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5축 가공기로 터닝에 스카이빙 까지, 두산공작기계의 동시 5축 가공기 DVF 8000T

두산공작기계는 전 세계적으로도 5축 가공기 전체 라인업을 갖춘 몇 안되는 회사 중 하나다. 5축 가공기를 크게 구분하는 세 가지 방식 즉, 테이블 틸팅 및 로테이션, 테이블 로테이션 헤드 틸팅, 그리고 헤드 틸팅 및 로테이션 타입을 모두 갖추고 있는데, 이와 함께 축의 방향에 따라 수직형 및 수평형, 공작물 기준으로 소형부터 대형까지 모두 커버하고 있다. 또한, 엔트리 레벨부터 초정밀 5축 가공기까지 가성비와 초고성능 까지를 모두 포괄하는 다양한 장비 스펙트럼을 보유하고 있다. 이중에서 중대형 공작물 가공을 위한 동시 5축 가공기이면서 강력한 터닝 기능까지 갖춘 DVF 8000T에 대해 알아본다.

산업 트렌드 관점에서 보면 내연기관 자동차의 전기차로의 전환 속도가 가속화되고 있고, 항공 분야와 같은 고부가가치 분야의 비중이 확연히 증가하고 있다. 이러한 산업 트렌드 하에서 개별 제조 기업은 인력의 확보가 어려워지는 데다가 노동시간의 감소까지 겹쳐 어려움이 증대되고 있는 현실이다. 따라서, 가공을 하는 공작기계 소비자 입장에서는 향후 투자를 위해 어떤 장비를 선정해야 할지는 아주 중요한 이슈로 여겨질 수밖에 없다.

두산공작기계의 신종규 차장은 “이러한 국내 가공 환경에서는 5축 가공이나 복합가공과 같이 공정을 집약하는 방향은 물론, 대형 제품의 가공 수요에 대한 대응과 생산성과 정밀도를 기본으로 갖춘 고부가가치 가공기의 수요가 늘어날 것으로 보고 있다.”라고 말하며, “두산공작기계는 항상 소비자의 니즈를 파악하는 선제적인 대응을 통해 장비를 개발해 오고 있다.”라고 밝혔다. 

두산공작기계가 새로운 프레임으로 출시한 동시 5축 가공기 DVF 8000
두산공작기계가 새로운 프레임으로 출시한 동시 5축 가공기 DVF 8000

새로운 프레임의 DVF 시리즈
앞서 언급한 바와 같이 5축 가공기 풀라인업을 갖춘 두산공작기계이지만, 2018년 완전히 새로운 두산공작기계 고유의 프레임을 장착한 장비 라인업인 DVF 시리즈를 출시했다. 이 장비의 출시 배경은  최근 가공 분야의 요구사항 중, 대형 가공물에 대해 고정밀, 고생산성은 물론 복합가공까지 갖추어야 한다는 요구에 대응하기 위함이었다. 

이 시리즈는 두산공작기계가 10년 이상 축적한 5축 가공기 기술을 바탕으로 신뢰성과 생산성을 월등히 향상시켰는데, 이는 당시 본격적으로 5축 가공기 시장을 공략하기 위한 두산공작기계의 전략적인 큰 그림이기도 했다.

완전히 새로운 두산공작기계 만의 프레임으로 만들어진 고강성의 동시 5축 가공기 DVF 8000
완전히 새로운 두산공작기계 만의 프레임으로 만들어진 고강성의 동시 5축 가공기 DVF 8000

고강성 프레임 설계
전 세계 대부분의 공작기계 브랜드가 베드, 컬럼, 새들, 헤드바디로 구성되는 고유의 프레임 설계를 가지고 있다. 두산공작기계도 그들만의 5축기 프레임을 설계할 필요가 있었고, 가장 경쟁력 있는 구조를 만들기 위해 설계 초기 단계에서부터 철저하게 FEM(유한요소법)을 이용한 해석 과정을 통해 가상 검증을 수행하면서 최적화된 모델을 찾아냈다. 이 결과 기존 장비 대비 처짐 현상을 무려 50%나 줄일 수 있었다고 한다. 결국 강성이 높은 프레임을 확보해 장비 정밀도가 높아짐에 따라 선진 경쟁사 수준의 정밀도를 갖추게 되었고, 더불어 가격 경쟁력까지 확보하게 된 5축 가공기가 바로 DVF 시리즈이다.

갠트리 타입의 초고강성 장비 DVF 8000
DVF 8000은 5축 머시닝센터에서 가장 보편적이면서도 기계 강성에서 가장 유리한 것으로 알려진 ‘테이블 틸팅 및 로테이션’ 타입 장비다. 특히 최대 가공물 크기가 D1000 x H590mm에 달하는 중대형 공작물 가공을 위한 DVF 8000은 A 축 틸팅, C 축 회전 방식의 테이블을 갖춘 장비이다. 

이 장비가 채택한 갠트리 타입 구조는 가이드 된 부분이 기계에 최대한 접근된 지점에서 가공하기 때문에 물리적 변형이 덜하고, 좌우 대칭 구조로 인해 열변형이 덜하다는 큰 장점을 가지고 있다. 당연히 정밀도가 요구되는 대형 장비에 적합하다고 볼 수 있다. 

DVF 8000의 가공 장면. DVF 8000은 기존 장비 대비 처짐 현상을 무려 50%나 줄였다. 강성이 높은 프레임을 확보해 장비 정밀도가 높아짐에 따라 선진 경쟁사 수준의 정밀도를 갖추게 된 것이다.
DVF 8000의 가공 장면. DVF 8000은 기존 장비 대비 처짐 현상을 무려 50%나 줄였다. 강성이 높은 프레임을 확보해 장비 정밀도가 높아짐에 따라 선진 경쟁사 수준의 정밀도를 갖추게 된 것이다.

터닝 기능까지 갖춘 DVF 8000T
DVF 8000T에는 5축 머시닝센터의 회전축인 C 축을 회전 시켜 터닝 가공을 가능하게 하는 프리미엄 기능인 ‘테이블 터닝 기능’이 추가되었고, 다이렉트 드라이브 모터(DD Motor)를 사용하여 높은 정밀도와 단일 셋업으로 가공을 마치고자 하는 5축 가공의 요구사항을 적용하였다.

테이블 터닝 기능은 개발 당시만 하더라도 국내에 이런 고급 기능을 사용하는 곳이 많지 않을 것으로 파악되었는데, 막상 DVF 8000T 장비에 해당 기능이 탑재된 것이 알려지면서 문의가 빗발치기도 했고, 최근까지 실제로 판매된 DVF 8000 시리즈의 절반 정도는 테이블 터닝 기능이 장착된 DVF 8000T 장비다. 예상하지도 못했던 수요가 잠재되어 있었던 것이다.

스카이빙으로 내경 기어 가공까지
DVF 8000T의 터닝 기능으로는 기어 가공을 위한 스카이빙 까지 구현이 가능하다. 로터리 테이블 C 축의 회전과 주축 스핀들의 회전을 항상 일정한 속도와 방향으로 동기화시키는 것이 중요한데, 이 동기화 기능이 터닝 기능과 함께 제공되기 때문에 어려움 없이 가공할 수 있다.

 DVF 8000T의 터닝 기능은 스카이빙 까지 구현이 가능하다. 사진은 로터리 테이블 C 축의 회전과 주축 스핀들의 회전을 동기화 시키면서 내경 기어를 가공하는 모습.
DVF 8000T의 터닝 기능은 스카이빙 까지 구현이 가능하다. 사진은 로터리 테이블 C 축의 회전과 주축 스핀들의 회전을 동기화 시키면서 내경 기어를 가공하는 모습.

대형 장비를 위한 사용자 편의 기능
공작기계 사용자들은 장비가 클수록 다루기가 힘들어진다고 말한다. 이 때문에 대형이면서도 정밀해야 하는 동시 5축 장비인 DVF 8000에는 그 규모에 걸맞게 사용자를 위한 편의 기능이 적용되어 있다. 우선 대형 장비임에도 불구하고 설치 면적이 최소화되도록 설계했다. 그리스 윤활 시스템을 갖추고 있고, 장비 접근성이 아주 용이해 사용자 불편을 줄였다. 두산의 새로운 CNC인 CUFOS를 장착하고, 자동화 시스템과의 결합이 용이한 점 등은 대형 장비를 손쉽게 사용하게 만든 두산공작기계의 세심함이 엿보이는 부분이다.

어느 분야에 사용될까?
DVF 8000T의 적용 분야에 대해 두산공작기계의 신종규 차장은 “실제로 가장 많이 사용되는 분야를 보면, 최근 수요가 증가되고 있는 항공기, 반도체 부품 가공 분야를 들 수 있다. 항공기 엔진 부품이나 블리스크(Blisk) 등의 가공과 반도체 냉각기 챔버 가공에 최적이며, 이 외에도 대형, 정밀, 복합 가공이 필요한 실로 다양한 분야에서 사용될 수 있는 장비가 바로 DVF 8000T이다.”라고 말했다.

About 이상준 기자

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