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‘INTERMOLD KOREA 2021’ 가공 분야 – 두산공작기계

다목적 문형머시닝센터 DBM 2030 선보여

두산공작기계의 버츄얼 전시관에 입장하면 가장 전면에 배치된 하이라이트 장비는 다름 아닌 다목적 문형머시닝센터 DBM 2030이었다. DBM 2030은 중대형 부품가공뿐만 아니라 금형가공에 유리한 다목적 문형머시닝센터로 자동어태치먼트 교환장치가 적용된 W 축이 없는 장비다.

전시 기간 중 두산공작기계에서 개최한 금형 솔루션 웹세미나에서 DBM 2030 개발을 담당한 한 연구원은 개발 담당자 입장에서 본 반도체와 자동차 수요산업 부문에서의 중대형 금형 관련 수요에 대해 “요즘 반도체 시장이 좋기도 하지만, 자동차 금형 자체가 신모델 출시와 전기 자동차 모델이 증가함에 따라 금형도 재개발되고 있다고 볼 수 있다.”라고 말하며 “이 때문에 두산공작기계의 DBM 시리즈도 다양한 수요에 대응하기 위해 제품군을 확장해 오고 있다.”라고 밝혔다. 

두산공작기계의 다목적 문형머시닝센터 DBM 2030
두산공작기계의 다목적 문형머시닝센터 DBM 2030

다양한 형상 및 폭넓은 가공 성능
DBM 2030은 장시간의 가공 부하에서도 쉽게 변하지 않는 가공 정밀도를 보장한다. 또한, 가공 특성 별 차별화된 자동 어태치먼트 교환장치(AAC)를 표준 적용해 금형 및 5면 가공은 물론 최소 분할 1도씩 자유 경사면 가공 등 복잡 다양한 형상까지 가공할 수 있다. 

자동 어태치먼트 교환장치를 사용하면 세팅 시간 절감 및 작업 시 불편함을 대폭 해소할 수 있다. 앵글 어태치먼트나 익스텐션 헤드 등 선택할 수 있는 어태치먼트들도 다양해서 일반 부품 가공부터 금형가공 및 복잡한 형상 가공까지 가능하다. 보통 중대형 금형의 경우 한번 공작물을 세팅하면 중량도 무겁고 가공량도 많아 중간에 다시 공구나 헤드 어태치먼트를 세팅하려면 시간이 오래 걸리고 정도를 다시 맞추기도 어렵다. 또한, 측면 가공을 할 경우 다른 장비로 이동 세팅을 해야 하기 마련인데, AAC를 사용할 경우 이런 번거로움과 시간 소모를 최소화 할 수 있어 사용자의 생산성 향상에 기여한다. 

두산공작기계 AE 기술팀의 장성욱 과장은 금형 솔루션 웹세미나를 통해 “오토바이 범퍼 금형을 가공하고 있는 고객의 경우 그동안 AAC가 없어서 90도 앵글어태치먼트를 사용하지 못하는 장비에서는 측면 가공을 위해 다시 호리젠탈 머시닝센터로 옮겨서 가공해야 하는 번거로움이 있었지만, DBM 2030 도입 이후에는 별도의 이동 없이 한 번에 가공할 수 있어 가공 시간을 대폭 절감할 수 있었다고 만족해했다.”라며 고객 성공 사례를 언급했다.

다양한 자동 교환식 헤드 어태치먼트를 선택하여 금형 및 5면 가공은 물론 최소 분할 1도씩 자유 경사면 가공 등 복잡 다양한 형상까지 가공할 수 있다.
다양한 자동 교환식 헤드 어태치먼트를 선택하여 금형 및 5면 가공은 물론 최소 분할 1도씩 자유 경사면 가공 등 복잡 다양한 형상까지 가공할 수 있다.

고정밀 ·고속 금형 가공 성능
오랜 시간의 가공이 필요한 금형 가공 시 발생할 수밖에 없는 열변위를 제어해야만 정밀한 가공이 가능하다. 이를 위해 스핀들 및 구조물의 열변위량을 최소화하기 위해 전축 볼스크류 지지베어링 쿨링을 적용하고, Z축 너트 하우징 쿨링을 표준으로 적용하여 이송계의 열이 램스핀들 쪽으로 전달되지 않도록 설계하였다. 또한, Z 축에 더블 볼스크류를 적용하여 고속, 고정밀도 제어가 가능하다.

5면 가공 시 발생하는 수평/수직 방향의 중절삭 가공 부하에서도 진동 영향성을 최소화하는 구조이며, 가공 정밀도 유지를 위해 M형 주물 구조를 적용하였다. 또한, 스핀들 및 구조물 열변위 적용으로 열변위 변위량을 최소화하여 장시간 안정적이고 정밀한 가공이 가능하다. 한번 세팅하면 며칠씩 가공하게 되는 금형가공의 특성상 스핀들 정도 유지는 필수라고 볼 수 있다. 

DBM 2030의 가공 모습. 대형 공작물 가공에 필요한 5면 가공지원 시스템, 이지 패턴 사이클, 공작물 부하 가변제어, AFC 기능 등으로 효율적인 금형 가공을 지원한다.
DBM 2030의 가공 모습. 대형 공작물 가공에 필요한 5면 가공지원 시스템, 이지 패턴 사이클, 공작물 부하 가변제어, AFC 기능 등으로 효율적인 금형 가공을 지원한다.

금형의 경우 면조도도 중요하지만, 황/중삭의 경우 강력절삭력도 생산성에 미치는 영향이 크다. 강력한 중절삭이 가능한 최대 토크 1,009Nm, 최대 출력 55kW의 램스핀들과 열변형에 안정적인 고강성 4각 구조의 박스 가이드웨이와 동급 최대의 램 단면적 380 x 380mm 을 적용하여 어떠한 수평 방향의 가공 부하에도 충분히 중절삭 성능을 유지할 수 있다. 이렇게 우수한 장비의 강성 덕분에 DBM 2030은 항공 분야 부품 가공을 위한 티타늄 소재도 무리 없이 가공할 수 있다. 

또한, DSQI/II/III 기능 선택을 통한 가공조건 설정으로 더욱 더 효과적인 고정밀, 고속 윤곽제어가 가능하다. 가공 조건은 1에서 10단계로 나뉘며 황삭 중삭 정삭 가공 시 공정별로 단계를 설정할 수 있다. 단계가 높아질수록 고정도 고품위 가공이 가능하다. 이러한 가공 보조 기술을 사용해 DBM 2030이 보여주는 위치 정밀도는 ±10μm 이내, 반복 정밀도는 ±3μm 이내, 가공 형상의 정밀도는 약 20μm이다.

두산공작기계의 버츄얼 전시관 모습. 가장 전면에 배치된 하일라이트 장비가 DBM 2030이다.
두산공작기계의 버츄얼 전시관 모습. 가장 전면에 배치된 하일라이트 장비가 DBM 2030이다.

조작 편의성 향상과 5면 가공지원 프로그램
이송축 세팅, 매거진 툴 세팅 등 인체공학적 사용성을 고려한 화면 구성으로 조작 편의성을 높였다. 대형 공작물 가공에 편리한 5면 가공지원 시스템, 이지 패턴 사이클, 공작물 부하 가변제어, AFC 기능, 그리고 가공 모니터링 기능의 사용으로 더욱 쉽고 효율적인 금형 가공을 지원한다. 

특히 최적 피드 제어 기능인 AFC(Adaptive Feedrate Control)는 정밀한 가공을 위해 가장 중요한 스핀들의 부하를 실시간으로 확인하고, 가공 중 공구 일정 부하 이상이 감지될 경우 이송 속도를 조절하여 최적의 가공을 실현함과 동시에 고가의 공구 파손을 예방할 수 있는 기능으로 각광 받고 있다. 이 기능은 황/중삭 가공 시에 사용하면 유용하다.

About 이상준 기자

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

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