자동화된 가공의 미래:정밀도와 효율성 향상

머시닝 및 머신텐딩 개요

가공은 원하는 복잡한 모양을 만들기 위해 금속 "공백"을 재료로 제거하는 과정입니다.

머신 텐딩 주로 로봇 자동화 시스템을 사용하여 제조 공장에서 산업용 공작 기계를 자동화하는 작업을 말합니다. 싣고 내리는 것이 머신 텐딩 시스템의 주요 기능이지만

종종 로봇은 자동화 시스템 내에서 자율 차량 부품 전달 및 셀에서 제거와 같은 다른 중요한 기능을 수행합니다.  CMM/부품 검사, 측정, 블로우오프, 세척, 디버링 및 마무리, 분류, 레이저 ID 마킹, 포장 및 배송을 포함한 기타 작업을 자동화하고 제조의 전체적 관점 내에서 통합할 수 있습니다.

머신 텐딩 시스템의 장점은 다음과 같습니다:

1. 생산성 향상
2. 직접 노동력 감소
3. 더 긴 기계 가동 – 연중무휴
4. 향상된 기계 활용도
5. 전체 생산 비용 감소
6. 제품 품질 향상
7. 향상된 기계 안전성
8. 운영 유연성
9. 인벤토리 최적화

머신 텐딩 시스템과 관련된 정교함, 기능 및 비용으로 인해 대부분의 제조업체는 경영진이 구매를 승인해야 하는 이러한 시스템에 투자하기 전에 자본 승인 프로세스를 요구합니다. 일반적으로 ROI(투자 수익)는 구매를 정당화하기 위해 계산됩니다.  Futura Automation은 현재 비용 확보 및 ROI 계산을 지원하는 기능을 갖추고 있습니다.

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수직 밀링 – 4축 또는 5축?

수직 밀링 머신에서 스핀들 축은 수직 방향입니다. 밀링 커터는 스핀들에 고정되어 "A" 치수를 제공하는 축을 중심으로 회전합니다.  피드 테이블은 3축 밀에서는 X, Y를 제공하고 4축 밀에서는 Z 치수를 제공합니다. 스핀들은 회전축이며 일반적으로 낮출 수 있으며(또는 테이블을 올려 커터를 작업물에 더 가까이 또는 더 깊게 가져오는 것과 동일한 상대적 효과를 제공) 플런지 절단 및 드릴링이 가능합니다. 수직 밀에는 베드 밀과 터릿 밀이라는 두 가지 하위 범주가 있습니다.

"B" 축도 회전하면 5개의 모션 축이 있습니다.  5축 기계는 효과적으로 처리할 수 있는 부품 크기와 모양에 대한 무한한 가능성을 제공합니다. 5축이라는 용어는 절삭 공구가 이동할 수 있는 방향의 수를 나타냅니다. 5축 머시닝 센터에서 절삭 공구는 X, Y 및 Z 선형 축을 가로질러 이동하고 A 및 B 축에서 회전하여 모든 방향에서 공작물에 접근합니다. 즉, 단일 설정으로 부품의 5개 측면을 처리할 수 있습니다.

수평 밀링 –

수평 밀은 같은 종류이지만 커터는 테이블을 가로지르는 수평 스핀들(아버 밀링 참조)에 장착됩니다. 많은 수평 밀에는 다양한 각도로 밀링할 수 있는 회전 테이블이 내장되어 있습니다. 이 기능을 범용 테이블이라고 합니다. 수직 밀에 사용할 수 있는 엔드밀 및 기타 유형의 공구는 수평 밀에 사용될 수 있지만 실제 장점은 원형 톱과 유사한 단면을 가지지만 일반적으로 직경이 더 넓고 직경이 더 작은 사이드 및 페이스 밀이라고 하는 아버 장착 커터에 있습니다.

주요 기계 제조업체는 다음과 같습니다:

• Mazak:  HC, MEGA, UN
• 도요다:400, 500, 630, 850, 1000, 1250, 1600mm 팔레트
• 허코:HM1700i
• Haas:  40-테이퍼, 50-테이퍼
• DMG 모리:NH, NHX, DMC, DMU
• 오쿠마:  LB, LT, MULTUS
• 마츠우라:  H-Plus

터닝 센터 –

선삭은 공작물이 회전하는 동안 절삭 공구가 선형 방식으로 움직이는 원통형 부품을 만드는 데 사용되는 가공 공정입니다. 일반적으로 선반을 사용하여 수행되는 선삭은 공작물의 직경을 지정된 치수로 줄이고 부드러운 부품 마감을 생성합니다.  터닝 센터는 컴퓨터 수치 제어(CNC)를 갖춘 선반입니다. 정교한 터닝 센터는 다양한 밀링 및 드릴링 작업도 수행할 수 있습니다.  5축 밀링 기계는 터닝 센터로 구성될 수 있으므로 대부분의 5축 기계 제조업체는 터닝 센터 버전을 제공합니다.

주요 제조사:

• 마작:HQ, INTEGREX, MULTITEX, ORBITEC, QT
• 오쿠마:GENUS, MULTUS, LB, LT, LU, V40R
• 허코:TM, TMX, TMM
• 마츠우라:  CUBLEX
• DMG Mori:  NT, NTX, NZX, CTX, WASINO

라우팅 –

컴퓨터 수치 제어(CNC) 라우터는 일반적으로 목재, 복합재, 알루미늄, 강철, 플라스틱, 유리 및 폼과 같은 다양한 재료를 절단하는 데 사용되는 스핀들로 라우터 도구를 장착하는 컴퓨터 제어 절단 기계입니다.  CNC 라우터는 패널 톱, 스핀들 몰더, 보링 머신 등 다양한 목공소 기계의 작업을 수행할 수 있습니다. 장붓구멍이나 장부 같은 가구를 절단할 수도 있습니다.

사출 성형 및 다이캐스팅 기계

사출 성형은 플라스틱(또는 유사한 “다이캐스팅” 공정의 금속)을 금형에 밀어넣는 공정입니다.  금형의 두 반쪽은 사출 공정을 견딜 수 있을 만큼 충분한 힘으로 제자리에 고정됩니다.  사출이 완료되면 금형이 분리되고 부품이 제거됩니다.  "스프루", "게이트" 및 "플래시"도 제거해야 합니다.  사출기 금형은 수평 또는 수직 위치로 고정할 수 있습니다. 대부분의 기계는 수평 방향이지만 인서트 성형과 같은 일부 틈새 응용 분야에서는 수직 기계가 사용되어 기계가 중력을 활용할 수 있습니다. 일부 수직형 기계에서는 금형을 고정할 필요가 없습니다. 공구를 플래튼에 고정하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 가장 일반적인 방법은 수동 클램프입니다(두 절반 모두 플래튼에 볼트로 고정되어 있음). 그러나 유압 클램프(공구를 제자리에 고정하는 데 초크가 사용됨)와 자석 클램프도 사용됩니다. 자기식 및 유압식 클램프는 빠른 도구 교체가 필요한 곳에 사용됩니다.

자동 보관 및 팔레트 운반

팔레트 관리 시스템은 가공 프로세스에 있는 부품을 그대로 저장하고 OMIL과 같은 작업 고정 도구를 사용하여 부품을 공작 기계에 공급하는 적절한 도구를 사용하여 컨베이어와 궁극적으로 로봇 암("텐딩"이라고 함)을 통해 해당 부품을 공작 기계에 자동으로 공급하는 수단입니다.

Trinity Automation은 다양한 사용 사례와 가공량에 맞춰 세 가지 수준의 팔레트 관리를 개발했습니다.

트리니티 자동화:  AX1, AX2, AX5

AX1은 소형 CNC 머시닝 센터를 완전 자동화된 생산 시스템으로 전환하도록 설계된 소형 고속 팔레트 관리 시스템으로, Haas DT &DM 시리즈, Fanuc Robodrill 및 유사 시스템에 이상적입니다.

AX2는 최대 직경 16인치, 높이 9인치의 크기 범위를 갖춘 중형 팔레트 관리 시스템입니다. Haas UMC-500의 측면 로딩 또는 Haas VF2 또는 YCM NXV1020A와 같은 수직 머시닝 센터에 매우 적합합니다.

AX5는 Haas UMC-750의 측면 적재 또는 Haas VF4와 같은 수직 머시닝 센터에 매우 적합한 대형 팔레트 관리 시스템입니다. AX5는 귀하의 가공 비즈니스를 한 단계 더 발전시키는 최고의 솔루션입니다.

마무리:  디버링 및 연마

가공된 부품은 적용 또는 판매 전에 어느 정도 마무리 작업이 필요한 경우가 많습니다.  디버링은 거친 마무리 작업으로 간주될 수 있으며 미디어를 갈거나 텀블링하는 작업이 포함될 수 있습니다.  연마는 특히 미용상의 이유로 부품을 마무리하는 또 다른 방법입니다.  사출 성형/다이캐스트 부품의 경우 디게이팅, 플래시 또는 스프루 제거 공정도 있습니다.  부품을 가공 공정으로 운반하는 데 사용되는 팔레트는 동일한 가공 부품을 디버링 또는 연마 스테이션으로 운반하는 데에도 사용할 수 있습니다.

품질 검사 및 CMM

또한 많은 제조업체에서는 제조된 부품의 품질이나 엄격한 제조 사양 준수 여부를 100% 검사해야 합니다.  자동 검사를 수행하는 데 사용되는 도구에는 머신 비전과 CMM(좌표 측정 기계) 등이 있습니다.  모든 경우에 검사 도구 안팎으로 부품을 처리하는 작업은 로봇 팔을 통해 자동으로 수행될 수 있습니다.  가공에 사용되는 것과 동일한 팔레트를 사용하여 부품을 검사 스테이션으로 운반할 수 있습니다.

자동 식별 라벨링

완성된 부품에 모델 및 일련번호를 표시하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.  그 중에는 레이저 프린팅, 도트 피닝, RFID 태깅, 잉크 프린팅 순으로 인기가 높습니다.

자율 이동 로봇(AMR)

제조를 간소화하고 인건비를 절감하는 또 다른 도구는 자율 이동 로봇(AMR)입니다.  이는 컨베이어나 수동 지게차 없이 공장 현장에서 제품을 운반할 수 있는 아직 개발 중인 기술입니다.  AMR은 제품을 다른 프로세스에서 기계측으로 이동하거나 기계측에서 보관, 포장 또는 배송으로 이동할 수 있습니다.

시스템을 선택하는 방법*

제조 분야의 성공은 항상 투자 수익률(ROI)이라고도 알려진 이익에 달려 있습니다.  수익 또는 이익에는 두 가지 요소가 있는데, 이는 수익에서 비용을 뺀 것입니다.  비용 역시 직접 비용과 부담 비용(간접비)의 두 부분으로 나눌 수 있습니다.  직접비는 공장 현장에서 발생하며 부품을 제조하는 데 드는 실제 비용입니다.  직접 비용은 노동과 자본화(감가상각)의 두 부분으로 나눌 수도 있습니다.  노동에는 시급뿐만 아니라 수당, 고용세, 안전 위험을 포함한 추가 지원 비용도 포함됩니다.  기계로 대체할 수 있는 반복적이고 단순 노동은 글로벌 경쟁력을 위해 대체되어야 한다.

일부 매장은 익숙한 기술이 새로운 도전을 헤쳐나갈 것이라고 믿으며 여전히 전통적인 방식에 묶여 있습니다. 적어도 오늘날의 글로벌 시장에서는 그렇지 않습니다. CNC의 발전과 같은 신기술을 인식하는 것은 기업의 미래 경쟁력을 보장하는 전략적 결정입니다.

새로운 기술을 정당화하는 것은 다단계 과정입니다:

1단계:  비용 이해
투명한 원가 계산 시스템을 사용하고, 직접 "올인"하거나 완전히 부담하는 노동력을 포함한 모든 비용 요소를 평가하고, 신기술이 어떻게 현금 흐름을 개선할 수 있는지 평가하고, 부품 비용과 신기술 투자가 생산 비용 및 투자 수익에 미치는 영향을 계산합니다.

2단계:  CNC 기술의 잠재적 이점 이해
측정 가능한 이점으로는 생산성 향상, 설정 및 도구 변경 시간 감소, 가동 시간, 처리량, 폐기율 및 툴링 비용 향상, 유지 관리 비용 및 작업 준비 비용 부담 감소 등이 있습니다.

마찬가지로 중요한 것은 CNC의 무형적 이점 중 일부가 작업자 기술에 의존하지 않고도 품질, 정확성, 향상된 표면 마감을 포함한다는 것입니다. 또한 값비싼 성형 도구 대신 표준화된 인서트와 단일 포인트 터닝을 갖춘 사전 설정된 퀵 체인지 툴링을 통해 프로세스 유연성을 향상시킬 수 있습니다.

3단계:  오래된 장비의 비용 이해
오래된 장비는 효율성이 낮고 계획된 설치 시간보다 길며 설치 및 작동에 필요한 기술이 필요하지 않음을 의미합니다. 마찬가지로 중요한 것은 오래된 장비는 통계적으로 허용 오차를 유지할 수 없으며 과도한 불량 부품을 생성하여 효율성을 저하시키고 자재 비용을 증가시킨다는 것입니다.

투자 회수 계산
신기술의 투자 회수율을 평가하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 투자 수익률(ROI) 분석을 수행하면 비싼 기계를 구입할지, 덜 비싼 기계를 구입할지 올바른 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있습니다.

ROI 분석은 프로젝트와 관련된 수익 및 비용을 기준으로 투자가 회사의 현금 흐름에 어떤 영향을 미치는지 나타냅니다. ROI는 수익률로 표시됩니다.

ROI 분석을 수행하는 회사는 프로젝트 비용과 투자가 현금 흐름에 미치는 영향을 기반으로 투자 수익률을 결정해야 합니다. 일단 수익률이 결정되면 회사는 그것이 허용가능한 수익률인지를 결정해야 합니다. 일반적으로 20% 이상의 수익률이 허용 가능한 것으로 간주됩니다.

더 많은 정보
그러나 이러한 정당화 방법은 경쟁력 유지를 위한 중요한 기술적, 전략적 측면을 고려하지 않습니다. 예를 들어 품질은 오늘날 최종 사용자의 최우선 순위 중 하나입니다. 이 요소는 ROI 분석에서 완전히 인식되지 않는 요소의 좋은 예입니다. 품질은 사용되는 장비 유형뿐만 아니라 단일 단계로 부품을 완성하는 등의 프로세스에 따라 달라집니다.

품질 외에도 회사의 경쟁력에 영향을 미칠 수 있는 무형의 이점이 많이 있습니다. 이는 투자가 현금 흐름에 미치는 영향만큼 중요할 수 있습니다. 이러한 다른 이점을 고려하는 것은 회사의 생존을 보장할 수 있는 장기적인 투자 접근 방식입니다.

ROI 분석 방법은 전통적으로 다년에 걸친 대량 프로젝트를 분석하는 데 사용되었지만, 수년에 걸쳐 다양한 부품을 소량 생산하기 위한 기계 구입의 지혜를 분석하는 데에도 사용할 수 있습니다. 표시된 예는 매우 간단하며 새 기계에 대한 세금 영향 등 고려해야 할 추가 요소가 많이 있습니다.

마지막으로 ROI는 반드시 수익성 및 경쟁력과 동일하지는 않습니다. 수익성은 구매를 고려 중인 기계의 시간당 비용과 무형적 이점의 영향에 따라 달라집니다. 회사의 자본 투자 결정에 따라 현금 흐름에 미치는 영향은 장기적인 경쟁력 및 수익성과 상당히 다를 수 있습니다.

ROI는 높지만 수익성은 낮을 수 있는데 그 반대도 마찬가지다.

두 가지 관점에서 새로운 기계 구매를 살펴보십시오. ROI 분석을 수행하고 투자의 장기적인 영향도 살펴보세요. 낮은 가격의 기계를 볼 때 처음에는 수익성이 더 높을 수 있지만; 장기적인 이점으로 인해 정밀 부품 생산업체에게는 더 높은 품질의 기계를 구입하는 것이 가장 유리한 선택이 될 수 있습니다

*다음 기사에 게재된 Index Systems의 Jeff Reinert에게 감사드립니다:https://www.americanmachinist.com/cad-and-cam/article/21892337/justifying-investment-in-cnc-technology