0005" 편차가 보이면 매주 실행하십시오." 이는 0.0127mm로 변환됩니다.

이상적으로 Huff는 "운동학을 일반적인 대화로 만들고" 설치 시 회전 중심을 정의하는 회사와 운동학 교정이 쉽게 액세스 가능하고 신속하게 실행되어야 한다고 생각하는 회사 간의 격차를 해소하는 데 도움을 주려고 합니다. "모든 제조업체의 삶의 방식이 되고 있습니다."

YCM이 정확도를 다루는 또 다른 방법은 A 및 C 또는 B 및 C 축의 클램핑력을 처리하고 절삭 공구 끝단의 강성을 유지하기 위해 YCM 수직 기계에 스핀들과 헤드가 나타나는 Kessler와의 파트너십을 통해서입니다. "이중 컬럼 5축 다이 몰드 기계의 표준 스핀들은 최대 54hp(40.2kW)입니다."라고 Huff가 말했습니다. "16,000RPM의 HSK 100으로 2,500RPM에서 최대 출력을 생성합니다. 높은 강성, 토크, RPM 및 마력은 정말 다양한 스핀들 및 헤드 구성을 가능하게 합니다. 우리의 항공우주 버전은 최대 18,000RPM으로 올라가고 HSK 63 스핀들은 알루미늄 가공을 대상으로 94hp[70kW]를 생산합니다.” 또한 Kessler와의 파트너십을 통해 YCM은 스핀들 수리를 위한 중서부 리소스를 제공합니다.

YCM Technology는 특히 5축 기계에 중점을 두고 있습니다. 3 더하기 2 구성이 더 인기가 있지만 전체 5축에 대한 수요가 증가하고 있다고 Huff는 말했습니다. 그 역시 자동화 증가 요청을 보고 있습니다.

“우리는 기계 패키지의 일부로 자동화에 대한 요청을 지속적으로 보고 있습니다. 단순한 팔레타이징이 아닙니다. 우리는 픽앤플레이스 자동화에 대한 더 많은 수용과 관심을 보고 있습니다. 많은 경우에 하나 또는 두 개의 설정으로 전체 공작물을 가공할 수 있기 때문에 5축에 자연스럽게 맞습니다. 이 경우 부품을 고정하는 것이 중요하며 커터를 방해하는 고정 장치나 클램프의 간섭이 없어야 합니다. 바닥면에서 공작물을 잡고 5면에 접근할 수 있다면 이상적입니다. 바닥에서 작업을 유지하기 위해 훌륭한 작업을 수행하는 시스템을 설계한 제조업체가 있습니다. 우리는 현재 이러한 유형의 솔루션을 제공하는 회사와 협력하고 있습니다. 또한 YCM 기계와 함께 팔레트 자동화 패키지를 제공하고 협업 및 픽앤플레이스 자동화 패키지를 더욱 개발하고 있습니다.”

높은 생산을 목표로

노스캐롤라이나주 샬럿에 있는 Chiron America의 사업 개발 매니저인 Simon Knecht는 지난 2~3년 동안 Chiron이 출시한 대부분의 VMC는 대형 자동차 및 항공우주 부품의 가공 요구 사항을 충족하도록 설계된 강력한 대량 생산 플랫폼이라고 말했습니다.

Knecht는 "이러한 머시닝 센터가 성공적으로 설립되어 북미 고객이 폭넓게 사용할 수 있게 되면서 제조 스펙트럼의 반대편인 고정밀 미세 가공 부품에 대한 제품 포트폴리오를 더욱 강화하고 있습니다."라고 말했습니다.

올해 Chiron은 스위스에서 개발되고 50×50×50mm 영역의 작은 공작물을 위해 설계된 Micro5 머시닝 센터를 출시할 예정이라고 그는 말했습니다. “이 가공 개념의 속도와 역동성은 고객의 생산성 향상을 지원하도록 설계되었습니다. 고속 및 최소 이동 질량의 벤치마크와 함께 이 기계는 모듈식 플랫폼이며 통합 자동화를 장착할 수 있습니다. 또한 Micro5는 유연한 확장성을 위해 설계되었으므로 제조업체는 여러 대의 기계로 원활한 생산 라인을 만들 수 있습니다.”

VMC는 일반적으로 모듈식 개념을 기반으로 한다고 그는 설명했습니다. 네 번째 축에서 다섯 번째 축 레이아웃으로 변경하는 것이 일반적입니다. "여러 번 고객은 테이블의 네 번째 또는 다섯 번째 축을 사용하여 기계 구성을 다른 테이블 설정으로 변경했습니다."

다른 공급업체와 마찬가지로 Chiron America는 운영자 기술 격차를 해결하고 있습니다. 스마트 자동화는 "계획된 생산 시간 동안 처리량을 보장하는 솔루션의 일부"라고 Knecht는 말했습니다. “자동화 기술, 특히 로봇은 일반적으로 높은 기술적 가용성과 높은 신뢰성으로 실행됩니다. 더 작은 배치를 위해 설계된 프로세스와 셀을 통해 당사의 자동화 솔루션은 기계의 고정 장치를 변경할 수도 있습니다. 고정 장치를 교체하는 데 한 시간 이상 소요될 수 있는 수동 설정과 달리 제로 클램핑 시스템으로 VMC를 자동화하면 처리량이 향상되고 기계가 원래의 목적인 가공으로 돌아갑니다. 우리의 가공 테이블 축 구성은 이러한 클램핑 방법을 수용하도록 설계되었습니다.”

e-모빌리티로의 전환 및 전염병으로 인한 공급망과 같은 추세는 장비에서 더 많은 유연성을 요구하여 설정을 줄이는 VMC를 중요한 도구로 만들고 있습니다. Knecht는 "기계의 다른 공작물로 빠르게 변경할 수 있는 능력은 설정 수를 줄이고 동일한 기계 내에서 가능한 한 많은 작업을 마무리하는 접근 방식을 유도합니다"라고 말했습니다. Chiron의 통합 공작물 교환은 5축 VMC가 실행되는 동안 부품 로딩 및 언로딩을 가능하게 했습니다.

Knecht는 이러한 유연성을 활용하고 다양한 공작물에 VMC를 활용하면 "ROI 측면에서 실질적인 이점을 얻을 수 있습니다."라고 결론지었습니다. "제조업체가 기계를 최대한 활용할 수 없는 동안 작업이나 프로젝트가 손실된 후에도 계속 앉아 있는 전용 기계 및 장비를 너무 많이 보았습니다."