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5축 가공에는 5축 용 바이스를 – HILMA 社의 5축 바이스 MC-P

5축 가공에 있어서 간섭 없는 클램핑은 생산성 및 가공 품질과 관련한 중요한 기술 요소 중 하나다. 간섭을 피해 5축 가공이 가능해지려면 가공물의 끄트머리만 잡은 상태로 가공이 가능해야 하는데, 4mm 정도의 얇은 부위만 파지한 상태로 가공할 경우 진동이나 변형이 발생하거나 최악의 경우 소재가 이탈할 수도 있다. 이러한 문제 없이 5축 가공을 하려면 힘이 세고 진동이 없는 견고한 구조의 바이스가 필요하다. 

맞춤형 죠(왼쪽), 표준형 죠(오른쪽)를 설치한 MC-P 5축 바이스
맞춤형 죠(왼쪽), 표준형 죠(오른쪽)를 설치한 MC-P 5축 바이스

룀헬드-힐마(ROEMHELD-HILMA)의 5축 바이스인 MC-P 시리즈는 클램핑 지점을 4mm 정도만 클램핑하고도 난삭재 가공과 같은 고부하 5축 가공이 가능하며, 다양한 형태의 인서트, 죠를 조립하여 체결할 수 있기 때문에 단순 바이스가 아니라 하나의 5축 가공 워크홀딩 시스템의 개념으로 황삭부터 정삭까지 전 가공 공정을 하나의 시스템으로 커버할 수 있다.

외력에 강한 스핀들을 사용해 기계식 기준 200Nm의 토크에서 35kN의 클램핑력을 만들어낸다. 표준품의 경우 ±0.02mm 미만의 정밀도를 보장하지만, 주문 제작 시 ±0.01mm 미만의 스페셜 바이스 공급도 가능하다. MC-P 바이스는 센터링 클램프, 한쪽 죠가 고정된 클램프, 플로팅 클램프의 세 종류로 구성되어 있으며, 기계식과 유압식이 있다.

MC-P 5축 바이스의 구조 
MC-P 바이스는 주물이 아닌 강철을 개별 절삭한 후 조립하는 단순한 구조로 강성과 신뢰성을 높였다. 센터링 바이스의 경우 스핀들과 탭 등 7가지 부품으로만 되어있다. 모든 부품은 연마 후 20μm 미만의 조립 공차로 조립되며 가이드 플레이트와 몸체, 스핀들과 통합된 슬라이드의 경우 거의 공차 없이 제작된다. 강성이 높은 스핀들을 사용해 최대 200Nm에 달하는 강한 토크로 조여도 스핀들의 변형이 없다. 또한 큰 힘으로 파지하므로 외력이 가해져도 밀리는 현상이 없다. 클램핑의 전 스트로크에서 어떠한 이물질도 구동부 스핀들에 침입할 수 없는 구조로 제품의 수명 및 유지보수에 도움이 되며 칩 및 절삭유의 경우 본체 가운데 홀을 통해 청소가 가능하다. 토크 렌치를 사용하여 스핀들을 회전시키면 스핀들과 연결된 양쪽 슬라이드가 몸체 및 가이드 플레이트를 따라 중심부로 움직이는 구조다. 

MC-P 바이스는 7개 부품만을 사용하는 단순한 구조로 강성과 신뢰성을 높였다.
MC-P 바이스는 7개 부품만을 사용하는 단순한 구조로 강성과 신뢰성을 높였다.

몸체와 죠, 인서트로 구성되어 있는 MC-P 5축 바이스는 각 파트가 볼트로 분리, 고정되며 이를 소재의 종류, 부피에 맞게 교체 또는 위치 변경하여 모든 가공 공정에서 범용으로 사용 가능하다. 각기 다른 8종류의 죠와 3종류의 양면 인서트 등 다양한 액세서리를 조합하여 다양한 소재를 간섭없이 하나의 바이스 솔루션을 통해 가공이 가능하다. 이 조합을 통해 6-400mm에 이르는 넓은 스트로크 (MC-P 125)와 본체 최상단에서 66mm에 불과한 높이로 주축 간섭을 피할 수 있도록 구현이 가능하게 되는데, 이를 통해 하나의 바이스에서 작은 소재와 큰 소재, 황삭부터 정삭, 알루미늄 부터 난삭재는 물론 여러 단계에 거친 공정까지 커버할 수 있는 범용성을 가지고 있다.

상부에 죠 및 인서트 고정용 탭이 있어 다양한 조합이 가능하다.
상부에 죠 및 인서트 고정용 탭이 있어 다양한 조합이 가능하다.

5축 바이스는 4mm 정도 만을 강력하게 파지해야 하므로 보통 인서트가 사용된다. MC-P 바이스는 흔히 5축 바이스 클램핑에 사용되는 방식인 도브테일이나 가공 전 소재에 그립을 만드는 프리-스템핑 장비를 사용하지 않아도 바이스의 파지력 만으로도 그립을 만들수 있다. 일반 그립 인서트 및 코팅 인서트 2종을 간편하게 교체할 수 있어 일반 스틸, 알루미늄부터 티타늄 등의 난삭재까지 하나의 바이스로 가공이 가능하다. 인서트는 양면으로 황삭에서 사용할 수 있는 날카로운 톱니로 된 그립, 하드메탈 코팅, TUC 등으로 구성된 면과 정삭 시 사용할 부드러운 반대 면으로 되어있다.

죠 및 인서트 등을 조립한 상태의 MC-P 바이스.
죠 및 인서트 등을 조립한 상태의 MC-P 바이스.
일반 그립 인서트 및 코팅 인서트 2종을 간편하게 교체할 수 있어 일반 스틸, 알루미늄 부터 티타늄 등의 난삭재까지 하나의 바이스로 가공이 가능하다.
일반 그립 인서트 및 코팅 인서트 2종을 간편하게 교체할 수 있어 일반 스틸, 알루미늄 부터 티타늄 등의 난삭재까지 하나의 바이스로 가공이 가능하다.

MC-P Balance 플로팅 바이스
바이스에도 플로팅 컨셉을 적용할 수 있다. 종전에는 바, 레일, 프로파일 등 긴 공작물을 복수의 바이스로 체결할 경우 중간에 소재가 미세하게 휘어진 경우에는 가공 후 정도를 보장하기 위해서 바이스 위치를 다시 잡은 후 소재를 체결해야 했다. 이런 상황에서 표준 바이스와 플로팅 기능이 있는 MC-P Balance 바이스를 조합해 사용하면 바이스 체결을 풀지 않고도, 소재의 인장 및 변형을 방지할 수 있다. MC-P Balance 바이스는 중심에서 ±2mm의 공차 보정이 가능하며, 이를 통해 직진도가 나오지 않는 소재를 클램핑해 공작물의 변형을 방지한다. 플로팅 기능을 위해 상하 2개의 스핀들을 적용했는데, 하부 락킹 스핀들이 언클램핑인 상태에서 상부 클램핑 스핀들을 작동하여 클램핑 위치로 접근하게 되며 소재가 위치한 지점에 도달하면 상부 스핀들을 고정하고 하부 락킹 스핀들이 클램핑을 완료하게 된다. 이 과정에서 ±2mm의 공차를 보정하는 것이다.

긴 소재 가공 시 양 끝단에서는 일반 바이스를 사용해 파지한다. 중앙의 플로팅 바이스는 실린더가 2개 장착되어 죠가 개별적으로 움직여 공작물의 위치를 잡아준다.
긴 소재 가공 시 양 끝단에서는 일반 바이스를 사용해 파지한다. 중앙의 플로팅 바이스는 실린더가 2개 장착되어 죠가 개별적으로 움직여 공작물의 위치를 잡아준다.

About 이상준 기자

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

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