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공작기계 지능화 기술의 발전 동향

전문가 제언: 공작기계의 목적은 부품을 여하히 빠르게, 값싸게 그리고 정밀하게 제조하는 것이다. 공작기계는 공구 위치를 따라가며 가공하기 때문에 가공하는 공작기계 이상의 정밀도로 부품을 생산하는 것은 불가능하고, 주축회전속도 또는 이송속도를 고속화하고 기계 강성을 높일 뿐 아니라 회전속도, 안내정도, 위치결정정도의 향상이 중요한 요소로 간주되고 있다. 그러나 최근 생산성이나 가공정도를 더욱더 향상시켜야 할 필요가 대두되면서 지능화기술이 급속도로 발전하고 있다.
5축 공작기계는 직진 3축에 회전 2축이 추가되는 구조 때문에 오차가 더 증가할 요인을 가지고 있다. 오차요인에는 회전축의 편심이나 경사 등 기하학적 오차가 있는데, 기하학적 오차는 이송축의 위치관계에 관한 오차이다. 공작기계가 기하학적 오차를 자동으로 계측하고 그 결과를 바탕으로 공작기계가 자율적으로 보정제어하면 고정도, 고능률 가공이 가능하게 된다.
가공조건을 최적화하는 도중에 발생하는 채터링 진동에는 강제 채터링과 재생 채터링 두 가지가 있다. 채터링(chattering) 진동은 때로 기계가 요동칠 만큼 큰 진동이 되어 가공표면이 나쁘게 될 뿐 아니라, 공구수명이 나빠지고 공작물이 벗어나거나, 공구 또는 공구홀더가 파손하게 되어 큰 위험에 직면하게 될 수 있다. 따라서 작업자는 주축회전속도, 이송속도, 절입량 등 가공조건과 공구, 공구홀더, 치구 등에 대한 예방대책을 수립하여야 한다.
지금까지의 공작기계는 사용하는 사람이 기계의 상태 또는 환경을 조정하여 필요한 가공을 실현하고 있으나, 앞에 소개한 기술은 가공 정밀도 또는 가공능률을 향상시키기 위해 마치 사람과 기계가 대화하는 것 같은 모습으로 해결해 가는 기능이다. 공작기계의 진정한 목적을 구현하기 위해 부분적으로 대응하고 있지만 아직도 해결하여야 많은 문제가 남아 있다. 향후 이러한 문제들을 해결할 수 있도록 지능화 기술은 더욱 발전할 것이라 생각한다.

저자: Harumitsu SENDA
자료유형: 연구단신