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고품질의 툴패스를 찾는 4가지 방법

CAM 소프트웨어는 제조 현장에서 빼놓을 수 없는 솔루션이다. 작업자의 가공 의도를 공작기계에 반영할 수 있고 효과적인 제품 가공이 가능해 점점 그 중요성이 부각되고 있다. MFG가 진행했던 설문 조사에 따르면 응답자의 49.1%가 CAM 소프트웨어를 사용하고 있었다. 기계 가공의 고도화, 고부가가치화를 지원하는 CAM 소프트웨어의 최신 동향을 살펴봤다.

설계와 동시에 제조 적합성 판단

설계에서 제조까지, 프로세스 단축은 단납기 이슈에 직면한 금형 업계의 오랜 화두다. 제품 개발 기간 단축은 시간과 비용의 절감으로 이어지기 때문이다. CAD 분야에서 입지를 다져온 다쏘시스템은 최근 설계와 제조를 결합한 SOLIDWORKS CAM을 통해 프로그래밍 프로세스 개선에 나섰다.

SOLIDWORKS CAM은 SOLIDWORKS 3D CAD와 완벽하게 통합돼 하나의 인터페이스에서 설계 단계부터 제조 적합성을 확인할 수 있다. 2.5축 밀링 및 2축 터닝을 지원한다. 자동 피처 인식 기능이 SOLIDWORKS에서 설계한 피처를 SOLIDWORKS CAM에서 기계 가공이 가능한 피처로 변환한다. 수동으로 기계 가공 피처를 만들 필요가 없어 CAM에 익숙하지 않은 설계자의 사용도 용이하다. CAM 피처를 통해 생성한 공구 경로의 시뮬레이션 기능도 있다.

CAM피처 하이라이트 (이미지 제공_다쏘시스템)
CAM 피처 하이라이트 (이미지 제공_다쏘시스템)

직관적인 규칙 기반의 시스템도 강점이다. 설계 공차를 기준으로 기계 가공 전략을 할당하면, 전체적인 기계 가공 중 공정 오류를 줄일 수 있다. 표준 전략의 적용도 가능하다. SOLIDWORKS CAM 기술 데이터베이스에 장비, 가공 방법, 가공 공구 등 회사 표준을 미리 설정해 공유하면 된다. 이를 토대로 파트 제작에 드는 소요 시간, 가공 난이도를 손쉽게 파악할 수 있어 빠르고 확실한 디자인 결정이 가능하다.

3D 모델 데이터에 직접 제품 제조 정보를 정의해 제조 오류를 방지하고 시간을 단축하는 솔루션도 있다.  SOLIDWORKS MBD에서 정의 내린 치수 및 공차에 기반한 기계 가공법, 가공 피처에 대한 공차 범위를 기반으로 한 작업 수행 등을 정의할 수 있다. 추후 공차가 변경되어도 자동으로 업데이트가 된다. 또한, 현장에서 사용하는 머시닝센터에 맞는 포스트 프로세서를 설정하면 NC 데이터가 생성된다. 수정도 SOLIDWORKS CAM의 NC Editor 기능을 사용하면 NC 데이터 수정도 간편하게 할 수 있다.

유연하고 강력한 통합 솔루션

속도 경쟁이 심화되면서 빠른 대응 여부가 경쟁력의 관건이 됐다. 금형 산업도 신속하고 효율적으로 제품 개발을 위한 방안 모색에 고심하 고 있다.

지멘스 PLM 소프트웨어는 유연한 통합 솔루션인 NX로 설계-시뮬레이션-생산의 사이클 속도를 모두 향상시켜 효율적인 제품 개발을 가 능하게 한다. 2D 레이아웃 작성, 3D 모델링, 어셈블리 설계, 라우팅, 드래프팅, 문서화에 이르는 설계 작업을 비롯해 CAE 시뮬레이션, 툴링, 가공, 측정까지 NX 하나로 다양한 모듈을 커버할 수 있어서다.

특히 NX CAM 소프트웨어는 포괄적이고 통합된 NC 프로그래밍 기능을 제공한다. NC 프로그래밍 간소화 및 자동화로 제조 사이클 시간까지 단축한다. 2.5축 가공, 금형 가공, 동시 5축 밀링, 밀턴용 대량생산 등에 통합적인 솔루션도 지원한다. 또 일관된 3D 모델, 데이터 및 프로세스를 사용함은 물론 설계와 제조 현장이 원활하게 연결된 디지털 스레드를 제공한다.

NXCAM은특수3+2밀링및5축가공기능은절단이까다로운금형을효과적으로절단해표 면조도를 향상시킨다. (이미지 제공_지멘스 PLM 소프트웨어)
NXCAM은 특수 3+2 밀링 및 5축 가공 기능은 절단이 까다로운 금형을 효과적으로 절단해 표면조도를 향상시킨다. (이미지 제공_지멘스 PLM 소프트웨어)

NX CAM은 금형 가공에 대한 솔루션도 제공한다. 금형 설계와 경로 생성을 자동화하고, 니즈에 맞게 설계단에서 가공을 위한 정보를 자동화할 수 있다. 또한, 실 기계와 동일한 세팅을 제공하는 디지털 트윈으로 고정도의 가공 프로세스 검증이 가능해 현장의 오류를 없앨 수 있다.

특수 3+2 밀링 및 5축 가공 기능은 까다로운 금형물들을 효과적으로 가공해 표면조도를 향상시킨다. 고속 황삭 전략은 공구 수명을 연장하면서도 사이클 시간은 최대 60%까지 줄여준다. 풀 자동화된 잔삭 가공은 이전 작업에서 가공되지 않은 영역 가공과 비절삭 경로를 잘 제거해준다. 복잡한 형상인 경우에는 가공 영역을 영역별로 미리 볼 수 있어 자연스럽고 우수한 표면 품질을 보장한다.

피쳐 기반 가공 (FBM) 기능은 금형 베이스의 프로그래밍 프로세스를 자동화한다. 자동으로 형상을 인식하고 올바른 가공 작업을 적용해 NC 프로그래밍 시간을 최대 90%까지 단축한다. 프로세스 템플릿 기능은 프로그래밍 작업을 표준화해 속도를 높인다. 이는 사전에 정의된 룰 기반 (Rule-based) 가공 프로세스를 기반으로 한다. 또한, 파워풀한 G 코드 기반의 시뮬레이션도 지원하는데, 이는 전체 가공 프로세스를 실 가공 이전에 디지털 방식으로 사전 시뮬레이션할 수 있는 기능이다.

국내 금형산업에 최적화 된 솔루션

제조업 발전과 함께 성장해 온 국내 금형 시장. 세계 5위의 금형 생산국이자 세계 2위의 수출국이지만, 한국은 다른 나라에 비해 소기업의 수가 많다. 한국금형공업협동조합 조사에 따르면 전체 금형 업체의 55%가 20인 미만의 소기업이다.

한국델켐은 이러한 국내 금형산업의 현실에 최적화 된 솔루션을 제시한다. 중소기업에서 필요로 하는 소프트웨어만을 모듈화해 즉각적인 효용을 보장한다. 상시적인 인력 문제를 겪는 현장 상황을 반영해 사용·습득이 쉽고, 공정 표준화도 용이하다.

AIMS-Shopfloor는 가공기 현황을 모니터링 할 수 있는 기능을 제공한다. (이미지 제공_한국 델켐)
AIMS-Shopfloor는 가공기 현황을 모니터링 할 수 있는 기능을 제공한다. (이미지 제공_한국 델켐)

자체적인 연구를 바탕으로 한국델켐은 HD-ICON, AIMS-Shopfloor 등의 솔루션을 선보였다. HD-ICON은 아이콘 툴바 형식의 소프트웨어다. CAM 솔루션인 POWERMILL과 연동해 손쉬운 CAM 작업을 지원한다. AIMS-Shopfloor는 공정의 실시간 관리부터 예측 관리까지 가능한 제조 공정 정보화 솔루션이다. 한국델켐 기술연구소 연구 개발팀 남준식 수석연구원은 “현장의 목소리를 바탕으로 기술 연구 를 진행했기에 국내 실정에 맞는 최적의 솔루션을 선보일 수 있었다”고 설명했다.

HDAS
HDAS

한국델켐이 국내 금형산업에 특화된 솔루션을 연구·개발할 수 있던 건 CAM 자동화 솔루션인 HDAS가 기반이 됐기에 가능했다. 2000년대 초반 공개된 HDAS는 지금까지 꾸준히 버전업을 하며 맞춤형 CAM 자동화를 구현한다. HDAS는 가공 기술을 DB화 해 제품에 맞춰 최상의 가공이 이뤄지도록 설계됐다. 제품 형상을 자동으로 분석해 최적의 공구 가공 전략을 선택하는 전극 자동 솔루션도 있다. 원클릭으로 툴패스 생성부터 NC 코드까지 바로 생성할 수 있어 생산성도 향상시킨다. 또한, CAM에 소요되는 시간을 50% 이상 감소시켜 신속한 납기 대응과 비 용 절감도 가능하다. 오토데스크의 POWERMILL로 생성된 프로젝트 정보를 연계해 자동화 프로세스를 제작할 수 있다.

최신 버전에서는 모델 형상을 빠르고 정확하게 인식할 수 있도록 모델 형상 분석이 강화됐다. 고객 편의에 개발 초점을 둬 레포트, 작업 지시 서 등의 결과물의 정확도를 끌어 올렸다.

크고 복잡한 고속·다축 금형 가공엔?

갈수록 복잡해지는 금형을 가공하기 위해서는 고품질의 툴패스를 빠르게 생성하는 게 관건이다. 오토데스크는 이러한 현장의 상황을 반영한 CAM 솔루션인 POWERMILL을 선보이고 있다. 오토데스크 POWERMILL은 한국델켐에서 공급 및 기술 지원을 진행하고 있다.

POWERMILL은 3축을 포함한 고속·다축 가공을 위한 NC 프로그래밍을 제공한다. 공구 경로 생성부터 조작까지 최적의 알고리즘으로 복잡 한 부품의 빠른 생산을 가능하게 한다. 주류 CAD 소프트웨어에서 서 피스, 솔리드, 트라이앵글 등의 데이터를 고품질의 NC 코드로 빠르게 생성한다. 고속 가공은 물론 포괄적인 정삭 전략, 5축 가공, 검증과 시뮬레이션도 지원한다. 다양한 툴패스를 활용해 쉽고 간단하게 로봇 프 로그래밍과 시뮬레이션, 로봇 언어로의 포스트 작업도 가능하다.

지난 1월 출시된 POWERMILL 2019 버전은 기존 장점을 더욱 강화했다. 고효율 황삭 작업을 지원하고, 5축 충돌 회피를 간편하게 설정할 수 있게 된 것. 공동 작업 및 CNC 기계 가공 설정도 향상시켰다.

POWERMILL은 가상 공작기계를 생성하고 사용해 고속 및 다축 툴패스를 시뮬레이션할 수 있다. (이미지 제공_오토데스크)
POWERMILL은 가상 공작기계를 생성하고 사용해 고속 및 다축 툴패스를 시뮬레이션할 수 있다. (이미지 제공_오토데스크)

자동 툴 틸팅의 강화로 5축 기계에서의 충돌, 니어 미스(Near Miss)를 쉽고 부드럽게 회피할 수 있게 됐다. 또한, 새로운 인터렉티브 도구를  사용해 툴패스 동작 식별과 복구 기능이 추가됐다. 효율적인 황삭 툴 패스 생성을 위해 어댑티브 클리어링(Adaptive Clearing)도 적용됐다. 공구 지름의 99%까지 스텝 오버로 공구 경로를 생성한다. 스핀들 마운트 프로브를 사용해 부품을 측정하는 프로빙 공구 경로 작성도 할 수 있다. 설정도 개선되어 여러 작업에서 가공된 부품의 작업 평면, 스톡 및 클램프 관리가 용이해졌다. 툴패스와 NC 프로그램을 동기화해 여러 셋업이나 픽스처 옵셋이 있는 파트의 프로그래밍도 가능하다. 사용자가 정의한 와이어 프레임 형상을 기반으로 터닝 툴 패스 생성 기능도 제공한다.

POWERMILL 2019 버전은 적층 제조 솔루션도 더해졌다. 오랫동안 적층 제조 기술·개발을 이어온 오토데스크의 기술력을 경험할 수 있게 된 것. POWERMILL 2019 버전에서는 고속 적층 제조 공정을 프로그래밍과 제어 및 시뮬레이션 할 수 있는 전용 도구를 이용 할 수 있다.

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