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복잡한 5축 가공을 풀어주는 열쇠 – 5축 가공에 최적화된 씨마트론(Cimatron) CAM

5축 CAM은 X/Y/Z축 이동과 더불어 5축 기계의 형식에 따라 A/B, A/C 혹은 B/C 방향을 축으로 해서 동시 혹은 부분적으로 테이블과 헤드 회전을 이용해 가공한다. 이 때문에 효율적인 가공 계획이 가능하고 이에 따른 가공 시간 단축 효과는 물론, 언더컷 영역 가공에서 불필요한 특수 공구 사용, 번거로운 가공 세팅 작업 시간 단축 등 3축 가공에서의 비효율적인 부분을 개선할 수 있다. 또한, 3축으로 가공하는 데는 한계가 있는 가공 상황에 대한 솔루션을 제공해 더욱 광범위한 분야의 제품 가공으로 영역을 확대할 기회를 제공한다.

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5축 가공용 CAM이 갖춰야 하는 것
가공 축 정의 5축 가공에서는 공구 축을 정의하는 과정이 중요하다. 5축 가공은 축 정의가 비교적 용이한 3+2축, 위치 결정 가공과 다축이 함께 작동하면서 가공하는 동시 5축 가공으로 나눌 수 있는데, 동시 5축의 경우 가공 형상 혹은 파트 간섭을 피해서 5축 경로를 작성해야 하므로 가공 축 정의가 무엇보다도 중요하고, 사용자가 용이하게 축을 지정할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스와 축 정의를 효과적으로 할 수 있도록 필요한 옵션 및 기능들이 다양하게 지원되어야 한다.

가공 형식 가공 축이 정의되면 어떤 형태로 가공할 것인지 정해야 한다. 가공 파트는 단순한 형상부터 복잡한 형상까지 다양한 형태와 가공 난이도를 가지고 있기 때문에, 이에 대한 공정 계획이 필요하고, 가공 계획에 따른 가공 형식 또한 원활하게 지원되어야 한다.

간섭 체크 & 가공 검증 5축의 경우 축이 회전하면서 가공하기 때문에 항상 가공 파트 상에 과절삭 및 주변의 다른 형상 또는 기계 테이블과의 충돌 발생 가능성을 잠재적으로 갖고 있다. 때문에 과절삭 검사 및 충돌에 대한 검증이 필요하다. 아무리 가공 계획이 좋고 효과적이라 하더라고, 실제 기계 가공에서 문제가 생긴다면 난감해지게 마련이다. 이에 대해 사전에 검증하고 체크해 5축 가공 전 안전을 확보하는 것이 필요하다.

씨마트론(Cimatron) CAM
3D 시스템즈의 씨마트론 CAM은 금형 및 제조 산업에 최적화된 소프트웨어이다. 씨마트론이 가진 고유한 기능으로 우선 다축 가이드 잔삭을 들 수 있다. 이 기능은 잔삭 가공 전 사전에 코너 영역에 잔삭 가공을 위한 가이드 커브들을 계산하고, 계산된 커브들을 따라 코너 잔삭 가공을 하는 형태의 가공 방법이다. 필요시 원하는 영역 및 방향으로 공구 경로를 얻기 위해 사용자가 가이드 커브들을 트림, 병합, 삭제하거나 형상 간섭을 피해 가공되도록 공구 축을 임의 5축 틸팅 방향으로 편집할 수 있는 기능이 있어 5축 코너 잔삭을 안전하고 효율적으로 할 수 있도록 지원한다.

씨마트론에만 있는 또 다른 기능은 5축 틸트 제어가 있다. 가공 깊이가 깊어 공구 길이 제한으로 인해 3축으로는 가공이 어려운 영역에 대해 공구의 샹크/홀더 간섭 체크를 통해 자동 5축 틸팅으로 변환해 주는 기능으로, 간단한 옵션 설정 및 단순 공정 추가 작업만으로 쉽게 동시 5축 가공 데이터를 생성할 수 있다.

5축 자동 드릴 및 건드릴 기능
캐드 모델링 기반의 5축 드릴 가공 모듈로, 가공 파트 안의 홀을 자동 인식해서 홀 지름 및 높이, 형태별로 자동 그룹화해 그룹별 드릴, 나사, 보링 및 카운터 보드 포켓 밀링 가공 등 일련의 홀 가공을 시퀀스 라이브러리를 통해 자동 정의할 수 있어 홀 가공 작업을 쉽고 빠르게 해준다. 특히 사출 및 프레스 금형의 5축 냉각 홀 가공을 위한 건드릴을 지원할 수 있도록 파일럿, 가이드, 드릴 영역과 홀 교차 영역 전후에서 속도 제어 옵션 등의 여러 옵션을 지원하는 특화된 기능이 포함되어, 금형 및 제품 홀 가공에 있어 작업 시간을 단축하는 효과를 얻을 수 있다.

씨마트론은 건드릴을 위한 파일럿, 가이드, 드릴 영역과 홀 교차 영역 전후에서 속도 제어 옵션 등의 여러 옵션을 지원한다.
씨마트론은 건드릴을 위한 파일럿, 가이드, 드릴 영역과 홀 교차 영역 전후에서 속도 제어 옵션 등의 여러 옵션을 지원한다.

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지오데직 가공
현장의 5축 가공 실무자는 가공을 정의할 때 가공 면에 대한 과절삭 체크 및 축을 정의하는 과정에서 어려움을 토로하는 경우가 많다. 지오데직 가공은 이에 대한 불편과 어려움을 해결할 수 있는 기능으로, 기존 방식보다 진화된 알고리즘을 바탕으로 동시 5축 가공 시 내부적으로 불필요한 경로들을 트림하거나 삭제해서 최종 경로를 계산하는 방식을 사용한다. 이로 인해 가공 정의 과정이 단순하고 5축 가공 면을 선택할 때 3축처럼 선택해서 5축 가공 데이터를 생성해 편리하다. 복잡한 형상이나 언더컷 형상이 있는 파트를 가공하는 데 효과적이다.

씨마트론의 지오데직 기능은 진화된 알고리즘을 바탕으로 동시 5축 가공 시 내부적으로 불필요한 경로들을 트림하거나 삭제해서 최종 경로를 계산하는 방식을 사용한다.
씨마트론의 지오데직 기능은 진화된 알고리즘을 바탕으로 동시 5축 가공 시 내부적으로 불필요한 경로들을 트림하거나 삭제해서 최종 경로를 계산하는 방식을 사용한다.

5축 가공 자동화 기능
씨마트론 이 가지고 있는 가공 템플릿에 공정, 가공 조건 및 공구 사용 그리고 셋 기능에 의한 자동 가공 파트를 지정하는 등 일련의 가공 공정들을, 별도로 분류된 가공 라이브러리에서 제품 가공에 필요한 공정만을 선택해서 가공하는 가공 자동화 기능을 지원한다. 또한 고객 요청에 따라 가공 컨설팅까지 함께 진행하고 있어, 고객의 가공 설정에 대한 어려움을 해소할 수 있다.

씨마트론의 자동화 기능. 색상 영역 가공시 사용되는 공구의 길이 및 홀더를 인식하여 자동으로 틸팅 가공을 진행한다. 별도의 각도 체크 및 공구 정보 확인이 필요 없다.
씨마트론의 자동화 기능. 색상 영역 가공시 사용되는 공구의 길이 및 홀더를 인식하여 자동으로 틸팅 가공을 진행한다. 별도의 각도 체크 및 공구 정보 확인이 필요 없다.

원활한 포스트 프로세서
포스트 프로세서(PP, Post processor)는 CL 데이터를 기계가 가공 지령을 받아 작동할 수 있도록 G 코드 혹은 L 코드로 변환하는 것으로 CNC 컨트롤러로 보내기 전 CAM 소프트웨어에서 작업하는 최종적인 필수 단계다. 씨마트론은 3축에서 5축 장비까지 국내 기술지원 전담 엔지니어를 통해 PP를 제공하고 있다. 국내외 주요 5축 장비 제작사뿐 아니라 중소 제작사에서 생산되는 5축 장비와 하이덴하인, 화낙, 지멘스 등 대부분의 컨트롤러를 지원할 수 있는 PP 개발 능력을 보유하고 있다. 자체 라이브러리를 구축해 PP 사용 중 고객 요청에 의한 수정 및 편집에 대해 즉각적으로 대응할 수 있도록 하는 지원 시스템을 갖추어 놓았다.

활용 사례 – 삼광삼우특수금속
삼광삼우특수금속은 최근 특수 부품 개발 및 생산을 위해 5축 생산 기반을 도입했다. 3D 시스템즈는 씨마트론 5축 HybriCAM과 함께 5축 가공 컨설팅 서비스인 MEP 솔루션 서비스를 함께 제공해, 짧은 시간 내에 5축 가공 샘플을 제공하고 5축 양산을 위한 내부 역량을 육성하는 프로젝트를 진행했다. 삼광삼우특수금속의 한 관계자는 “표준화를 기반으로 한 씨마트론 5축 HybriCAM을 도입하면서 기존 2.5축, 3축 CAM 소프트웨어 운영 방법보다 오히려 훨씬 쉬웠으며, 가공 툴패스 생성을 위한 업무 시간을 상당히 줄이는 효과를 직접 체험했다.”라고 말했다.

3D 시스템즈 이동광 차장
3D 시스템즈 이동광 차장

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.