3.머시닝센터

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3.머시닝센터

유르스윌리스 2024. 1. 6. 13:26

■ 공작기계 자동제어란?

1.개요

재품을 생산할 때 작업자의 도움 없이 모든 공정을 연속으로 수행하는 것을 말한

1-1. 자동제어 공작기계 분류

NC 공작기계에 마이크로컴퓨터를 설치해 제어 프로그램으로 작업하는 공작기계를 CNC 공작기계라 한다.

2. 머시닝센터

1대의 공작기계에서 자동공구교환장치(ATC)를 이용해 다양한 작업을 연속공정으로 가공할 수 있는 공작기계이며 제조업의 경쟁력 강화와 생산자동화를 유연생산시스템으로 실현시킬 수 있다.

2-1. 머시닝센터의 특징

2-1-1다양한 가공공정을 한 장비 안에서 수행

정밀도의 향상과 가공시간을 단축하는 효과를 가져오고 전용장비를 이용한 대량생산 방식에서

다품종 소량 생산방식이 가능한 유연성 있는 생산시스템이 가능해짐

2-1-2 프로그램에 의한 자동가공시스템 구축

NC Code에 의해서 제어기가 각 관련 거동을 위한 축의 모터를 제어함으로써 원하는 형상을 자동으로 가공할 수 있다.

이러한 기술을 종합하여 사용할 때 복잡한 형상의 가공도 가능하다.

2-2. 머시닝센터 구조

머시닝센터는 CNC 밀링머신에서 변형된 공자기계이다.

CNC 밀링머신에 자동공구교환장치(ATC)와 자동공작물교환장치(APC)가 장착되면서 NC 공자기계의 기능을

복합적으로 수행하는 공작기계이다.

※ 머시닝센터의 구조 (주축의 방향에 따라 구분)

-수직형

-수평형

2-3. 머시닝센터의 성능을 좌우하는 요소

2-3-1 주축 스핀들

최근 가공 패러다임이 고속가공으로 변화되면서 가장 기본이 되는 성능이 주축의 고속화와 정밀화이다.

고속 주축 스핀들의 구조는 세라믹 볼 베어링을 이용하여 가공부하를 지지하고 모터와 주축이 일체화 되어있는

빌트인 타입으로 구동된다.

이것은 기어나 벨트를 사용할 때 고속회전 시 발생하는 진동 및 미끄럼을 방지하기 위한 구조이다.

또한 이때 발생하는 열을 식히기 위한 냉각시스템이 구비되어 있다.

2-3-2 이송스시템

고속 가공의 중요한 요소인 고속 고정밀 위치제어를 위해 서보모터의 정밀제어와

회전운동을 직선운동으로 정확하게 전환해야하는 이송시스템을 개발할 필요가 있다.

이를 위해서 기존의 나사시스템의 백 래쉬를 제거한 구조인 볼 스크류 구조를 사용할 수 있다.

그리고 정밀한 위치한 속력을 감지하기 위해 엔코더나 타코메터를 이용하여 신호기를 제어기에 보낸다.

2-3-3 CAM System

다양하고 복잡한 3차원 형상가공을 위해서는 3축이나 그 이상의 축을 동시에 제어할 수 있는 능력을 갖춘 제어기의 개발이 필수적이며 제어기에 입력해야하는 공구경로 명령을 생성하는 자동 프로그래밍 장치도 반드시 갖춰야 한다.

유연생산시스템을 구현하기 위해서는 자동가공을 위한 시스템이 구축되어야 하는데

그러기위해 필요한 머시닝센터의 주요부품으로는 자동칩처리장치, 자동 열변형 보정장치,

정밀측정장치, 공구 파손검출 장치등이 있다.

1)자동칩처리장치

가공 중에 발생하는 칩을 자동으로 처리하지 않으면 무인운전 시 곤란한 상황이 발생한다. 대부분의 자동생산 라인에는 설치되어 있으며 부피를 줄이기 위한 압착이나 분쇄작업을 할 수 있다.

2)자동열변형 보정장치

오랜 시간 가공시 발생하는 열로 인한 공작물과 공작기계의 변형으로 인한 오차를 보정하는 기술로 초정밀 가공 시에는 반드시 필요한 기술이다.

3)정밀측정장치

가공 중이거나 가공 후에 공작물의 가공 후 정밀계측이 매우 중요하다. 우선적으로 정밀형상측정는 레이저 계측장치는 프로브를 이용한 정밀 측정이 필요하다. 이를 이요해 가공할 때 발생하는 오차를 보정하는 기능을 수행한다.

4)공구 파손검출 장치

연속된 가공을 실시하는 머시닝센터에서 공구의 파손유무를 매 작업 시마다 작업자가 확인할 수 없으니 작업이 완료된 공구의 파손 유무를 자동으로 확인하는 장치이다. 장치의 종류로는공구와 센서의 직접적인 터치를 활용하는 접촉식과 레이저 광선 등을 활용하는 비접촉식 방식이 있다.