CNC 자동선반, 최대한 활용하기 위해 꼭 알아야 할 사항은 무엇인가요?

공작기계는 가장 고가의 자본 투자 중 하나이며, 많은 사람들이 이러한 장비 구매에 대해 우려를 가지고 있습니다. 이 글에서는 CNC 자동 선반을 효율적으로 운영하고 그 활용도를 극대화하는 방법을 설명합니다. 이미 CNC 자동 선반을 보유하고 있거나 구매를 계획하고 있다면 반드시 읽어보시기 바랍니다.

METROL 신콤 CNC 자동 선반을 사용하게 된 이유는 무엇일까요?

저희 회사는 총 7대의 CNC 자동 선반을 사용하고 있습니다.
(시티즌 머시너리 주식회사(Citizen Machinery, Co., Inc.)의 신콤(Cincom) 시리즈 CNC 자동 선반)

이번 시스템 도입의 목적은 부품의 사내 생산을 위한 것이었습니다.

CNC 선반을 사용하기 전에는 외주 생산과 범용 기계를 사용한 사내 생산, 이렇게 두 가지 선택지가 있었습니다. 하지만 다음과 같은 이유로 CNC를 이용한 사내 생산을 선택했습니다.

• 긴 준비 기간과 사소한 변경 사항에 대한 대응 능력 부족.
• 품질 관리는 어렵습니다.
• 범용 기계로는 원하는 생산량을 낼 수 없고 비용 관리도 어렵습니다.
• 저희 회사에는 사내 가공 및 NC 관련 노하우가 축적되어 있지 않습니다.

우리가 CNC 자동 선반에 Citizen의 Cincom을 선택한 이유

수많은 선택지 중에서 METROL Citizen Machinery의 Cincom 시리즈를 선택한 이유는 다음과 같습니다.

• 문제가 발생할 경우 신속한 서비스를 제공하며, 이미 신콤(Cincom) 사용자였던 파트너들 사이에서 좋은 평판을 얻고 있습니다.
• 초보자도 쉽게 사용할 수 있으며, "소규모 인원으로 여러 부서에 걸친 작업"이라는 저희의 모토에 부합한다고 생각합니다.
• Cincom에는 칩 발생을 방지하는 데 도움이 되는 LFV(진동 절삭) 기능이 있습니다.

다양한 브랜드의 장비를 보유하면 배워야 할 작동 방식이 늘어납니다. 저희는 동일 제조업체의 표준 모델을 사용하는 것을 원칙으로 삼았고, 최종적으로 시티즌 머시너리(Citizen Machinery)의 신콤(Cincom)을 선택했습니다.

CNC 자동 선반에 투자하기 전에 알아두어야 할 두 가지 핵심 사항

CNC 자동 선반에만 국한된 것은 아니지만, 자동화 기계에 투자할 때는 일반적으로 두 가지 핵심 사항을 고려해야 합니다.

첫 번째 위험은 "연속 가공에서 불량품이 계속 생산될 위험"입니다.

예를 들어, 1,000개의 부품을 연속적으로 가공할 때 500번째 부품부터 가공 결함이 나타나기 시작했다고 가정해 보겠습니다.
최악의 경우, 나머지 500개 부품 모두 불량품이 되어 재료비와 가공 시간이 낭비될 것입니다. 실제로는 불량 발생 시점을 파악하기 어렵기 때문에 1,000개 부품 모두를 검사해야 하며, 이는 상당한 검사 인력과 시간을 필요로 합니다.

공구 파손과 열 변형은 가공 결함의 가장 흔한 원인이지만, 일단 결함이 발견되면 제품의 품질을 정상으로 되돌리기는 어렵습니다. 따라서 결함이 발견되면 가능한 한 빨리 기계를 정지시키는 것이 매우 중요합니다.

두 번째는 "가공 후 공작물의 치수 측정"입니다.

생산량이 많을수록 필요한 검사 시간도 늘어납니다.
불량품이 발견되면 양품과 불량품을 구분하고 원인을 파악해야 합니다.

검사 규칙은 사용자마다 다르지만, 대량의 제품을 한 번에 처리할 때 발생하는 어려움은 다음과 같습니다.

• 불량품이 없더라도 모든 제품 생산마다 검사에 필요한 인력 시간이 소요됩니다.
• 최초 결함 발생 이후 얼마나 많은 결함이 발생했는지 파악하기 어렵다. (결함이 발견된 후)
• 불량품 생산이 지속될 위험이 있습니다.
• 불량 공정의 조기 개선은 어려워진다.

인력과 예산이 충분하다면 "종합 점검"을 하는 것이 좋지만, 효율적인 점검을 위한 규칙을 정하는 것이 중요합니다.

CNC 자동 선반의 효율을 극대화하는 작업 방식은 무엇일까요?

위에서 언급한 두 가지 문제점을 해결하기 위해 "기계 내 측정"을 수행합니다.

일정 개수의 부품을 가공한 후, 터치 프로브를 사용하여 클램핑 상태에서 가공물의 치수(내경 및 외경)를 검사합니다. 터치 프로브가 허용 오차 범위를 벗어난 불량품을 감지하면 다음 3단계를 수행합니다.

1. 경보음과 함께 기계가 멈춥니다.
2. 장비 유지보수
3. 처리를 다시 시도하세요

이 "기계 내 측정"의 작동 방식과 이점을 사례를 통해 설명해 드리겠습니다.

[케이스 연구] CNC 자동 선반에서 "기계 내 측정"의 장점

예를 들어, 1000개의 공작물을 가공하는 사이클에서 250개마다 한 번씩 터치 프로브로 공작물을 측정한다고 가정해 보겠습니다.
기계 내 측정에서 불량품이 감지되면 기계는 경보음과 함께 정지하여 추가 공정을 방지합니다. (그림 참조)

6번 공정의 기계가 멈추면 고장 원인을 즉시 파악하고, 7번 공정에서 고장이 발생하지 않도록 장비에 대한 유지보수를 실시합니다.

여러분이 알아야 할 "기계 내 측정"의 장점

결함이 감지되었을 때 기계를 정지시키면 다음과 같은 세 가지 이점을 얻을 수 있습니다.

1. 공정 1과 3에서 기계 측정 결과 양호(GOOD)로 판정된 로트의 가공품은 검사가 필요하지 않습니다.
2. 오류가 있는 로트(공정 5)의 가공품만 불량품으로 분류하면 됩니다.
3. 향후 가공 결함(공정 7)을 예방할 수 있습니다.

즉, 기계 내 측정은 다음과 같은 세 가지 손실을 방지하는 데 도움이 됩니다.

1. 750건의 검사에 필요한 작업 시간 단축 (프로세스 1, 3, 7)
2. 250개 생산에 필요한 재질 (공정 7)
3. 250개 처리 시간 (공정 7)

장비 담당자는 처리 결함이 발생하면 즉시 그 원인을 파악해야 합니다. 시간이 오래 지나면 상황이 변할 수 있고, 문제의 원인을 찾기가 어려워질 수 있습니다.
원인을 즉시 파악하면 재발을 방지하고 대책을 마련하는 데 도움이 됩니다.

인력 투입 시간 측면에서 "기계 내 측정"의 장점

기계 상시 측정은 인력 이동 및 공작물 제거와 같은 공작물 측정 관련 작업 시간을 줄여줍니다.

과거에는 작업자들이 가공물을 장비에서 분리하여 측정 위치로 운반한 후 측정을 수행해야 했기 때문에 상당한 시간이 소요되었습니다. 하지만 가공 후 가공물이 고정된 상태에서 센서를 이용하여 기계 내에서 직접 측정하는 방식은 이러한 "분리" 및 "측정 위치까지의 운반 시간"을 없애줍니다.

CNC 자동 선반에는 어떤 종류의 터치 프로브를 사용할 수 있습니까?

터치 프로브를 이용한 "기계 내 측정"은 여러 장점이 있지만, 다음과 같은 이유로 설치를 주저하는 사람들도 있을 수 있습니다.

• 프로브 자체가 너무 커서 공구나 스핀들에 간섭을 일으킵니다.
• 장착 브래킷 때문에 공구 거치대 공간이 추가로 필요하게 됩니다.
• 기계에서 측정한 값의 정확도가 걱정됩니다.
• 측정 시간이 늘어나면 택트 타임이 증가합니다.

이러한 배경에서 METROL 설치 공간이 제한적인 장비에 적합하도록 본체 직경이 φ19.05mm인 초소형 터치 프로브 K3S 시리즈를 개발하여 자사 장비에 적용하고 있습니다.

프로브 본체의 직경이 이전 버전보다 얇아져서 프로브 본체가 툴 홀더에 완전히 들어갑니다.

기존의 터치 프로브와 달리 본체가 노출되지 않으므로 스핀들이나 공작물에 간섭하지 않으며 다른 공구 홀더에서 추가 공간을 차지하지 않습니다.

"기계 내 측정보다 택트 타임을 우선시하려는" 실제 이유는 무엇입니까?

기계 내 측정으로 인해 "택트 타임"이 길어질 수 있다는 실질적인 우려가 있습니다.
특히 많은 업체들이 생산 공정(택트 타임)을 우선시하고 불량품은 나중에 선별하여 양품으로 교체합니다. 이 경우 불량품 처리, 선별 및 추가 인력 투입에 소요되는 시간이 택트 타임 계산에 포함되지 않아 종종 간과됩니다.
가공 결함과 관련된 공정 부하가 측정 시간보다 크다면, 기계 내 측정을 통해 얻을 수 있는 이점이 매우 큽니다.

[동영상] CNC 자동 선반을 이용한 "기계 내 측정"

우리는 접촉식 프로브를 사용하여 가공물의 내경과 외경을 측정합니다.

이 영상에서는 공작물의 직경을 측정하는 방법을 확인할 수 있습니다. 부품의 크기가 매우 작기 때문에 프로브를 이용한 측정이 수동 측정보다 훨씬 효율적이라는 것을 알 수 있습니다.

자동 선반에서 "기계 내 측정"이란 무엇이며, 측정 정밀도는 어느 정도입니까?

터치 프로브를 이용한 "기계 내 측정"의 가장 큰 장점은 "공작물이 정확하게 위치한 가공 조건의 흐름 속에서 자동으로 측정을 수행할 수 있다는 점"입니다.

즉, 터치 프로브를 사용하면 공작 기계가 간소화된 3D 측정 장비처럼 작동할 수 있습니다.

반면, 기계 외부에서 수동으로 측정할 경우 가공 후 공작물이 제거되므로 위치 조건이 달라집니다. 또한, 측정자의 숙련도 수준이 작업자마다 다르고, 인적 오류 및 측정 도구(캘리퍼, 핀 게이지) 사용으로 인한 측정 오류가 발생할 위험이 있습니다.

CNC 자동 선반에 터치 프로브를 장착하는 방법은 무엇입니까?

새 장비에 터치 프로브를 설치하려면

새로운 터치 프로브를 설치하려면 프로그램이 필요합니다.
먼저 저희 또는 제조업체에 문의해 주십시오.

시티즌 머시너리의 경우, 신콤 시리즈의 A20, L20, L12 모델에 장착할 수 있습니다.

기존 자동 선반을 개조하기 위해

장비의 하드웨어 및 전기 사양이 요구 사항에 부합하는지 제조업체에 확인해야 할 수도 있습니다.
편하신 시간에 저희 또는 제조업체에 연락해 주십시오.

결론적으로:

자동 선반의 도입으로 한 번에 많은 품목을 가공할 수 있게 되었지만, 단 하나의 잘못된 부품이라도 수많은 불량품을 만들어낼 수 있다는 문제점이 있습니다.

인력난이 심각한 요즘, 이러한 센서 기술을 활용하여 효율적인 운영을 시도해 보는 것은 어떨까요?

또한 평가 목적으로 터치 프로브 샘플을 대여해 드립니다.

접촉 및 제품 정보

저희 엔지니어들이 제품 사용 방법이나 제품 맞춤 제작 요청에 관한 모든 질문에 답변해 드리겠습니다.
응용 분야, 사용 환경 및 감지 대상 공작물 의 종류에 대한 자세한 정보를 제공해 주시면 최상의 지원을 제공해 드릴 수 있습니다.

아래 문의 양식을 사용하여 저희에게 연락해 주세요.