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5축 가공에 있어서 놓쳐서는 안 되는 것 – 5축 가공과 공구 셋업 및 측정

‘5축 장비는 3축 장비에 비해 정밀하다.’
반은 맞고 반은 틀린 말이다. 5축 장비는 테이블에 고정된 면을 제외한 다섯 개 면을 모두 가공할 수 있어 가공물을 다시 세팅하는 과정에서 발생하는 가공 오차를 줄일 수 있다. 하지만 5축 장비로 높은 정밀도를 얻기 위해서는 두 가지 조건이 갖춰져야 한다. 첫째는 공구 길이를 정확히 아는 것이고, 둘째는 회전축의 중심을 올바르게 세팅하는 것이다.

공구 길이, 왜 중요할까?
공구 길이는 공구 섕크(shank)에 위치한 기준점에서 공구 끝까지의 길이를 가리킨다. 아래 그림에서 L은 공구 길이, D는 공구의 직경을 의미한다. 공구의 길이는 축 이송량에 영향을 미치기 때문에 작업자는 공구를 교체할 때마다 컨트롤러에서 공구 길이를 다시 세팅해야 한다. 이때 공구 길이를 일일이 세팅하는 수고를 덜기 위해 현장에서는 자주 사용하는 공구를 ‘기준 공구’로 삼는다.

3축 장비에 새로운 공구를 장착할 경우, 컨트롤러에는 기준 공구에 대한 상대값을 세팅하면 된다. 기준 공구의 길이가 100mm인데 새로 장착하는 공구의 길이가 90mm라면 컨트롤러에는 -10mm로 세팅하는 식이다. 반대로 교체하는 공구의 길이가 110mm로 기준 공구보다 더 길다면 10mm로 세팅하면 된다. 3축 장비에서 공구 길이는 Z축의 오프셋량이기 때문이다. 반면 5축 장비는 편차량이 아닌 실제 공구 길이를 필요로 한다. 따라서 5축 장비에서는 길이가 정확하게 캘리브레이션 된 공구를 사용한다.

3축 장비로 테이블에 평행한 상면에 깊이 20mm로 홀 가공을 한다고 가정해보자. 기준 공구의 길이가 100mm인 장비에서 컨트롤러의 설정은 변경하지 않고 공구 길이만 90mm로 바꾼다면 기준 공구와의 길이 차이, 즉 10mm의 미삭이 발생한다. 재가공을 하거나(미삭) 애먼 가공물을 버릴(과삭) 우려가 있긴 하지만, 3축 장비는 회전축이 없기 때문에 5축 장비에 비해 공구 길이 오차로 인한 오류를 바로잡기가 쉽다.

캡션: 공구 길이 L은 공구 섕크에 위치한 기준점에서 공구 끝까지의 길이를 가리킨다. 3축 장비에서는 기준 공구에 대한 상대적인 길이 값으로 세팅하면 되지만, 5축 장비에서는 실제 공구의 길이를 아는 것이 중요하다.
캡션: 공구 길이 L은 공구 섕크에 위치한 기준점에서 공구 끝까지의 길이를 가리킨다. 3축 장비에서는 기준 공구에 대한 상대적인 길이 값으로 세팅하면 되지만, 5축 장비에서는 실제 공구의 길이를 아는 것이 중요하다.

About 이상준 기자

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