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HAIMER
MTU 항공 엔진사는 세이프록(Safe-Lock) 사용 이후 공정 신뢰성을 높이고 생산성 증대에 성공 하였다.
뮌헨에 위치한 MTU 항공 엔진사 AG (이하 MTU)는 하이머사의 우수한 구조의 클램핑 시스템을 적용하여 난삭재가공의 공정 신뢰성을 증가시키며, 동시에 가공시간 또한 단축하였다
독일 주요 엔진 제조업체를 이끄는 글로벌 제조기업 MTU는 상용 및 군용 항공기 엔진의 모든 추진력 및 동력 분류와 고정식 가스 터빈의 설계, 개발, 제조 및 지원을 하고 있다. MTU사는 하이머사의 특허인 공구 빠짐 방지 시스템 'Safe-Lock™'을 적용하여 구조재와 주조품의 제조 가공공정을 최적화 할 수 있었다
제트엔진은 첨단 기술 제품이다. 그래서 생산 과정에서의 혁신적인 기술 및 공정은 필수 사항이다. 이에 MTU는 현재 최신 기술을 유지하기 위해 혁신적인 제조 전략을 개발하고 필요한 경우 외부의 추가 전문 지식을 구한다. 그래서 독일 이겐하우젠에 위치한 툴홀더 전문 업체인 하이머사에 연락을 하게 되었고, 하이머사는 구조재와 주조품의 제조공정 최적화에 도움을 주게 되었다.
난삭재 가공과 고품질 부품들 그리고 고도의 자동화 수준이 요구되는 MTU는 가장 높은 수준의 품질을 위한 순조롭고 안정적인 가공공정이 필수 사항이다. MTU는 공정의 일관성을 보장하고 가공시 높은 축방향 절삭력을 제어하기위해 하이머사의 공구 빠짐 방지 시스템인 'Safe-Lock™'을 적용하기로 결정하였다.
하이머사의 'Safe-Lock™' 시스템은 툴홀더 내부에 특수 드라이브키가 절삭공구 생크에 가공된 홈을 따라 체결되어 가혹한 가공 조건에서 절삭공구가 회전되는 것을 방지한다. 기본적인 클램핑 시스템의 체결력뿐만 아니라 절삭공구가 툴홀더에 다시 한번 잠겨 클램핑 되는 "Safe-Lock™ "시스템의 설계구조로 더 큰 체결력이 공구를 잡아준다.
뮌헨 MTU의 NC-프로그래밍 고정자(Stator) 소재부 수석 팀장인 알렉산더 슈토이러는 HAIMER시스템을 결정한 이유에 대하여 이렇게 설명한다. “하이머의 열박음 기술과 Safe-Lock™ 을 적용하여, 해결하기 어려운 과제였던 고온 재질의 밀링 공정에서 신뢰성을 보장 할 수 있게 되었습니다. 이것은 자동화 의존도가 높은 우리의 생산 환경, 즉 프레임과 주물의 제작 중 안정적인 공정을 보장하기 위한 필수 조건이라 할 수 있습니다.”
Safe-Lock™ 시스템의 빠짐 방지와 훌륭한 동심도 조합은 진동을 줄여 결과적으로 매우 안정적인 머시닝 공정을 가능하게 한다. 그로 인해 더 깊은 절삭 깊이 및 더 빠른 축 이송 속도가 가능하여 절삭량이 크게 증가된다. 또한 HAIMER 열박음 척의 개선된 런아웃 정밀도로 공구의 수명이 최대 50%까지 향상될 수 있다.
대칭 구조로 디자인된 Safe-Lock™ 은 길이 프리세팅을 쉽게 할 수 있으며, 최적의 발란스와 함께 3 µm 이하의 런아웃 정밀도가 장점이 다. 공구 빠짐 방지는 가능하였지만 비대칭 구조로 디자인 되어 충분하지 못한 런아웃 정밀도 및 언발란스를 가진 기존의 휘슬 노치 또는 웰던 툴링 시스템을 MTU가 HAIMER Safe-Lock™ 시스템으로 전환하게 된 중요한 이유가 여기에 있다.
기존 클램핑 방식은 고정나사를 사용하여 클램핑 보아 구멍의 한쪽 벽으로만 절삭공구를 고정시키다 보니 공구가 중심을 벗어나 과다한 진동을 발생시키고, 이러한 설계로 인해 공구 생크와 보아 자체에서 상당한 레이디얼플레이(축이 틀어져서 흔들거림)가 발생하게 된다. 상기의 이러한 재래 방식 홀더들은 실제로 절삭공구를 중심 밖으로 밀어내어 과도한 진동이 발생된다. 뮌헨 MTU의 고정자(Stator) 가공 재질부 생산 관리자 한스 드라트뮬러는 이 문제에 대해 이렇게 설명한다. “사이드록 방식의 런아웃 정밀도가 악화되면 툴의 수명을 완전히 보장할 수 없습니다. 따라서 웰던 툴홀더용 공구는 교체 주기가 짧아집니다. 그러나 Safe Lock™의 경우는 공구의 실린더 형태 덕분에 자동화 리그라인딩이 가능하며, 기존의 사이드록(웰던 플렛 툴링) 방식처럼 공구를 수동으로 그라인딩 머신에 집어 넣을 필요가 없습니다. 따라서 공구 비용이 절감됩니다!”
빠르고 간편한 툴 체인지
머시닝 과정의 생산성 향상과 더불어 매우 빠르고 간편한 툴 체인지를 통해 기계 외적인 부분에서도 시간적 절약이 가능하다. MTU에서 최근 운용 중인 하이머사의 최신 열박음장치 파워 클램프 프리미엄 NG는 인체공학적 작업 공간과 완벽한 사용 과정을 제공하며, 최대의 안전성을 위해 이동 가이드 레일과 온도 모니터링이 가능한 쿨링 바디가 장착되어 있다. 정확히0.02mm까지 조정 가능한 툴 길이 프리세팅 장치를 옵션으로 장착할 수 있으며, 인텔리전트 뉴 제너레이션(NG)코일은 코일 자체에서 공구 지름 세팅을 조절 할 수 있다. 코일을 한번만 돌려 열박음 척의 길이와 지름의 사이즈를 맞춰 세팅 할 수 있다. 이 새로운 시스템은 교체 시 항상 손상의 염려가 있던 페라이트(Ferrite) 재질의 스탑 디스크가 더 이상 필요 없도록 설계 되었다. 하이머 열박음 기술은 여러가지 특허를 보유하고 있으며 특히 열박음 툴 홀더에서 오직 열박음 되는 부위만 히팅될 수 있도록 설계 되었다. 이런 방식으로 툴 홀더의 히팅과 툴링 과정을 매우 빠르게 처리하며, 다양한 사이즈의 쿨링 바디로 냉각 시간을 단축 시킴과 동시에 부드럽고 깨끗한 냉각을 가능하게 한다. 쿨링 바디는 가이드를 따라 수직으로 움직이기 때문에 컷팅 날은 냉각수에 부식되지 않도록 보호된다.
MTU 항공 엔진 AG사는 독일 항공 엔진 산업의 주요 제조업체다. 저압 터빈, 고압 압축기, 터빈 센터 프레임의 제조 공정 및 수리를 하는 주요 기술을 가지고 있다. OEM 비즈니스에 있어서는 세계 각국의 파트너들과 함께 하이테크 부품을 개발 및 생산하고 마케팅 하는데 있어 핵심 역할을 하고 있다. 유지 보수 분야에 있어 상용 항공기 엔진과 산업용 가스 터빈 서비스 제공 업체로 세계 Top 5 업체이다. 이들의 비즈니스 활동영역은 MTU 유지보수 그룹 하에 이루어지는데, 특히 국방 분야에서의 MTU는 국가 군사 조직인 독일연방군에 의해 운용되는 모든 엔진을 관리하는 독일의 주요 산업 기업이다. MTU는 본사인 독일 뮌헨을 기점으로 세계 각지에 네트워크를 구축하고 있다. 2014년 회계연도를 기준으로 전세계 매출 39억 유로를 기록하고 있으며, 총 9000명 직원 규모의 기업이다.
하이머 열박음 기술
재래 방식인 웰던 툴 홀더에 클램핑된 공구로 밀링가공시 런아웃 정밀도가 불충분한 한계점을 가지게 된다. 높은 rpm에서는 작은 오차도 큰 영향을 미쳐 나쁜 공정 결과를 가져와 공구와 스핀들이 손상되고 표면 조도의 품질을 저하시킬 수 있다. 이와 반대로 열박음 척은 회전시에도 대칭 형상으로 클램핑 되는 몸체 구조를 가지고 있어 높은 런아웃 정밀도가 장점이다. 하이머는 제품은 3 µm 이내의 런아웃 정밀도를 가진다.
Safe-Lock™ 이 적용된 열박음 툴홀더의 단면:
열박음 툴홀더의 마찰 체결과 더불어 툴홀더 아래 부분에 보이는 드라이브키가 공구 생크의 홈으로 체결되어 높은 정확도의 형상 잠금이 이루어 진다.
MTU 에서 하이머 Safe-Lock™을 사용하여 군사용 터보프로펠러 엔진 TP400-D6의 황삭 가공들을 처리 하고 있다.
MTU는 TP400-D6의 중압 콤프레서, 중압 터빈, 중압 샤프트를 책임지고 있으며, 엔진 콘트롤 유닛을 맡고 있다. 그 뿐만 아니라 모든 TP400-D6 생산 엔진의 최종 조립이 독일 뮌헨에 있는 MTU 항공 엔진사에서 이루어지고 있다.
