5축 CNC 효율 극대화: 신속한 퀵체인지 워크홀딩 솔루션

CNC 가공 작업의 생산성이 목표라면 워크홀딩과 픽스처링은 강력해야 하고, 숍 내 다양한 작업에서 작동해야 합니다. 올바른 퀵체인지 지원 도구로 기업들이 어떻게 출력을 극대화하고 셋업을 최소화하는지 확인해 보세요.

많은 기계 숍이 5축 CNC 머시닝 센터에 투자했다가 추가 투자가 필요함을 깨닫습니다. 기존 3축 밀링 머신에서 쓰던 6인치 머시니스트 바이스—많은 이들이 새 5축 기계에서도 잘 작동하리라 가정—가 공작물 상단과 측면을 가공하기에 충분한 클리어런스를 제공하지 않기 때문입니다.

바이스의 상대적으로 낮은 프로파일은 툴홀더 간섭을 거의 확실하게 만들며, 직사각형 모양은 5축 머시닝 센터의 더 작고 종종 원형인 테이블에 맞지 않는 경우가 많습니다.

게다가 5축 머시닝 센터의 시간당 요율은 보통 3축 기계보다 훨씬 높아 셋업 시간 단축이 더욱 중요한 목표가 됩니다. 그 결과, 퀵체인지 워크홀딩 전략은 5축 가공에 거의 필수 조건입니다. 적어도 기계 공구의 잠재력을 극대화하려는 숍들에겐 그렇습니다. 다행히 전용 5축 워크홀딩과 퀵체인지 포지셔닝 시스템 비용은 기계 공구 가격에 비해 미미합니다. 여러 워크홀딩 및 픽스처링 툴메이커들과 5축 CNC 기계를 최적 수준으로 가동시키는 혁신에 대해 이야기를 나눴습니다.

5축 CNC 시간 극대화: 칩을 만들어야 돈을 법니다

"업계 모든 사람이 칩을 만들지 않으면 돈을 벌지 못한다는 걸 압니다."라고 랩터 워크홀딩 프로덕츠(Raptor Workholding Products) 영업·마케팅 부사장 레이 스트릭랜드(Ray Strickland)는 말합니다. "이게 우리가 '랩터 720 챌린지(Raptor 720 Challenge)'를 시작한 이유입니다. 5축 머시닝 센터 오너와 오퍼레이터가 30일 한 달 동안 사용 가능한 720시간을 모두 활용하도록 돕는 프로그램입니다."

스트릭랜드에 따르면 랩터는 지난 2년간 5축 가공 시장에서 엄청난 성장을 보였으며, 항공우주와 의료 분야의 많은 고객들이 랩터 720 챌린지에 근접해 월 680시간 이상 스핀들 온타임을 정기적으로 보고합니다. 비결은 "5축 머시닝 센터가 할 수 있는 모든 것을 최대한 활용하도록 설계된 워크홀딩을 쓰는 것"이라고 그는 말합니다.

이름에서 알 수 있듯 '랩터 더브테일 픽스처(Raptor dovetail fixture)'는 공작물 블랭크 바닥 1/8인치에 미리 가공된 맞물림 면을 더브테일 방식 클램핑 메커니즘으로 잡습니다. 회사의 원형 라이저 블록 위에 장착하면 공작물 6면 중 5면에 최대 절삭 공구 접근성을 제공합니다.

랩터 더브테일 픽스처에 대해 더 알아보려면 이 영상을 보세요.

출처: Raptor Workholding Products

'랩터 멀티 픽스처(Raptor multi-fixtures)'도 있어 머시니스트가 한 번에 4개 이상 공작물을 기계에 장착할 수 있으며, 가공 가능한 '핀치 블록(pinch blocks)'과 더브테일 또는 전통적인 스텝 죠(step jaws)를 장착할 수 있는 셀프 센터링 바이스도 있습니다.

"랩터 시스템은 5/10천 분의 1인치(0.0005인치) 이내 반복성을 제공하며, 다른 모듈을 위로 쌓아 추가 클리어런스와 유연성을 높일 수 있습니다."라고 스트릭랜드는 말합니다. "모듈 장착이나 공작물 교체는 나사 몇 개 돌리는 수준이라 워크홀딩 관련 가동 중지 시간이 최소화됩니다."

다른 고려사항은 공작물 블랭크에 더브테일을 가공하는 것뿐입니다. 스트릭랜드는 이 작업이 많은 시간이나 초정밀 공작기계를 필요로 하지 않는다고 말합니다. 많은 랩터 고객이 니 머신(knee mill)을 블랭크 준비용으로 전용하며, 소액 수수료로 이 서비스를 제공하는 업체들도 있습니다.

"어떻게 블랭크를 준비하든, 우리 웹사이트에 명시된 권장사항을 따를 것을 강력히 권장합니다. 우리 더브테일 커터 사용을 포함해, 우리 픽스처와 정확히 일치하는 앵글과 라디우스로 가공하도록 설계되었습니다."라고 스트릭랜드는 설명합니다. "고객들이 자체 솔루션을 개발하다 덜 일관된 클램핑 결과를 초래하는 경우를 봤습니다."

더 깊이 알아보기. 오늘날 정밀 제조에 쓰이는 모든 워크홀딩 시스템을 "CNC 선반 작업 개선을 위한 워크홀딩"에서 확인하세요.

오늘날의 워크홀딩: 유연하고 강력하며 타이트한 클램핑을 위해 설계됨

랩터 워크홀딩 프로덕츠만 5축 가공 흐름에 단단히 올라탄 게 아닙니다. 슝크(Schunk)의 고정 워크홀딩 팀 리드 브래드 에반스(Brad Evans)는 이 분야에서 성공하려면 강성과 접근성의 균형, 콤팩트한 프로파일, 높은 클램핑 힘, 부품을 안전하고 정확하게 잡을 수 있는 다양한 죠(jaw) 선택이 필요하다고 말합니다.

이 니즈를 충족하기 위해 자사 KSC 시리즈 바이스 5축 버전을 추천합니다.

"셀프 센터링과 듀얼 스테이션 모델이 있습니다."라고 그는 말합니다. "모두 공작물 바닥을 따라 3~4mm 폭 영역을 잡으며, 소재에 파고드는 리버서블 서레이티드 죠(reversible serrated jaws) 옵션이 있어 사전 가공이 필요 없습니다."

바이스는 톱니홈(tongue-and-groove) 구조로 죠 리프트(jaw lift)를 최소화하고 내부적으로 실링되어 오염을 방지합니다. 이 크기 바이스 중 가장 높은 클램핑 힘을 제공한다고 슝크는 말합니다.

조금 더 깊이. "5축 CNC 생산성을 위한 4가지 잘 알려지지 않은 팁"에서 배우세요.

에반스는 KSC 바이스 죠를 매우 빠르게 교체할 수 있지만, 셋업 시간을 더 줄이고 5축 머시닝 센터와 숍 전반의 유연성을 크게 높이기 위해 퀵체인지 팔레트 시스템도 쓸 수 있다고 말합니다.

리텐션 노브(retention knob)와 맞물리는 도넛 모양 리시버를 사용하는 '베로-에스(VERO-S)' 팔레트 시스템은 수동 또는 자동 작동, 0.005mm(0.0002인치) 이내 반복성, 광범위한 가공 적용 분야에 적합합니다.

슝크의 베로-에스 팔레트 시스템을 여기에서 작동 모습으로 확인하세요.

출처: Schunk

"베로-에스는 매우 유연합니다."라고 에반스는 말합니다. "다양한 크기와 구성이 있어 단일 베로-에스 노브를 공작물에 직접 부착하거나, 한 쌍 이상을 바이스, 팔레트, 척—어디든 장착할 수 있습니다. 클램핑 메커니즘을 사이클 중간에 해제하고, 부품을 CMM으로 가져가 피처를 검사한 뒤 다시 기계에 넣고 사이클 스타트를 누를 수 있을 만큼 정확합니다."

베로-에스는 5축 머시닝 센터에서 3축, 선반, EDM까지 공작물 재고정 없이 이동할 수 있다고 슝크는 말합니다. 오프라인에서 세팅도 가능해 워크홀딩 체인지오버가 말 그대로 몇 초면 됩니다. 그냥 넣고 돌리면 된다고 에반스는 설명합니다.

5축 CNC 기계에서 몇 시간을 뽑아내시나요? 금속가공 포럼에서 이야기해 보세요.