고급 5축 가공, 정밀 의료 부품 제조의 핵심으로

2020년 초, 미네소타 소재 소규모 공작소 M5는 컨 마이크로 바리오(Kern Micro Vario) 5축 공작기계를 구입하며 미세가공 역량을 확장했습니다. 곧이어 한 대를 더 들였습니다.

이 투자로 M5의 정밀도와 공차 한계가 높아졌고, 필수 의료 장비 기업들의 핵심 벤더가 되었습니다. 이제 4인조 공작소는 백신용 마이크로플루이딕스 금형부터 뇌수술 도구 부품, 심박동기 프로토타입 마이크로 금형까지 모든 걸 만듭니다. "우리가 내린 최고의 투자 결정 두 가지입니다." 대표 존 백런드(Jon Baklund)의 말입니다.

미세가공 공구

심박동기 부품에는 지름 0.005인치(약 0.127mm) 구멍 8개가 필요했고, 무균 요건 때문에 사람 손이 닿으면 안 됐습니다. 백런드는 기계적 자동화와 기계 정밀도가 이 요건 충족의 핵심이라고 강조했습니다.

열팽창이 미세 수준에서 가공 문제를 일으키기 쉽지만, 컨 기계는 구조물 전체에 냉각수를 순환시켜 외부 환경보다 온도 안정성을 높이는 구성으로 이 문제를 회피했습니다. "이 덕분에 제조사들은 거대한 공조 장치 등을 들여와 실내 온도를 안정시킬 필요가 없어져 큰 비용 절감이 됩니다." 컨(Kern) 사장 토니 망골드(Toni Mangold)의 말입니다.

M5 수석 공구 제작자이자 설계자인 알렉스 매드슨(Alex Madsen)은 다른 공정 개선도 언급합니다. "이 기계들로 경화강에 지름 0.003인치(약 0.076mm) 엔드밀을 정기적으로 쓰는데, 거울 같은 표면 조도가 나옵니다. 5축 덕분에 공구 수명도 늘었습니다. 부품 5면을 한 번에 가공하니 두 번째 클램핑용 지그가 필요 없습니다."

직관적이고 접근성 높은 제어장치

5축 가공이나 마이크로 바리오의 하이덴하인(Heidenhain) 640 TNC 제어장치 경험이 전혀 없었음에도, 매드슨은 첫 마이크로 바리오 수령 후 일주일 반 만에 작업을 완료했습니다.

"하이덴하인 제어장치에서 처음 눈에 띈 건 공구 교환 등에 더 말하기 쉬운 언어(버벌 랭귀지)를 쓴다는 점이었습니다." 매드슨의 말입니다. "직접 G코드를 입력하더라도 프로그래밍 화면이 그게 뭔지, 뭘 봐야 하는지 설명해 줍니다. 공구 테이블이 편리하고 프로빙 사이클도 따라하기 쉽습니다."

제어장치에는 원격 데스크톱 매니저 기능도 있어 M5 직원들이 원격 근무하며 야간에 작업을 세팅할 수 있습니다. 이 기능과 매드슨이 두 대 기계를 동시에 돌리며 하루에 5~6가지 다른 부품을 가공하는 경향을 고려하면, 정확한 시뮬레이션 작업이 필수적입니다. 선택적 다이내믹 충돌 모니터링(Dynamic Collision Monitoring) 같은 기능으로 스핀들 충돌을 방지하는 등, 매드슨은 제어장치가 제 몫을 한다고 말합니다. "제어장치에서 부품을 풀 렌더링하는데, G코드에 있던 0.5미크론 오차까지 잡아냅니다. 초정밀 표면 조도가 필요한 이 초소형 부품들에서 제어장치 시뮬레이션을 믿고 검증할 수 있습니다."