그라인딩 전략은 좋은 것에서 위대한 것으로 나아갑니다.

소프트웨어, 자동화 및 연마 기술의 발전으로 인해 부품 및 공구 연마가 오버드라이브로 이어지는 방식

회사가 항공우주 또는 의료 부품을 전문으로 하고 있으며 기존의 기계 가공 방법으로 절단하기에는 너무 단단한 금속으로 복잡한 형상을 생산해야 할 수도 있습니다. 또는 도구 및 절단기 공장에서 일하거나 소유하고 있으며 드릴, 엔드밀 및 성형 도구를 생산하는 더 빠르고 비용 효율적인 방법을 찾고 있을 수 있습니다. 이유와 요구 사항이 무엇이든 운이 좋습니다. 대부분의 금속 가공 기술과 마찬가지로 연삭(연마 가공이라고 더 적절하게 지칭됨)은 최근 몇 년 동안 크게 향상되었습니다.

어때요? 우선, 연삭 휠 제조업체는 이전보다 더 짧은 시간에 더 많은 재료를 제거할 수 있는 "수퍼"라는 제목에 합당한 새로운 결합 및 초정밀연마재를 개발했습니다. 그리고 연삭기 제조업체는 자동화, 원격 모니터링 및 지능형 소프트웨어 시스템과 같은 스마트 기능을 공작 기계에 추가하는 동시에 고급 연마재를 최대한 활용할 수 있을 만큼 견고하고 강력한 기능을 갖춘 장비를 제공하고 있습니다.

간단히 말해서, 연삭은 생산성과 부품 정확도의 새로운 시대로 접어들었습니다. 이를 활용하지 않으면 프로세스 개선, 제품 품질 향상 및 수익 향상을 위한 중요한 기회를 놓칠 수 있습니다.

더 나은 제어가 중요합니다

이에 대한 주요 동인은 자격을 갖춘 기계공의 부족입니다. 일리노이주 알링턴 하이츠에 있는 JTEKT Toyoda Americas Corp.의 그라인더 국가 제품 관리자인 Shane Farrant에 따르면 HMI(인간-기계 인터페이스)를 더 쉽게 이해하는 것은 저숙련 노동력

"더 간단하고 직관적인 HMI는 우리가 범용, 원통형, 캠축 및 크랭크축 연삭기 라인업을 위해 개발한 많은 기계 개선 사항 중 하나입니다."라고 그는 말했습니다. "이는 설정 및 프로그래밍 절차를 돕기 위해 그림 및 기타 그래픽에 더 많이 의존하는 사용자 친화적인 형식을 의미합니다."

또한 사물 인터넷(IoT) 작업 환경에 대한 큰 추진력이 있습니다. 예를 들어, 도요다 TOYOPUC 터치 컨트롤의 진단 페이지는 냉각수 수준, 기계 진동, 오일 온도를 표시합니다. 부품 품질이 좋지 않거나 생산 문제를 일으킬 수 있는 모든 항목은 수리 담당자에게 즉시 경고를 보냅니다. 또한 기계 제어 장치에서 이 정보를 수집하고 이력 분석을 위해 네트워크 데이터베이스에 푸시할 수 있습니다.

또 다른 시간 절약 기능은 대체 프로그램의 자동 생성으로, 공정 관련 문제가 있는 경우 운영자가 호출할 수 있습니다. JTEKT Toyoda 제안 엔지니어링 관리자인 Steve Earley는 이 대화식 제어 옵션이 회사의 GE6 롤 그라인더에서 사용할 수 있다고 말했습니다. 이 전문 응용 프로그램입니다.

그는 전기 자동차에 사용되는 리튬 배터리를 만드는 데 사용되는 재료가 매우 얇기 때문에 이 재료를 생산하는 롤은 매우 정밀하고 표면 마감이 매우 정밀해야 한다고 설명했습니다. Earley는 "운전자가 기계를 설정할 때 제어 장치는 시작하기 위한 일반화된 프로그램과 두 가지 대안을 제시합니다. 하나는 더 빠른 사이클 시간을 위해 더 공격적이고, 다른 하나는 더 나은 표면 조도를 생성하는 보다 보수적인 프로그램입니다."라고 Earley는 말했습니다. . "초기 결과를 바탕으로 작업자는 가능한 한 최단 시간에 최상의 부품을 제공하는 가공 매개변수 세트로 쉽게 전환할 수 있습니다."

더 적은 작업 필요

오하이오주 마이애미스버그에 있는 United Grinding North America Inc.의 프로필 그룹 부사장인 Larry Marchand는 특히 연삭 기계의 성능이 향상됨에 따라 사용하기 쉬운 제어 장치가 필요하다는 데 동의했습니다. 그러나 그는 제조 업계 전체에 재공품 감소와 가공 작업 감소에 대한 엄청난 요구가 있기 때문에 United Grinding 및 기타 회사가 작업자 접촉 시간을 줄이고 작업당 가치를 높입니다.

이를 지원하기 위해 United Grinding은 한때 매우 단일 목적이었던 연삭 기계를 프로파일링하기 위해 "추가 프로세스, 작업 및 기능"을 도입했습니다. "고객은 단일 부품 처리에 더 많은 가치를 추가하기를 원합니다."라고 Marchand는 말했습니다. “자동 공구 교환기가 있는 기계에 대한 수요가 많아 공작물을 연삭한 다음 드릴 또는 밀링 커터를 가져와 부품을 완성할 수 있습니다. 이를 통해 2차 작업이 필요 없고 부품 리드 타임이 단축되며 품질이 향상됩니다.”

이것은 기계 공장이 모든 작업을 수행하는 슈퍼 그라인더를 위해 CNC 공작 기계를 교환해야 함을 의미합니까? 전혀. 멀티태스킹 기계가 슬롯 밀링이나 저널 그라인딩을 훌륭하게 수행하는 것처럼, 멀티태스킹 그라인더는 이제 한때 머시닝 센터와 드릴 탭 기계를 위해 예약되었던 작업을 수행할 수 있습니다. Marchand는 다음과 같이 지적했습니다. "연삭이 많이 필요한 부품이 있다면 전용 그라인더를 사용하는 것이 좋습니다."

여기에는 몇 가지 이유가 있다고 그는 말했다. 연삭은 공작물과 휠의 교차점을 정확하게 겨냥한 밀링 및 선삭 작업보다 훨씬 더 많은 절삭유를 필요로 합니다. 지름이 몇 피트에 달하는 휠을 운전하려면 평균적인 칩 제조 기계에서 사용할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 마력이 필요합니다. 마지막으로, 하루 종일 10분의 1 및 한 자릿수 표면 마감을 유지하는 것은 이러한 작업을 최적화하도록 설계되었기 때문에 대부분의 CNC 그라인더가 탁월합니다. 머시닝센터? 별로.

어려운 일에 대처하기

이러한 능력은 특히 니켈, 크롬, 코발트 함량이 높은 금속과 관련이 있다고 Marchand는 말했습니다. “우리 비즈니스의 많은 부분이 Inconel과 Rene의 부품을 생산하는 고객으로부터 나옵니다. 이 부품은 적어도 경화된 상태에서는 거의 기계로 가공할 수 없는 재료입니다. 그들의 유일한 옵션은 EDMing 또는 연삭이며, 최신 연삭 기계의 강성, 성능 및 정확성과 최근까지 사용할 수 없었던 초정밀연마재 덕분에 대부분 후자를 선택합니다.”

초정밀연마재의 선두 제조업체 중 하나는 매사추세츠 우스터에 소재한 Norton|Saint-Gobain Abrasives입니다. 북미 초정밀연마 기업의 선임 기업 응용 엔지니어인 Alfredo Barragan은 연삭이 한때 "마무리 전용" 공정으로 간주되었지만 개발과 함께 점점 더 유능한 연삭 기술이 주류 가공 공정으로 진화했습니다. 그러나 이 공정으로 가장 큰 성공을 거두기 위해서는 똑같이 현대적인 연마제가 적용되어야 합니다.

Barragan은 "전통적인 수지 또는 금속 결합 다이아몬드 매트릭스 휠은 밀도가 매우 높은 경향이 있습니다. “밀도가 높으면 견고한 구조를 제공하고 해당 구조를 함께 유지하는 강력한 결합을 제공하는 데 도움이 되기 때문에 좋은 것이지만, 한 가지 고려 사항이 있습니다. 휠이 더 빨리 로드되는 경향이 있어 장기적으로 생산성이 감소합니다. Norton Winter Paradigm 하이브리드 본드 휠은 이 문제를 해결합니다.”

휠은 높은 수준의 다공성과 향상된 곡물 유지력의 조합을 제공하여 절삭 부하를 감소시킨다고 합니다. 다공성이 높으면 부하도 줄어듭니다. 휠은 더 차갑고 더 자유롭게, 더 적은 가동 중지 시간으로 연마되어 궁극적으로 하루에 더 많은 부품을 생산합니다. 사용된 연마재에 따라 하이브리드 본드 휠은 카바이드, 고급 세라믹, 경화 공구강 및 방금 언급한 United Grinding의 Marchand 고온 합금을 효율적으로 연마합니다.

그러나 연마 기술보다 더 많은 것이 있습니다. 바퀴가 부착된 공작 기계와 마찬가지로 바퀴 자체도 더 똑똑해지고 있습니다. 더 나은 자산 관리, 간소화된 조달, 사용 및 드레싱 정보 추적, 작업자 오류 방지를 위한 내장형 RFID 태그가 있습니다.

Norton|Saint-Gobain은 연마 제품에 대한 노력을 제한하지 않습니다. 4Sight 공정 모니터링 및 진단 시스템은 브랜드에 구애받지 않고 스핀들 부하 및 기계 활용도와 같은 연삭기 값의 실시간 모니터링, 추세 분석을 위한 데이터 저장 또는 필요에 따라 경고 전송 기능을 통해 앞서 논의한 것과 유사한 IoT 기능을 제공합니다. . Barragan은 "이것은 우리에게 올해 가장 큰 이니셔티브 중 하나이며 스마트 태그 시스템과 함께 Industry 4.0 솔루션의 기초 역할을 합니다."라고 말했습니다.

당신의 화면에 오기:V@dison

그들은 혼자가 아닙니다. 펜실베니아 카네기에 소재한 Vollmer of America Corp.는 모회사인 Vollmer Group과 함께 연삭 작업을 "디지털로 변환"하도록 설계된 여러 도구 및 서비스를 개발하고 있습니다. V@dison으로 브랜드화된 여기에는 기계 매개변수의 향상된 가시성을 위한 V@ 화면, 공정 시뮬레이션을 위한 V@ 확인, 공작물에 따라 기계 성능을 최적화하는 V@ 부스트, 보다 일관된 예방 유지보수를 위한 V@ 가이드가 포함됩니다.

Vollmer는 아직 이 이니셔티브의 초기 단계에 있지만 북미 영업 관리자인 Shannon Fox는 연삭 커뮤니티에서 사용할 수 있는 개선의 결실이 여전히 많이 있다고 말했습니다. 그 중 가장 중요한 것은 자동화입니다. Fox는 VGRIND 360 도구 및 커터 그라인더의 로봇 부품 로딩 및 휠 교체 기능을 예로 들었습니다. Vollmer 및 실제로 대부분의 공작 기계 제조업체는 고객이 조명을 향해 작업할 때 일상적으로 설치하는 옵션입니다. 아웃 제조.

시뮬레이션은 또 다른 일상적인 요청입니다. Vollmer의 V@ 체크 시스템은 아직 개발 중이지만 Fox는 Vollmer 및 기타 브랜드의 연삭 장비에 제공되는 NUMROTOplus 소프트웨어가 성숙하고 널리 받아들여지는 대안이라고 말했습니다. "그라인더의 능력이 향상됨에 따라 시뮬레이션이 더욱 중요해지고 있습니다."라고 그는 말했습니다. “쿼터가 더 좁아지고 도구 형상이 점점 더 복잡해지며 우리를 포함한 많은 기계에서 단일 작업에서 여러 휠 팩을 사용할 수 있어 간섭 문제가 발생합니다. 시뮬레이션이 없으면 매우 고가의 공작 기계가 충돌할 위험이 있습니다.”

보는 것이 믿는 것

시뮬레이션은 다른 이유로도 중요합니다. 예를 들어, 호주 멜버른에 기반을 둔 ANCA CNC Machines는 가변 피치 엔드밀에서 공구 불균형을 예측하는 데 이를 사용합니다. 글로벌 마케팅 매니저인 Lucas Hale는 "이는 고성능 커터와의 절충점 중 하나입니다. 플루트 간격이 불규칙하기 때문에 본질적으로 균형이 맞지 않기 때문입니다."라고 말했습니다. “이 문제를 해결하기 위해 우리는 불균형을 계산하고 전략적 위치에서 추가 재료를 제거하여 이를 상쇄하도록 NC 프로그램을 조정하는 시뮬레이션 소프트웨어를 개발했습니다. 그라인더에서 공구가 완벽하게 균형을 이루고 있어 공구 수명이 연장되고 가공된 부품의 표면 조도가 향상됩니다."

Hale는 로봇 부품 및 휠 핸들링을 포함한 자동화 요구에 동의했지만 생산성을 높일 수 있는 여러 가지 추가 방법을 제안했습니다. 적재물을 제거하기 위해 바퀴를 일상적으로 "고정"하던 경우 ANCA는 이를 자동화하여 인건비를 줄이고 바퀴 수명을 연장했습니다. ANCA의 소프트웨어와 기계는 "상당한 사용 용이성"을 제공하여 설정 시간을 줄여줍니다. 그리고 레이저 기반 측정 시스템은 절삭 공구의 정확도와 형상에 대한 공정 중 검증을 제공하고 마모를 보상하기 위한 자동 오프셋 또는 휠 드레싱을 제공합니다.

그리고 ANCA는 그 과정을 한 단계 더 발전시켰습니다. ANCA는 공구 사전 설정 장비의 선두 제공업체인 Zoller Inc.와 같은 회사와 협력하여 자동화된 검사 및 CNC 그라인더에 대한 피드백을 지원하는 인터페이스를 개발했습니다. 필요에 따라 기계를 조정하는 소프트웨어 시스템. Hale는 이렇게 설명하고 "루프를 닫고" 통합 블랭크 관리 시스템과 함께 고객이 "수백 개의 도구를 로드하고 이동을 누르고 다음 날 완성된 절단 도구로 돌아올 수 있습니다."라고 말했습니다.

"기본 기계 구성도 지난 5년 정도 개선되었습니다."라고 Hale가 말했습니다. “예를 들어, 리니어 모터는 우리 업계에서 훨씬 더 보편화되었습니다. 이는 절삭 공구의 품질 및 이에 따라 제작되는 부품의 품질에 기여할 뿐만 아니라 선형 기계가 볼스크류가 있는 기계보다 훨씬 빠르게 움직이므로 사이클 시간이 단축됩니다. 그리고 기계 부품의 마모가 적기 때문에 장비 수명이 연장됩니다. 이것이 리니어 모터가 고정밀 고성능 연삭기의 표준 부품이 된 이유입니다.”

첫 부분, 좋은 부분

JTEKT Toyoda가 보다 직관적인 제어 소프트웨어로 숙련된 기계 기술자의 부족을 해결하는 것처럼, 일리노이주 먼델라인에 있는 Rollomatic Inc.는 기계 설정을 더 쉽고 빠르게 만들기 위해 노력하고 있습니다. 대부분의 공구 및 커터 제조업체는 금속 절단 작업장과 다르지 않기 때문입니다. 그들은 더 작은 배치 크기와 더 짧은 리드 타임에 직면하여 모든 생산 실행에서 설정 시간을 더 큰 비율로 만듭니다. 솔루션의 한 부분? 더 나은 소프트웨어.

Rollomatic Inc.의 사장인 Eric Schwarzenbach는 “수십 년 동안 작업장에서는 설정당 3, 4, 5개의 공작물 블랭크를 태우고 좋은 조각을 얻을 때까지 점차적으로 기계에 전화를 걸어 왔습니다. 그러나 지능형 소프트웨어를 사용하면 매우 가능합니다. 궁극적인 목표는 0으로 하여 스크랩 공작물의 수를 줄이는 것입니다. 이렇게 하면 재료 비용이 절감될 뿐만 아니라 설정 시간도 줄어듭니다.”

소프트웨어는 공작 기계, 공작물 및 연삭 휠의 3D 표현을 만들어 작업자를 지원하므로 드라이 런이 필요하지 않다고 Schwarzenbach는 말했습니다. 작업자는 애니메이션 속도를 높이거나 늦추거나 문제 영역을 백업하거나 확대할 수 있어 휠 팩과 공작물 사이의 잠재적인 충돌을 피할 수 있습니다. 그리고 애니메이션이 완료되고 기계가 실제로 부품을 만들 때 소프트웨어가 작동하여 "빈 움직임"을 제거하고 보안 거리를 최소화합니다.

스마트 소프트웨어는 훌륭하지만 Schwarzenbach는 공작 기계와 관련 시스템이 똑같이 중요하다는 점을 재빨리 지적했습니다. 공작 기계가 정확하고 안정적일수록 첫 번째 시도에서 목표 치수에 도달하기 쉽습니다. 또한 개선된 휠 드레싱 기술, 자동화된 보정 절차, 계산을 더 빠르게 처리하는 더 빠른 제어, 내마모성, 자유 절단 및 날카로운 모서리를 더 오래 유지하는 하이브리드 휠 본드가 중요합니다. 이러한 요소는 더 빠른 설정과 더 짧은 부팅 주기 시간으로 첫 번째 부분을 좋은 부분으로 만드는 향상된 기능에 큰 역할을 합니다.

다른 사람들이 언급했듯이 자동 휠 교체는 또 다른 연삭 게임 체인저입니다. Schwarzenbach는 Rollomatic의 고속 체인저가 5초 안에 휠 팩을 아버에서 아버로 교체하고 11초의 연삭 시간을 달성할 수 있다고 말했습니다. 그러나 이점은 더 짧은 주기 시간 이상입니다. “4개의 바퀴가 달린 팩이 있다면 충돌 가능성은 1개 또는 2개의 바퀴가 있는 팩보다 더 높습니다. 이것은 설정을 복잡하게 만듭니다. 따라서 대형 휠 팩을 분할하여 11~12초의 휠 교체 시간을 가질 수 있다면 그것이 이 시대에 선호되는 방식입니다.”