효율 극대화: 5축 가공으로 비용 절감 실현하기

첫 5축 머신을 생산에 투입한 지 얼마 지나지 않아, 더 적은 것으로 더 많은 것을 할 수 있음을 깨닫고 더 일찍 도입하지 않은 것을 후회하게 됩니다. 5축 가공과 프로그래밍 소프트웨어에 대한 초기 투자 비용이 부담스럽고 닿기 어려워 보일 수 있지만, 전체 그림을 보는 것이 중요합니다. 현재 3축 머신 성능에 대한 냉철한 수치 분석은 절대적으로 필요합니다. 부품 마무리를 위한 다중 셋업 비용, 고정구 비용, 스크랩 및 인건비, 부품 재정렬에 낭비되는 시간, 여러 번 이동으로 인한 품질 손실 비용을 산출해야 합니다. 물론 5축 머신의 유지보수는 조금 더 번거로울 수 있지만, 결국 5축 가공은 경쟁력을 유지하게 하고 시장을 확장하며 새로운 기회를 잡게 합니다. 그리고 셋업 감소, 부품 핸들링 감소, 오류 및 스크랩 감소, 사이클 타임 단축으로 더 빠른 ROI를 기대할 수 있습니다.

5축 가공이란?

진정한 5축 가공은 5축 가공 또는 5면 가공으로도 알려져 있습니다. 이름에서 알 수 있듯, 이 5축 머신은 실제로 5개 축에서 작동할 수 있습니다. 3개 공통 선형축(X, Y, Z)과 2개 회전축(A, B), 그리고 Z축을 중심으로 회전하는 로터리 테이블로 정의되는 C축입니다. 이 5개 축으로 가공할 수 있는 부품 유형과 형상에 거의 무한한 가능성이 열립니다. 5면 가공은 '원스톱(Done-in-One)' 접근법을 사용하여 2차 가공의 필요성을 효과적으로 제거하고 복잡한 정밀 부품의 가공을 가능하게 합니다.

5축 가공의 이점을 누릴 수 있는 산업과 공정에는 자동차, 항공기 구조 부품, 방산, 고정밀 복합 의료기기, 에너지, 총기, 금형, 시제품 제조 등이 있으며 이에 국한되지 않습니다. 한 머신이나 단일 셋업에서 불가능했던 것이 5축으로 가능해졌습니다.

5축 CNC 가공이 3축 CNC 가공과 다른 점은?

가장 일반적인 CNC 머신 유형인 3축 머신은 공구를 3개 선형축(X, Y, Z)으로 이동시킵니다. 프로그래밍과 조작이 쉽고 단순한 형상 부품에 완벽한 저비용 옵션입니다. 그러나 3개 축만으로는 한계가 있습니다. 예를 들어 단순하면서 복잡한 공작물이나 품질 좋은 표면 조도가 필요한 부품은 모든 피처를 완성하기 위해 다중 셋업이나 맞춤형 고정구에 재정렬 및 클램핑이 필요할 수 있어 오류에 더 취약하고 경제적으로 비효율적입니다.

5축 기술로는 단순하거나 복잡한 부품의 모든 면을 한 머신에서 단일 셋업으로 쉽게 가공할 수 있습니다. 3축 머신에서처럼 다중 셋업이나 공구 재정렬 없이 부품을 더 빠르게, 더 적은 오류로 가공할 수 있습니다.

왜 5축 머신에 투자해야 하는가?

감당할 수 있는 모든 비즈니스가 있거나, 현상 유지에 만족하여 '고장 나지 않았으면 고치지 말자'고 결심할 수도 있습니다. 그것도 틀린 건 아닙니다. 하지만 현실을 직시합시다. 비즈니스를 한다면 최대한 활용하고 싶을 것입니다.

논리적 가정은 장기적으로 비즈니스를 영위한다는 것입니다. 그래서 머신 숍이 가공보다 셋업에 더 많은 시간을 쓰거나, 고객 요구사항을 충족하기 위해 생산 시간을 늘리는 데 어려움을 겪거나, 기술 격차를 해소하려 한다면 5축 가공을 고려할 때일 수 있습니다.

이런 단점들로 버틸 수는 있지만, 5축에 투자하지 않으면 더 수익성 높은 부품 제조 산업에서 새로운 비즈니스 기회를 놓칠 수 있습니다.

의료기기 산업을 예로 들어보죠. 소형 의료기기 부품은 본질적으로 복잡하며 보통 더 집중적인 밀링과 마무리가 필요합니다. 이는 3축 머신에서도 수행 가능하지만, 밀링과 표면 가공을 위한 추가 셋업 시간이 비용 금지적일 수 있고, 더 많은 핸들링은 오류 가능성을 높여 기회 상실로 이어질 수 있습니다.

래피드 프로토타이핑은 어떤가요? 3축에서 다중 셋업 때문에 안 하셨나요? 이제 현장에 5축 워크호스가 있으면 고객에게 시제품을 빠르게 제공할 수 있습니다.

또 다른 개선 영역은 매우 신뢰할 수 있는 홀 가공 공정인 보간 홀(interpolated holes)인데, 5축에서 개선할 수 있습니다. 이는 3축에서처럼 보링 전 부품 정렬을 위한 공구 홀을 사용할 필요를 없애줍니다.

3축에서 공구가 버터에 뜨거운 칼처럼 소모되나요? 5축의 공구 또는 테이블 틸팅으로 최적 절삭 위치와 일정한 칩 부하를 유지할 수 있고, 5축이 사이클 타임을 줄여주어 공구 수명이 연장됩니다.

5축 머신 놓을 공간이 없다고요? 다시 생각해 보세요. 한 대의 5축 머신이 여러 대의 3축 머신 일을 할 수 있습니다. 다른 기술을 위한 바닥 공간이나 더 많은 5축 머신을 위한 공간이 절약됩니다.

리드타임이 더 중요해지고, 작업 형상이 더 복잡해지고, 다면 부품, 까다로운 각도, 복잡한 피처가 늘어날수록 5축 머신이 새로운 베스트 프렌드가 될 수 있습니다.

5축 가공의 이점

5축 머신이 복잡한 가공이나 복잡한 부품에 더 적합해 보일 수 있지만, 5축 머신은 일상적인 기본 공작물도 순식간에 처리합니다. 이 이유만으로도 전환을 정당화하기 충분합니다. 5면 머신은 일반 작업과 특수 작업 모두에 진정으로 적합합니다. 5축 가공을 고려해야 할 몇 가지 이유입니다.

1. 단일 셋업 가공

단순하고 복잡한 부품 모두에 대한 셋업 감소는 생산 시간을 늘릴 뿐만 아니라 부품 품질을 크게 향상시킵니다. 원스톱 접근법으로 시간과 비용을 절약하고 모든 생산 장비의 활용도를 높입니다. 5축으로 5번 셋업을 1번으로 줄이는 것은 흔한 일입니다.

2. 고정구 감소 또는 저렴한 단순 고정구

2차 셋업을 제거함으로써 특수 고정구 요구사항이 줄어들거나 완전히 제거될 수 있습니다. 셋업이 적다는 것은 고정구 준비가 적다는 뜻이며, 이는 추가 머신이나 인력의 필요성을 줄여줍니다.

3. 더 복잡한 형상 가공

공작물을 위치시킬 수 있는 각도가 더 많고 따라서 더 많은 접근이 가능해짐에 따라, 5축 가공은 독특한 공구 경로 작업과 높은 정밀도로 더 복잡한 형상 가공을 가능하게 합니다.

4. 더 짧은 절삭 공구 사용 가능

5축 가공으로 5개 축이 있어 공구를 공작물에서 틸팅시킬 수 있으므로 더 짧은 공구를 사용할 수 있습니다. 이는 더 높은 절삭 속도, 더 적은 공구 진동, 더 나은 표면 조도, 더 적은 공구 편향을 만듭니다.

5. 더 나은 표면 조도

더 짧은 공구로 인한 진동 감소로 표면 조도가 향상됩니다. 또한 5축 머신은 회전 테이블이나 스핀들을 가지고 있어 더 일관된 절삭으로 더 매끄러운 표면을 만듭니다.

6. 더 빠른 소재 제거

5축 가공으로 절삭 공구가 절삭 면에 수직이 되어 더 쉽게 단위 패스당 더 많은 소재를 제거할 수 있어, 사이클 타임이 낮아지고 소재 제거가 더 빨라집니다.

7. 부품당 인건비 절감

셋업과 고정구 감소로 한 명의 기계공이 제한된 주의로 머신을 운영하거나, 여러 대의 머신을 동시에 운영할 수 있습니다.

8. 더 짧은 리드타임

셋업이 적다는 것은 부품을 훨씬 짧은 시간에 생산한다는 뜻입니다. 그리고 시간 단축은 더 많은 돈을 의미합니다. 실제로 단납기 소량 부품 생산이 가능해지고, 시제품 작업에도 진입할 수 있습니다.

9. 더 높은 부품 정밀도

부품이 셋업을 위해 이동하거나 여러 머신 사이를 이동할 필요가 없으므로 더 높은 부품 정밀도를 기대할 수 있습니다.

10. 바닥 공간 개선

한 대의 5축 머신이 여러 대의 3축 머신을 대체하여 바닥 공간을 절약합니다.

11. 비용 절감 증대 및 더 빠른 ROI

공구 수명 향상, 오류 감소로 인한 스크랩 감소, 고정구 및 셋업 감소, 바닥 공간 필요 감소. 그리고 더 많은 가공 유연성으로 5축 가공은 귀사의 주머니에 돈을 넣어주고 5축 가공 투자에 대한 더 빠른 수익률을 제공합니다.

12. 더 많은 시장에서 기회 확장

귀사가 5축 부품을 가공하지 않는다면 경쟁업체가 하고 있을 것이고, 귀사 숍이 장비가 없어 입찰할 수 없는 건들을 따내고 있을 가능성이 큽니다. 기술적 이점 외에도 5축은 더 많은 시장에서 더 많은 계약 경쟁의 문을 열어줍니다. 5축으로 거의 모든 것을 더 적은 시간, 더 적은 작업, 더 낮은 부품당 비용으로 만들 수 있습니다.

가장 흔한 5축 가공 미신 타파

너무 비싸다

5축 머신이 더 비싼 건 사실입니다. 하지만 지불한 만큼 얻습니다. 첫째, 높은 정밀도와 정확성을 보장하기 위해 이 공작기계들은 절삭 공정에서 발생하는 힘과 축의 지속적인 움직임을 견디도록 견고하게 제작됩니다. 또한 수천 개의 동시 명령에 대응할 수 있는 고응답 서보 드라이브, 공작물을 정밀하게 위치시키는 고정밀 로터리 테이블, 데이터를 충분히 빠르게 처리하기 위한 높은 연산 능력 등을 갖추고 있습니다. 이러한 이점의 가치는 비용을 훨씬 상회하며, 숍이 더 비용 효율적으로 더 넓은 범위의 작업을 생산할 수 있게 합니다.

프로그래밍이 어렵다

안타깝게도 옛날 5축 머신들이 오늘날 5축 머신에 나쁜 인상을 주었습니다. 오늘날의 현대적 5축 머신은 사용하기 쉬운 프로그래밍 소프트웨어를 포함하는 경우가 많고, 더 강력한 것이 필요하다면 가장 인기 있는 CAM 소프트웨어 프로그램이 그 격차를 메워줍니다.

충돌이 더 많다

다축 운동이 충돌 발생률을 높이는 건 사실이지만, 대부분의 5축 머신은 충돌 회피 소프트웨어와 함께 제공되거나 장착할 수 있어 가공 공정을 실행 전 시뮬레이션합니다. 이는 충돌을 제어할 뿐만 아니라 셋업 시간 단축에도 도움이 됩니다.

정확하지 않다

사실 정반대입니다. 셋업이 줄어들면서 5축 머신은 결국 여러 2차 셋업이 필요한 3축보다 더 정확해집니다. 이는 궁극적으로 오류 가능성을 증가시킵니다.

고도로 숙련된 조작자가 필요하다

5축이 더 복잡하므로 더 숙련된 조작자가 필요한 건 의심할 여지가 없습니다. 머신 모션에 대한 좋은 이해, 3D 시각화 능력, 적절한 공구 경로 생성 능력, CAM 소프트웨어에 대한 더 광범위한 지식이 필요합니다. 참고로, 숙련된 기계공이 5축 역량을 극대화하는 데 도움이 되지만, 머신의 제어장치와 소프트웨어도 마찬가지로 중요합니다. 그리고 프로덕티비티(Productivity)와 MMT 프로덕티비티 같은 평판 좋고 지식이 풍부한 공작기계 파트너로부터 좋은 교육을 받으면 이 장애물은 쉽게 극복됩니다.

프로덕티비티와 MMT 프로덕티비티로 5축 가공 마스터하기

5축 가공이 벅차게 느껴질 수 있지만, 경쟁업체와 귀사 숍을 차별화하고 엄청난 배당금을 돌려주는 좋은 방법입니다. 5축 가공으로 부품을 더 효율적으로, 더 빠르게, 더 높은 정확도로 생산하고, 수행할 수 있는 작업 범위를 늘리고, 가능하다고 생각하지 못했던 생산 영역을 열 수 있습니다. 원스톱 접근법으로 머신 조작자는 추가 머신 관리에 더 많은 시간을 쓸 수 있습니다. 5축이 앞으로 수년간 이점을 가져다줄 것을 확신할 수 있습니다.

이 정보가 5축 가공에 대한 관심을 자극하고 두려움을 일부 해소했다면, 올바른 5면 가공의 길로 안내해 드리겠습니다. 프로덕티비티와 MMT 프로덕티비티에서는 5축 가공으로의 전환이 큰 투자임을 이해합니다. 귀사의 제조 운영을 평가하고, 여러 고품질 5축 머신 라인으로 귀사 애플리케이션에 맞는 올바른 머신을 매칭해 드립니다. 이 모든 것은 5축 기술에 고도로 숙련된 애플리케이션 및 서비스 직원들에 의해 지원됩니다. 올바른 머신을 얻고, 강력한 지원과 머신 교육으로 신속하게 생산에 투입할 수 있도록 하겠습니다. 우리의 5축 머신 라인업(하스(Haas), 마츠우라(Matsuura) MX, MAM72 및 CUBLEX 시리즈, 마키노(Makino) 수평/수직 5축, 화천(Hwacheon))을 확인해 보세요.

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