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[JIMTOF 2016 ③] 이제껏 볼 수 없던 공작기계들

전시 제품의 80%가 새로 공개되는 전시회인 JIMTOF. 얼만큼 신기하고 새로운 장비들이 저마다의 매력을 뽐냈을까?

3D 프린팅 기술의 한계는 어디인가? – 야마자키마작(ヤマザキマザック)

INTEGREX i-200S AM
INTEGREX i-200S AM
INTEGREX i-200S AM의 가공 샘플
INTEGREX i-200S AM의 가공 샘플

멀티레이저식 금형 적층 기술 날로 발전하는 3D 프린팅 기술. 빠른 속도로 발전을 거듭하며 한계의 벽을 부수고 있다. 이번에 마작에서 내놓은 3D 프린터 복합가공기도 그 대표적 사례 중 하나. 바로 INTEGRE X i-200S AM다. 절삭기술과 금형적층조형기술을 융합한 하이브리드 복합가공기에 멀티레이저식 금형적층(Multi-Laser Metal Deposition : M-LMD)기술을 실용화한 장비다.

이 기술은 마작과 오사카국립대학 접합과학 연구소 연구팀이 협력하여 제품화한 것으로, 여러 개의 레이저 빔을 쏘아 중심부에 금속 분말을 분출시키는 원리를 기반으로 한다. 이로써 기존 기술에 비해 미세한 적층 가공이나 열 영향이 문제 되는 박판 모재의 적층가공에 특화되어 있다.

중력에 의한 분말 공급의 치우침이 적어 5축 자유곡면으로 가공하기에도 유리하다. 이에 항공기 부품이나 화학 플랜트 등의 금속 코팅, 금형 보수, 미세 조형 등에서 공정 집약을 통한 효율화를 실현한다.

VARIAXIS j-600 AM
VARIAXIS j-600 AM
VARIAXIS j-600 AM의 가공 장면
VARIAXIS j-600 AM의 가공 장면

용접 기술과 3D프린팅 기술이 만났을 때 3D 프린팅 기술의 또 다른 변신. 바로 와이어아크 금속적층기술을 채용한 하이브리드 복합가공기 VARIAXIS j-600 AM다. 5축 수직형 머시닝센터 주축에 용접 토치를 탑재해 용접 작업의 자동화를 실현한 것이다. 이 기술은 금속 파우더에 의한 적층가공에 비해 단 시간에 많은 적층 조형이 가능하다. 재 세팅을 할 필요가 없으며 절삭가공 공정을 융합했기 때문에 바로 절삭과 사상이 가능하여 설비 기계의 대수, 공간을 절약한다. 이는 용접 분야에서 숙련 용접 작업자의 부족으로 인한 비용 상승과 짧은 납기화, 품질 확보 등의 니즈 문제에 대응하는 해결책으로 등장했다. 이 역시 마작과 도쿄농공대학원의 협력으로 제품화된 것이며 항공, 자동차 분야 등 다양한 분야에서 효율성 향상에 기여할 것으로 보인다.

공작기계 내부도 손바닥 들여다 보듯 – 나카무라토메정밀공업(中村留精密工業)

스마트 윈도우의 상태 표시 모드. 장비의 상태와 함께 내부 상황을 볼 수 있다. 급하게 메모를 남길 일이 생길 경우 메모 모드를 통해 화면에 직접 글을 쓸 수도 있다.
스마트 윈도우의 상태 표시 모드. 장비의 상태와 함께 내부 상황을 볼 수 있다. 급하게 메모를 남길 일이 생길 경우 메모 모드를 통해 화면에 직접 글을 쓸 수도 있다.

나카무라토메정밀공업의 부스에서는 머시닝 센터의 도어에 유리창 대신 모니터를 장착한 ‘스마트 윈도우’에 대한 시연이 이루어졌다. 100년이 넘도록 공작기계는 발전에 발전을 거듭해 왔지만 도어에 달린 유리창만큼은 그자리를 꿋꿋이 지켜냈다. 하지만 모니터가 그자리를 차지하면서 사용자들은 높은 효율성을 얻을 수 있게 되었다. 스마트 윈도우에는 3개의 모드가 있다. 카메라 모드에서는 장비 내에 설치된 카메라를 통해 육안으로 보기 힘들었던 장비 구석구석까지 볼 수 있다. 가공 프로그램과의 연동을 통해 현재 가공 중인 부위가 자동으로 클로즈업되기도 한다. 상태 표시 모드는 장비의 가동 정보를 비롯해 주축에 대한 정보, 현재 장비를 사용 중인 작업자에 대한 정보 등을 일목요연하게 표시한다. 장비 앞에서 급하게 메모를 남겨야 한다면 메모 모드를 통해 화면에 직접 글을 쓰는 것도 가능하다. 아직은 복합가공기 NTRX- 300에만 탑재될 예정이지만, 고객들이 원할 경우 다른 장비에 적용하는 것도 가능하다고.

한시도 쉴 수 없다, 효율 높은 터렛형 복합가공기 – 나카무라토메정밀공업(中村留精密工業)

NTY3-150
NTY3-150

‘효율성’은 제조인들의 영원한 숙제다. 나카무라토메정밀공업이 선보인 터렛형 복합가공기 NTY3-100, NTY3-150은 효율성을 최대한으로 끌어올리기 위한 노력들이 곳곳에서 엿보여 많은 참관객의 이목을 모았다. 우선 주축이 장비 왼쪽과 오른쪽에 각각 있어 선반 두 대의 공정을 하나로 집약시킨 효과를 낸다.

NTY3-150 내부
NTY3-150 내부

또 3개의 터렛이 있어 ‘쉴 틈 없는’ 작업을 돕는다. 왼쪽 주축에서 10분, 오른쪽 주축에서 5분 걸리는 가공을 수행한다고 가정해 보자. 5분 뒤 오른쪽 주축은 가공을 마치고 휴식에 들어간다. 하지만 NTY3시리즈는 하단 터렛이 왼쪽 주축의 가공을 돕기 때문에 가공 시간을 줄일 수 있다. NTY3-100은 회전 공구를 최대 45개까지 장착할 수 있으며, 컴팩트한 것이 장점이다. NTY3-150은 크로스 스트로크 기능을 탑재해 한 단계 진화한 밀링 능력을 선보인다.

따로 또 같이, 팔색조의 매력 갖춘 공작기계 – OKUMA

MU-S600V는 사진과 같이 여러 대를 연결해 공정의 효율성을 높일 수 있다. 여기에 로봇까지 설치한다면 자동화 라인이 완성된다.
MU-S600V는 사진과 같이 여러 대를 연결해 공정의 효율성을 높일 수 있다. 여기에 로봇까지 설치한다면 자동화 라인이 완성된다.

오쿠마에서 새롭게 선보인 수직형 5축 머시닝센터 MU-S600V는 폭이 1,400mm에 지나지 않지만 최대 Ø600mm의 워크까지 가공할 수 있어 ‘작지만 큰’ 장비다. 하지만 MU-S600V가 스마트공장의 코어 머신으로 불리는 데에는 면적 대비 높은 생산성 외에도 또 다른 이유가 있다. MU-S600V의 진가는 같은 장비를 두 대 이상 연결했을 때 한층 더 발휘된다. 실제로 오쿠마의 부스에서는 MU-S600V 두 대와 로봇을 연결해 구축한 소규모 자동화 라인을 볼 수 있었다. 반입 로봇이 공작기계 내부로 소재를 공급하면 MU-S600V가 가공을 마친 다음 반출 로봇이 완성품을 꺼내는 구조다. 이에 따라 사용자들은 제조 현장 내에 심플한 무인화·자동화 라인을 손쉽게 구축할 수 있게 된다.

수직형 머시닝 센터 계의 작은 거인 – DMG MORI

CMX 1100 V
CMX 1100 V

DMG MORI 부스에서 주목할만한 장비 중 하나는 기본 단계 수직형 머시닝 센터인 CMX 600 V과 CMX 1100 V다. 이 장비는 최근 고객의 니즈가 다양해지고, 중국이나 태국 업체가 저렴한 가격의 장비로 시장을 공략하고 있어 이에 대응하기 위해 등장했다. 이 장비의 컨셉은 Compact, Competitive, Customized의 ‘3C’. 즉 소형 사이즈로 공간을 절약할 수 있고, 높은 생산성을 실현하며, 다양한 옵션을 통해 고객 맞춤형으로 사용할 수 있다는 의미를 담고 있다. 게다가 머시닝, 가공물 모니터링, 측정 등을 위한 290가지의 다양한 옵션 선택이 가능해 작업 환경에 맞춤형으로 적용할 수 있다. 특히 동일 옵션과 비교 시 다른 장비보다 저렴하기까지 하다. 다양화와 고도화라는 인더스트리 4.0 시대의 니즈를 반영한 장비인 것이다.

느리고 조악하다는 3D프린터에 대한 편견을 깨다 – 소딕 세계최초

OMP350L
OMP350L

방전가공기 메이커로 잘 알려진 소딕. 그런데 소딕에서 3D 프린터 복합기를 세계 최초로 선보였다. 바로 대형 3차원 조형물에 대응하는 정밀 금속 3D 프린터 OPM350L다. 이는 적층가공과 밀링 사상 가공을 한 대에서 수행하는 올인원의 고정도 복합가공기다. 1대의 레이저를 고속으로 제어하여 복수의 개소를 동시에 조형할 수 있다는 것이 특징이다. 또한 기존 가공 방식인 싱글 로드에 비해 새로운 파라렐 모드로 최대 56% 까지 조형 시간을 단축한다. 게다가 자사 개발의 신형 CNC인 LN4RP를 탑재한 것도 주목할만한 점. 이에 작업자에게 알기 쉽고 우수한 조작 환경을 제공한다. 이로써 OPM350L는 공정집약으로 시간과 공정 단축은 물론 품질에 작업자의 편의성까지 잡은 일석사조의 복합가공기로 많은 사람들의 관심을 받았다.

“내가 이러려고 가공하나…” 자괴감 날려줄 장비 – 미츠비시(三菱重工工作機械)

MSS300
MSS300

어떤 사업이든 상품을 만드는데 시간과 비용이 많이 든다면 타산이 맞지 않는다. 결국 내가 이러려고…라는 자괴감만 커질 뿐. 하지만 기어 내경 가공에서만큼은 이러한 자괴감, 이제 날려버릴 수 있을 것이다. 미츠비시의 슈퍼 스카이빙 선반 MSS300이 있기 때문. 실제로 최근 기어 내경 가공에서 쉐이퍼가공, 브로치 가공보다 효율적인 스카이빙가공이 주목되고 있다. 비용과 시간 절약 면에서 효과적이기 때문이다. 스카이빙가공은 기어 쉐이퍼의 1/3~1/4의 시간 단축을 실현할 수 있다. 물론 단순한 스카이빙 기계라고 해서 다 좋은 것은 아니다.

미츠비시에서는 스카이빙 가공 공구도 직접 제작한다. 3중 날의 중첩 구조로 더 효율적인 가공이 가능하다는 것이 특징.
미츠비시에서는 스카이빙 가공 공구도 직접 제작한다. 3중 날의 중첩 구조로 더 효율적인 가공이 가능하다는 것이 특징.

MSS300는 중심을 기준으로 대칭인 시메트리컬 구조로 되어 있어 안정적인 가공이 가능하며, 슈퍼 스카이핑에 커팅 시의 가공 부하에 견뎌내는 높은 강성의 스핀들을 갖추었다. 또한 축심 냉각으로 안정된 고속 회전이 가능하다. 공구도 자사에서 직접 제조하는데, 커터가 한 겹으로 되어 있는 타사에 비해 3개의 겹 구조이므로 효율이 높은 것도 특징 중 하나다.

나노초? 아니, 이제 피코초(picosecond) 레이저다 – EWAG AG 일본최초

EWAG AG의 레이저 라인 울트라
EWAG AG의 레이저 라인 울트라
UNITED GRINDING Group의 기자간담회
UNITED GRINDING Group의 기자간담회

JIMTOF가 개최된 도쿄 빅사이트 곳곳에서는 다양한 기업들이 언론이나 고객들을 대상으로 자사의 신제품을 소개하는 자리를 가졌다. UNITED GRINDING Group 역시 기자간담회를 통해 신제품을 소개하고 궁금한 점을 해결해 주었다. 이번 전시회에서 선보인 신제품 가운데 EWAGAG의 레이저 라인 울트라(LASER LINE ULTRA)는 CBN, 세라믹 ,PCD, MCD 등 다양한 소재를 열의 영향을 받지 않고 손쉽게 가공하며, 높은 면조도를 제공한다. 또 직경 200mm, 길이 250mm의 공구까지 클램핑할 수 있어 용도 유연성이 높다. 피코초 레이저를 통해 소재에 압력을 가하지 않고 소거가공이 가능해 기존의 가공 기술과 달리 가공물의 파손이 일어나지 않는다는 점 역시 중요한 특징이다. 연삭 재료를 자유롭게 선택할 수 있어 탄소섬유복합재료나 알루미늄합금 등 최근 수요가 증가하는 추세인 소재를 가공할 수 있다. 또 다결정 다이아몬드나 초경합금제 재료의 3D 가공을 통해 다양한 공구 제조도 가능하다.

본 적 있나요? 복합가공까지 되는 스카이빙 머신 – 후지코시(不二越)

GMS450
GMS450
워크와 툴이 모두 회전하며 가공하기 때문에 더 효율적으로 가공할 수 있다
워크와 툴이 모두 회전하며 가공하기 때문에 더 효율적으로 가공할 수 있다
GMS450의 가공 샘플
GMS450의 가공 샘플

지금까지 기어 가공은 선반(선삭) , 머시닝센터, 기어 쉐이퍼 등으로 가공해왔다. 하지만 다품종 소량 생산에 대응하는 고능률화, 코스트 삭감 등 다양하고 복잡한 니즈가 높아지는 상황. 그래서 등장한 것이 후지코시의 고능률 고정도 공정집약형 기어 스카이빙 가공기 GMS450이다. 고강성 가이드와 고토크 스핀들, 최신 제어 기술을 적용하여 고정도, 고능률 스카이빙 가공을 실현한다. 무엇보다 가장 큰 특징은 선삭, 구멍 뚫기, 스카이빙 공정을 한 대에 집약한 스카이빙 복합가공기라는 것. 이에 세팅을 바꾸지 않고 공정을 이어갈 수있어 시간과 공간을 절약할 수 있다. 세팅을 바꾸지 않음으로써 줄일 수 있는 시간은 약 85%. 게다가 대화형 조작 화면으로 프로그램 조작이 용이하다. 기존 방식보다 효율적이라 평가받는 스카이빙 가공. 여기에서 한 단계 더 효율을 올리고 싶다면, 이 장비에 주목 하자.

2년 전에 비해 달라진 점은? 바로 이것! – 아마다(アマダホールディングス) 일본최초

ENSIS-3015AJ
ENSIS-3015AJ
ENSIS-3015AJ의 레이저
ENSIS-3015AJ의 레이저

지난 JIMTOF 2014에 이어 두 번째 선보이는 장비, 아마다의 파이버 레이저 머신 ENSIS- 3015AJ. 원래 이 장비는 재질이나 두께에 따라 빔 가변이 가능한 아마다 독자의 기술인 ENSIS 테크놀로지를 탑재한 장비로 주목 받았었다. 이번에는 기존 2kW에서 3kW로 출력을 높여 재 등장했다. 에너지 절감, 변종 변량, 넓은 적용 범위라는 기존의 장점은 그대로 유지하 면서도 출력을 높임으로써 가공 영역을 더욱 확대하고 고속 고품위 가공을 실현한 것이다. 이에 동이나 알루미늄 등 고반사재나 난가공재에도 다양하게 대응 가능하다.

2년 전에 이어 여전히 메인 전시품으로, 훨씬 업그레이드 되어 등장한 ENSIS-3015AJ는 실제로 현장에서 판금 가공의 품질과 생산성을 모두 만족시키는 장비로 많은 관심을 받았다.

작다고 무시 마라, 풀 디지털 전원 방식의 방전가공기 – 아이트로닉스(Aitronix)

아이트로닉스의 풀 디지털 전원 방식의 방전가공기 Ax1601
아이트로닉스의 풀 디지털 전원 방식의 방전가공기 Ax1601

작지만 연신 외국 바이어들로 북적이던 아이트로닉스의 부스. 아이트로닉스는 동급 방전 가공기 가운데 최초로 풀 디지털 전원 방식을 도입한 방전가공기 Ax1601을 선보였다. 기존 방전가공기는 가공 형상에 따라 다양한 전원을 요령껏 조합할 필요가 있었다. 반면 Ax1601은 하나의 전원으로 다양한 회로에 대응할 수 있어 장비가 한층 컴팩트해졌다. 또 가공 깊이, 축소 비율, 면조도, 재질의 4가지 조건만 입력하면 가공 프로그램이 자동으로 생성된다. Ax1601은 방전면적을 실시간으로 계측해주기도 하는데, 이는 세계 최초로 선보이는 기술이라고 한다. 해당 기능은 전극 사이즈를 항상 자동으로 인식해 최적의 파라미터를 자동으로 설정해준다. 따라서 복잡한 형상의 전극이라도 한 번에 가공할 수 있으며, 특별한 가공 노하우가 필요하지 않다.

차세대 이송장치를 위한 끊임없는 도전 – NSK

빠르게 움직이는 볼 스크류의 온도를 제어함으로써 높은 위치결정 정밀도를 얻을 수 있다.
빠르게 움직이는 볼 스크류의 온도를 제어함으로써 높은 위치결정 정밀도를 얻을 수 있다.

올해 100주년을 맞이한 NSK는 베어링, 볼 스크류 등 이송장치의 고성능화를 위한 다양한 신기술들을 선보였다. 공작기계에 볼 스크류를 탑재해 사용하다 보면 아무리 노력해도 완성된 제품 간에는 약간씩 편차가 존재한다. 그 원인 중 하나는 볼 스크류가 고속으로 움직일 때 발생하는 열이다. 이에 NSK는 볼 스크류의 온도를 안정시켜 위치결정 정밀도를 높이는 기술을 개발해 내년 봄부터 자사 제품에 적용할 계획이다.

볼 스크류의 수명을 대폭 높이기 위한 다양한 기술들.
볼 스크류의 수명을 대폭 높이기 위한 다양한 기술들.

또 NSK는 볼 스크류의 수명과 정밀도, 속도 등을 높이기 위한 기술을 선보였다. 그 중 특히 눈길을 끈 것이 볼 스크류와 베어링을 하나로 합치는 기술이었다. 이에 따라 제품의 크기가 컴팩트해지는 것은 물론, 사용자들이 직접 부품을 조합할 필요가 없어진다. 또 베어링의 예압을 조정할 필요가 없다는 장점도 있다. 볼 스크류만 다루거나, 혹은 베어링만 다루는 기업이라면 이러한 시도는 힘들었을 것이다. 볼 스크류와 베어링 모두 공급하는 NSK이기 때문에 가능한 기술인 셈이다.

 

About 김유리 기자

제가 왜 디테일의 여왕으로 불리는지, 기사를 통해 확인해보세요! ^^