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[JIMTOF 2016 ⑤] 궁극의 초정밀 가공

정밀하게, 더 정밀하게. 끝없는 정밀도 추구야말로 제조 분야에 영원불멸의 메가트렌드가 아닐까? 그 궁극의 초정밀이란 대체 어느 정도인지, 이를 실현하는 가공 장비들을 찾아보았다.

돌고 또 돌아라 80,000회전까지! – YASDA

YASDA의 YMC 430 Ver. ll
YASDA의 YMC 430 Ver. ll
YMC 430 Ver. ll의 그 가공 샘플
YMC 430 Ver. ll의 가공 샘플

경면가공. 소재 표면을 반질반질하게 가공하여 마치 거울처럼 사물이 비칠 정도로 가공하는 것이다. 그런데 최근 면조도에 대한 요구 수준이 더욱 높아지는 추세다. 그래서 나온 것이 YASDA의 YMC 430 Ver. ll다. 이 장비는 고도의 경면가공을 위해 빠르게, 흔들림 없는 가공을 실현한다. 특수 베어링이 적용된 특별한 스핀들로 80,000 회전이 가능해 면조도를 향상시킬 수 있다는 것이 특징. 고속 회전에 견디기 위해 높은 강성을 가진 시메트리컬 구조(symmetrical)로 제작되었는 데, 이는 중심을 기준으로 장비가 대칭이 되는 구조다. 이에 치우침 없이 안정적인 가공이 가능하다. 물론 열 변형, 진동 등을 제어하기 위한 구조나 측정 시스템 등 주변 기능도 충실히 했다. 이에 전자, 의료, 광학기기 등의 분야에서 소형 고정도 부품이나 복잡한 형상의 금형 등에 최적으로 적용될 수 있다.

정밀가공, 덩치 커도 괜찮아요 – 마키노후라이스(牧野フライス製作所)

마키노의 iQ500
마키노의 iQ500
고도의 표면조도를 자랑하는 iQ500의 가공 샘플
고도의 표면조도를 자랑하는 iQ500의 가공 샘플

마키노에서 가장 정밀한 장비, 바로 iQ500이다. 전 버전인 iQ300이 있었으나 대형화 하는 금형 가공에 대응하기 위해 장비가 커진 것이다. 장비를 크게 만들면 정밀도를 만족시키기 어려워지지만 iQ500에서는 변함 없이 높은 정밀도를 실현할 수 있다. 리니어 모터를 전 축에 적용했 고, 분해능 1.25 나노미터의 스케일 피드백으로 위치 결정 정밀도를 향상시켰기 때문이다. 특히 마키노는 축심 냉각에 대한 특허 기술을 가지고 있어 더욱 정밀한 가공을 실현한다. 또 S3(Smooth surface, Smart productivity, Sub-micro precision)컨셉으로 미세하고 복잡한 형상이라도 형상을 흐르듯 고속 가공이 가능하다. 이처럼 미세 정밀 가공이 가능하여 추가 공정 없이 가공을 끝낼 수 있어 사상 가공 시간을 줄일 수 있다.

정밀가공, 24시간이 모자라 – 마키노후라이스(牧野フライス製作所)

자동화 라인용 D200Z
자동화 라인용 D200Z
D200Z로 정밀한 금형 가공이 가능하다
D200Z로 정밀한 금형 가공이 가능하다

아무리 일을 잘 하는 사람도 쉼 없이 일을 시키면 능률이 떨어지기 마련이다. 그건 장비도 마찬가지. 하지만 정밀한 장비를 24시간 돌려 효율을 내고 싶은 것이 ‘사장님’ 마음. 이 마음을 충족시키는 장비를 마키노 부스에서 찾아냈다. 5축 수직형 머시닝센터 D200Z. 이는 이동체 유닛이 경량화되어 회전축에 지연 없는 추종이 가능하다. 이 장비 역시 축심 냉각 시스템이 되어 있어 장시간 가공에도 열에 강하다. 게다가 장비 크기가 콤팩트화하여 기존 모델인 V33i-5XB에 비해 공간이 30% 절약된다. 이에 금형 가공에서 24시간 기계를 멈추지 않고 높은 정밀도로 대응 가능하며, 콤팩트한 크기로 자동화 라인 구축도 용이하다. 물론 사상가공을 하지 않아도 깨끗한 면 조도를 얻을 수 있을 정도의 품질은 기본이다. 자동차나 핸드폰 금형 분야에 종사하고 있다면 특히 이 장비를 기억해 두자.

세 가지 제로에 도전! – 미츠비시중공공작기계(三菱重工工作機械)

미츠비시의 MVR30Fx
미츠비시의 MVR30Fx
MVR30Fx의 가공 샘플
MVR30Fx의 가공 샘플

단차, 형상 오차, 수작업 후공정. 이 세 가지를 제로로 만드는 공작기계가 있다. 미츠비시중공공작기계에서 새롭게 출품한 대형 고정도 가공기 MVR30Fx다. 이 세 가지를 제로에 가깝게 하려면 열, 진동을 철저히 배제시켜야 하는데, 이를 실현하는 핵심 기술이 제로 갭드라이브 시스템(Zero gap drive system)이다.

이 시스템은 볼 나사 양 끝에 서보모터를 붙여서 백래시 없는 구동을 실현하며, 각 축 볼나사 주위에 냉각 구조가 있어 열 변형을 예방한다. 이 외에도 주축의 열 영향을 줄이기 위해 주축과 베어링에 내부 냉각 구조를 채택 했다. 이에 단차가 없는 고품위의 면 가공을 실현하고 별도의 연마 작업을 없애 생산성 향상이 가능하다. 이로써 금형 설계자의 의도를 충실히 반영한 제품을 제작할 수 있고 나아가 납기 단축과 품질 향상을 실현한다.

열변위로 인한 정밀도 저하, 게 섯거라! – 미쓰이세이키공업(三井精機工業) 세계최초

미쓰이세이키의 수직형 머시닝센터 PJ812
미쓰이세이키의 수직형 머시닝센터 PJ812

미쓰이세이키공업의 수직형 머시닝센터 PJ812의 가장 큰 특징은 문형 시메트리컬 구조라는 점이다. 이는 열변위로부터 장비의 변형을 막기 위해서다. 발열로 인한 변형을 피하기 위한 노력은 이뿐만이 아니다. 주축과 볼 스크류, 박스 가이드웨이에 냉각 장치가 설치되어 있으며, 주축의 열변위를 보정하는 기능으로 Z축의 변위량을 기존 제품의 1/3까지 개선시켰다. 또 주축 중심과 Z축 구동부 간의 거리를 최소화해 Z축의 정강성이 기존 장비에 비해 6배 이상 향상되기도. 이처럼 다양한 노력들은 모두 ‘높은 정밀도’, 이 하나의 가치를 추구하기 위한 것이다. 이에 PJ812는 높은 정밀도를 필요로 하는 광학·항공우주· 의료기기 관련 부품 제작에 주로 활용된다.

프리미엄 가공에 어울리는 프리미엄 공구 – OSG 세계최초

OSG의 ADO 드릴
OSG의 ADO 드릴

A-TAP을 시작으로 프리미엄 공구 라인인 The A Brand를 출시한 OSG는 이번 JIMTOF에 The A Brand 가운데에서도 초경 드릴과 초경방진형 엔드밀을 최초로 선보 였다. 초경 드릴 AD·ADO는 웨이브 모양의 칼날이 칩을 잘게 분쇄하며, 홈이 넓어 칩 배출성이 좋다. 이지아스(EgiAs) 코팅을 적용해 공구 수명이 높다는 점 역시 특징 중 하나다.

초경방진형 엔드밀 AE-VMS과 가공 샘플
초경방진형 엔드밀 AE-VMS과 가공 샘플

함께 출품한 초경방진형 엔드밀 AE-VMS는 스테인리스강, 탄소강, 합금강 가공에 최적화 되어 있다. AD·ADO와 마찬가지로 칩이 잘 배출되는 구조로 이루어져 있으며 부품 가공시 사용자들을 번거롭게 하는 버(burr) 제거를 억제한다. AE-VMS에는 듀라이즈(Duarise) 코팅이 적용되어 있어 윤활성, 내마모성, 고온산화성이 뛰어나다. 그리고 부등 리드, 부등분할 구조로 이뤄져 있어 진동이 적고 가공 능률이 뛰어나다.

 

일본에서 ‘태동’하는 제조의 미래

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이번 JIMTOF 2016의 성과로 참가기업과 참관객의 증가, 동(east)전시동 증축으로 인한 해외 참가 및 참관 수요의 적극적 수용 등을 꼽을수 있을 것이다. 하지만 그보다 더 큰 성과는 ‘일본에서 태동하는 제조의 미래’라는 슬로건을 말뿐만 아니라 직접 눈으로 확인시켰다는 것이다.

특히 MFG에서 찾은 제조의 미래 그 첫 번째, IoT 시대의 대응에서 MFG 8월호 게재된 일본 4차 산업혁명 기사에서도 살펴봤듯 IVI와 RRI라는 두 단체가 주축이 되어 표준화에 힘쓰고 있다. 실제로 관련 솔루션을 제공하는 전시 업체들은 OPC UA나 MT Connect와 같은 표준 규격으로 타사와 연결되어 있다는 사실을 거리낌 없이 드러내기도 했다.

물론 자사 솔루션 간 연결만 지원한다는 기업도 있었지만, 기술적으로는 이미 타사와 연결 가능한 수준에 이르렀다는 의견이다. 함께 소개한 다른 제조의 미래 모습도 마찬가지. 새롭게 등장하는 각종 복합 가공기와 스마트머신, 작업자가 쉽고 편하게 작업할 수 있도록 도와주는 솔루션, 궁극의 정밀 가공까지. 일본이 잘하는 것을 기반으로 트렌드를 어떻게 소화하고, 또 이끌어 나가는지 확인할 수 있었다.

그리고 이러한 제조 기술 발전의 기저에는 일본 첨단 기술을 지탱하는 생명력 강한 전통 제조 기술이 있었다. 오래 이어져온 일본 장인 기술의 생명력, 그 생명력에서 시작하는 강력한 태동. 아직 눈으로 보이지 않는 태동이지만 그것은 실로 엄청난 움직임이자 에너지였다. 제조 강국인 일본 제조의 미래가 기대되기까지 했다.

물론 남을 바라보고만 있어서는 안 된다. 지피지기(知彼知己)면 백전불태(百戰不殆)라는 말이 있다. 일본에서 태동하는 제조의 미래를 살펴봤으니 이제 우리 제조업을, 우리의 미래를 돌아볼 차례다. 우리나라에서 태동하는 제조의 미래는 어떤 모습일까. 1월호 ‘한국의 4차 산업혁명’ 특집이 그 방향을 잡아줄 길라잡이가 될 것이다.

 

About 김유리 기자

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