첨단 소프트웨어와 인터페이스로 CNC 프로그래밍 생산성 향상

빠르고 스마트한 컨트롤이 거대한 작업도 가볍게 처리합니다.

커넥티드 제조와 디지털화 기술이 CNC 기계 컨트롤의 주요 혁신들을 자극해 기계 공장들이 금속을 절삭하고 부품을 가능한 한 빠르고 효율적으로 만들게 돕습니다. 대부분 경우 소프트웨어가 CNC 프로그래머와 현장 작업자들이 최고 정밀도로 부품을 쉽게 제조하도록 돕는 최선의 길을 주도합니다.

오늘날 CNC 장비는 더 빠른 프로세서, 컴퓨팅 집약적 작업을 위한 더 많은 온보드 RAM, 근접 즉시 부팅 시간과 거친 공장 환경에서 걱정 없는 작동을 가능케 하는 최신 솔리드스테이트 드라이브 옵션 등 최신 하드웨어 발전으로 무장했습니다.

하지만 커넥티드 제조 앱, 첨단 3D 시뮬레이션, 터치 기반 사용자 인터페이스 같은 기능을 포함한 최신 소프트웨어 발전들이 CNC 제조사들에 경쟁사들과 차별화할 최선의 수단을 계속 제공합니다.

'컨트롤 소프트웨어야말로 공작 기계 제조사들이 게임 체인징 혁신을 도입할 수 있는 유일한 곳입니다'라고 Hurco Cos. Inc.(인디애나폴리스) 제품 기술 전문가 마이클 코프는 말했습니다. '새롭고 혁신적인 기계적 솔루션은 드물고, 새로운 야금 기술 등이 도입되지 않는 한 특히 그렇습니다. 최첨단 소프트웨어와 그래픽 사용자 인터페이스 변화로 CNC 컨트롤을 더 강력하고, 더 다재다능하고, 더 쓰기 쉽게 만드는 게 각 제조사가 경쟁사와 차별화해야 할 영역이 돼야 합니다.'

대화 가능한가?

제조 산업이 디지털화 전환을 겪으며 CNC 컨트롤 개발자들과 공작 기계 제조사들은 최신 센서, 프로세서, 소프트웨어로 새 기능과 기능성을 계속 추가합니다. IMTS에서 컨트롤 개발사 FANUC와 지멘스가 특히 자사 컨트롤과 자동화를 산업용 사물인터넷(IIoT)에 연결하고 인더스트리 4.0을 가능케 하는 새 장비와 전략을 선보였습니다.

미시간주 로체스터 힐스 소재 FANUC America Corp. IMTS 부스에서 회사는 FANUC Intelligent Edge Link and Drive(FIELD) 데이터 수집 및 모니터링 시스템, 예측 분석으로 예기치 않은 고장 다운타임 방지를 돕는 Zero Down Time on ROBOT-LINKi(ZDT) 등 최신 IIoT 기술들을 시연했습니다.

FANUC는 5축과 복합 가공 기능용 개선된 고해상도 3D 모델 가공 시뮬레이션, 차세대 Series 0i 컨트롤인 최신 Series 0i-Model F Plus, FANUC CNC와 로봇 연결용 Quick and Simple Startup of Robotization(QSSR) 기능 등 새 CNC 기능들도 전시했습니다. 또한 FANUC는 CNC에 직접 내장된 비전 기능도 추가했습니다.

'CNC에 내장형 비전 시스템 사용 추세가 많이 보입니다'라고 FANUC America 일리노이주 호프만 에스테이츠 소재 CNC 부문 엔지니어링 매니저 폴 웹스터는 말했습니다. '이제 막 출시됐으며, 하드웨어 기술은 로봇 측과 같지만 구현 방식이 다릅니다.' 이 시스템은 로봇용 비전 시스템과 다른 소프트웨어를 사용하며 'CNC를 통한 비전의 유연한 구현을 가능케 합니다'라고 웹스터는 말했습니다.

CNC 공작 기계들을 연결하는 최신 트렌드가 제조업체들에 더 높은 생산성과 더 신뢰할 수 있는 품질을 제공할 수 있다고 지멘스 머신 툴 사업부(일리노이주 엘크 그로브 빌리지) Sinumerik CNC 제품 매니저 티안수 징은 말했습니다. '지멘스는 항공우주, 자동차 같은 주요 분야를 포함해 모든 제조 영역에 다양한 기술 혁신을 제공합니다'라고 그는 말했습니다. '혁신들은 강력한 새 TIA 포털과 Safety Integrated Plus 도입으로 기계 제조사 엔지니어링 속도 향상뿐만 아니라, 최종 고객이 기계들을 연결, 모니터링, 분석, 최적화할 수 있게 하는 '데이터 디지털화 제품의 기술'에도 초점 맞춥니다.'

'스마트 제조/인더스트리 4.0, 즉 '디지털화'가 제조업의 게임 체인저입니다'라고 징은 계속했습니다. '기계들을 연결하면 많은 새로운 가능성과 비즈니스 모델이 생깁니다. 고객에게 더 나은 서비스 제공을 위해 제조업체들은 생산성과 품질을 높여 더 나은 제품을 더 짧은 리드타임에 제공해야 합니다. 마찬가지로 시장에서 경쟁력 강화를 위해 기업들은 신제품 설계 시간을 단축해야 합니다.'

기계공들은 절삭 작업을 더 쉽고 빠르게 만드는 걸 항상 찾습니다. 징은 덧붙였습니다. '기계 종류마다 그 목표 실현을 위해 다른 기능들이 필요합니다. 예: 금형 절삭용 'Top Surface'로 더 짧은 시간에 더 나은 표면 품질, 공구 파손으로 인한 기계 다운타임 감소를 위해 모든 공구 쉽게 관리하는 'Tool Manager' 등.'

CNC 컨트롤의 소프트웨어 요소들이 특수 루틴과 매크로의 쉬운 추가를 가능케 해 대기업과 소규모 잡샵 작업장 모두에서 생산성을 높입니다.

'제조업체들은 항상 더 높은 생산성과 더 나은 품질을 찾습니다'라고 징은 말했습니다.

'공구 소재와 기계 역학에 의해 제한돼 절삭 속도를 극적으로 단축하긴 어렵습니다. 그래서 생산성 증대 새 잠재력은 완전한 생산 가치 사슬의 더 나은 관리에 있습니다. 작업들을 다른 기계들에 분배하고, 공구 배열 최적화, 실절삭 전 시뮬레이션으로 설계 검증, 기계 구성요소들(공구 등) 온라인 분석 등 포함됩니다.

'지멘스는 대기업과 중소기업이 가상 트윈 구축하고 생산 분석해 제품 설계부터 납품까지 생산 최적화하도록 돕는 완전한 제품 라인들을 제공합니다'라고 징은 계속했습니다. 지멘스 소프트웨어엔 설계 검증용 Run MyVNCK, 부품 프로그램 최적화용 Analyze ToolPath, 절삭 시뮬레이션, 기계 최적 성능 유지용 Analyze MyPerformance, Manage MyMachine이 포함됩니다.

인더스트리 4.0과 스마트 제조로 기계들을 연결하면 산업이 게임을 바꾸고 오늘날 제조업에 존재하는 기술 격차를 해소할 수 있다고 Hurco의 코프는 말했습니다. '이 새 표준들로 기계들과 컨트롤들이 서로 상호작용하고 기계들이 대규모 제조 셀 내 '헬퍼'가 돼, 특정 작업이나 프로그램이 특정 기계 가용성에 의존하지 않고 다음 가용 기계 공구로 보낼 수 있게 합니다. 작업이나 기계 피드백을 지정된 이메일이나 문자 수신자들에게 보낼 수도 있습니다.'

'자동화와 작업하는 힘과 다재다능함이 향후 몇 년간 모든 규모 공장들에 점점 더 귀중해질 것입니다'라고 코프는 계속했습니다. '직원 수 적어 소규모 공장들이 이 기술로 오히려 더 큰 혜택을 볼 수 있습니다. 연장 2·3교대 없이도 하루 더 많은 시간을 활용할 수 있게 해주기 때문입니다.'

IMTS 부스에서 Hurco는 잡샵들에서 흔한 다품종 소량 부품 생산 자동화 시연으로 협동 로봇, 다축 직렬 로봇, 팔레트 시스템을 전시했습니다. 코프는 자동화 전시가 Hurco와 Erowa, Universal Robots, FANUC, Online Resources, Industrial Controls & Automation 협력이었다고 말했습니다.

'Hurco는 특허받은 소프트웨어 구동 모션 컨트롤 시스템 UltiMotion 발명에 광범위한 엔지니어링 자원을 투입했습니다'라고 코프는 말했습니다. 'UltiMotion으로 엄청난 양의 메모리와 NC 블록 룩어헤드(우리 컨트롤 표준 기능)로 모든 산업이 혜택받지만 특히 금형 제작자와 항공우주 공장에 유리합니다. 결합된 속도, 처리량, 축 응답성으로 고객이 가능한 최상의 부품을 더 짧은 사이클 타임과 뛰어난 표면 조도로 생산하게 보장합니다.'

원 세트업, 시뮬레이션 중시

다축 기계에서 원 세트업으로 더 효율적으로 작업하는 게 오늘날 CNC 트렌드라고 Heidenhain Corp.(일리노이주 샴버그) TNC 비즈니스 개발 매니저 기스버트 레드본은 말했습니다. '사람들은 할 수 있으면 한 기계에서 더 많이 하려 합니다. 그래서 5축이 많이 왔습니다. 완전 5축뿐 아니라 3+2 [가공]도 점점 더 늘어나는데 경쟁력을 유지해야 하기 때문입니다'라고 레드본은 말했습니다. '계속 지금 하는 대로 하면 경쟁력 없습니다.'

일부 가공 작업이 미국으로 돌아오지만, 쉬운 가공은 아닙니다. 그가 덧붙였습니다.

'복잡한 게 돌아오고 있습니다. 한 공작 기계에서 더 많이 하려는 트렌드라 5축이거나 밀링 머신에서 밀턴(밀링+선삭) 애플리케이션을 하려 합니다. 자동화에 좀 더 진입하려 해 간단한 팔레트 체인저 관리용 쉬운 기능과 거기서 우선순위 설정을 컨트롤에 원합니다.'

Heidenhain TNC 컨트롤의 최신 소프트웨어 도움으로 스카이빙과 복잡한 기어 절삭 가공이 부활했습니다. Heidenhain이 최근 TNC 툴박스에 추가한 Dynamic Collision Monitoring 같은 시뮬레이션 소프트웨어에서 고정밀 3D 모델링이 필요합니다.

'CAM이나 Vericut 프로그램 등 외부에서 충돌 모니터링이 있어 프로그램을 검증해 충돌 없게 해도, 사람들이 기계 [컨트롤]에서도 그걸 하고 싶어 합니다'라고 레드본은 말했습니다. '기계가 운동학의 3D 모델을 시각적으로 보여주며 충돌 문제 있는지 확인하게 해줘, 프로그래밍할 때 그냥 한 번 더 확인하고 싶어 합니다.'

CNC 컨트롤 상 부품 시뮬레이션이 더 일반화되고 있습니다. FANUC 등 IMTS에서 새 CNC 기반 시뮬레이션들이 소개됐습니다. FANUC 시뮬레이션은 풀 3D 부품 시뮬레이션을 제공한다고 웹스터는 말했습니다. 가공 작업 받는 동안 부품 솔리드 바디를 보여줍니다.

CNC 개발사들 제품 내 솔리드 모델 활용도 늘고 있다고 Hurco 코프는 말했습니다. '일부 컨트롤들이 채택하기 시작한 트렌드고, 확실히 성장할 겁니다. 솔리드 모델을 컨트롤에 직접 임포트해 프로그램 생성하는 능력. 수년간 STL 파일을 스톡 형상용으로 임포트해 왔지만, Hurco가 IMTS 2018에서 향상된 3D DXF 지원 3D Import 새 기능을 선보였고 관람객들로부터 매우 좋은 반응 얻었습니다'라고 코프는 덧붙였습니다. '많은 사용자가 고객들로부터 솔리드 모델 파일을 받으므로, 그 파일을 컨트롤에 로드해 CAM 시스템 없이 부품 프로그램 생성할 수 있는 건 큰 이점입니다.'

기계공들이 가장 중요하게 여기는 것

사용 편의성이 대부분 기계공 위시리스트 최상위권이며, CNC 개발사들이 이 영역에서 꾸준히 진전 중입니다. FANUC가 최근 수년간 사용자 인터페이스 개편했고 많은 개발사들이 더 쓰기 쉬운 터치스크린 인터페이스 포함시킵니다.

'속도 원하고, 기다리기 싫고, 정확성 원합니다'라고 Mazak Corp.(켄터키주 플로렌스) 소프트웨어 엔지니어 로빈 케이브는 말했습니다. '우리 윈도우 기계 그래픽이 매우 좋아 기계공들이 절삭 시작 전 꽤 좋은 시뮬레이션으로 코드 검증하게 돕습니다. 모든 게 보입니다.'

Mazak Mazatrol Smooth 라인 CNC들(SmoothX, SmoothG, SmoothC)은 약 3년 전 일본 Mazak이 미쓰비시 하드웨어 사용하고 윈도우 8 임베디드 OS 탑재해 개편했습니다. 이 CNC들은 슬라이드 바와 다른 그래픽 입력으로 부품 공정 조정 가능하게 해주는 터치스크린으로 사용자들에게 직관적 조작 제공합니다. 케이브가 말했습니다.

'엄청 빠른 컨트롤입니다'라고 케이브는 Smooth CNC들에 대해 말하며 조지아텍이 컨트롤들 테스트했음을 언급했습니다. '우리가 이전에 만든 것보다 빠르게 처리합니다. 솔리드스테이트 드라이브가 속도에 정말 도움이 됩니다. 항상 많은 속도 필요하진 않지만 볼노즈 엔드밀 보간할 때 많은 코드를 빠르게 소화해야 합니다'라고 케이브는 말했습니다. '금형과 항공우주 작업에서 그런 경우 더 많이 마주칩니다.'

'우리 고객들에게 또 하나 정말 큰 건 SMC—우리의 Smooth Machine Configuration입니다'라고 케이브는 계속했습니다. '고객들이 원한 건 우리 기계들이 더 유연해지는 겁니다. 때론 정말 정확해야 하고, 때론 아닐 수 있습니다.' SMC로 기계공들이 슬라이더 쉽게 조정해 가공 조건에 따라 기계를 더 정확하게 또는 덜 정확하게 만들 수 있다며, 온머신 프로그래밍 작업 완화에 도움 된다고 그는 말했습니다.

모든 것을 위한 단일 플랫폼

가공 다재다능성이 오늘날 CNC 사용자들 핵심 트렌드라고 Fagor Automation-USA(일리노이주 엘크 그로브 빌리지) 마케팅 매니저 토드 드레인은 말했습니다. '제조업체들은 제조 현장 어떤 애플리케이션이든 처리할 단일 CNC 플랫폼 원합니다'라고 드레인은 말하며, 이가 작업장 인력 교체 용이하게 한다고 덧붙였습니다. '한 CNC 플랫폼 배우고 나면, 새 공정에 대한 그 개인의 통합이 운용 플랫폼이 새 공정에도 동일하게 유지되면 훨씬 쉽습니다.'

최신 개발 중 Fagor 8065 CNC 플랫폼은 고속 가공 필요 독자 첨단 기능들로 설계됐으면서 최고 가공 표면 조도와 최대 정확도 유지한다고 드레인은 말했습니다. Fagor Adaptive Real-Time Feed and Speed(ARFS) 기능으로 CNC가 스핀들 부하, 서보 파워, 공구 끝 온도 같은 가공 조건 분석해 축 이송률과 스핀들 속도 모두 최대 가공 성능 생산성에 맞게 적응한다고 드레인은 덧붙였습니다. '결과: 사이클 타임 단축과 우수한 부품 마무리. 스핀들 및 서보 모터 수명 연장, 공구 활용도 개선도 달성.'

Fagor 8065 CNC는 항공우주 전용 High Speed Surface Accuracy(HSSA) 가공 기능도 탑재해 기계 기계적 응력 감소로 공작 기계 수명 증가시킵니다. 또한 기계 진동 감소로 더 부드러운 움직임과 더 높은 이송률 가능하다고 드레인은 말했습니다. '게다가 온보드 보드 다이어그램 툴로 기계 주파수 응답 측정 가능해 다양한 작동 조건과 환경에서 발생하는 기계 진동 필터링 가능성 열립니다.'

Fagor는 Fagor Machining Calculator(FMC) 애플리케이션도 제공합니다. 8060과 8065 CNC 플랫폼 모두에서 사용 가능. 기능은 가공할 소재 데이터베이스와 가공 작업(밀링, 선삭), 각 작업에 적합한 절삭 조건(축 가공 이송률, 스핀들 속도) 선택 인터페이스로 구성됩니다. Fagor CNC 또 다른 진전은 컨트롤 라인의 콤팩트 하드웨어 설계라고 드레인은 말했습니다. '오늘날 제조업에서 고객 말대로 공간이 돈입니다'라고 그는 언급했습니다. '따라서 Fagor는 콤팩트 CNC뿐만 아니라 콤팩트 드라이브, 심지어 모터도 만들었습니다. 아이디어는 쿠키커터 접근법이 아닌 필요에 맞는 린 솔루션 제공입니다.'