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08
'16
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HAIMER
헤비듀티머시닝– 안전성을 극대화 하다.
가공에 있어 툴홀더의중요성은여전히간과되고 있으며, 특히난삭제 중장비 가공에 있어서는 더욱 그러하다.메탈 절삭율은 가공작업의 생산성에 큰 영향을 미친다.툴홀더 내부에 특수 드라이브키가 절삭공구 생크에 가공된 홈을 따라 체결되는 특수 제작된 열박음 척은 난삭제 가공에서 2 XD (50mm) 또는 그 이상까지 높은 슬로팅 피드를 가능하게 한다. 바로 HAIMER의 세이프록 (Safe-Lock™) 시스템이 이를 가능케하는 기술이며, 툴 제조사인 Heller가 실시한 연구조사에서 그 효과가 입증되었다.
HAIMER 파워 또는 헤비듀티 척과 세이프록 (Safe-Lock™)은 ap = 2 x D에서 안정적 밀링이 가능하다.
특히, 항공우주산업, 에너지, 기계 엔지니어링 업체의 생산부에서는 난삭제재료로가공시에 경제적 절약과 공정의 안정성을 모두 고려하기 마련이다.
다행히기술이혁신되면서이런한제조업체의고민이해소되고있다.Heller 머신툴은혁신정신의산물로인정받아왔다.독일누에팅엔에위치한Heller는우수한 4축과 5축CNC 머시닝센터, CNC 밀링터닝센터, 크랭크샤프트CNC 머시닝센터와유연한생산시스템으로잘알려져있다.Heller는제품의가용성과고객의요구에부합하는생산성,생산량측면에서높이평가받고있다.이는파트너로서함께작업하는기술연구소, 공급업체,소비자들과긴밀하게협력함으로써가능하며, 이로인하여기술혁신의선두에설수있게되었다.
발전 가능성이 무한한 난삭제 가공공정
Heller 기술개발부 난삭제 재료 담당인 베르너 키르스텐 (Werner Kirsten)은 기술개발부의 업무를 이렇게 설명한다.“우리의 업무는 머시닝 공정을 최적화하는 것이며, 우리의 고객과 우리의 공급사와 이 작업을 함께 해나가고 있습니다. 공정의 최적화를 이루기 위해 Heller 기술센터는 다양한 장비를 보유하여 여러가지 실제 테스팅을 하고 있다.” 기술개발부의 연구 및 실험은 공정의 안정성을 유지하면서도 생산성을 향상하는 것을 목적으로 한다.베르너 키르스텐 (Werner Kirsten)은 그가 수행한 연구와 실험에 대해 이와 같이 이야기 한다.“난삭제 가공시에 표면 마무리 공정 (피니싱 프로세스)을 단축하므로써 전반적인 머시닝 공정을 향상시킬 수 있었다. 기술적 품질은 같으면서도 가공 시간을 반으로 줄일 수 있었기 때문이다. 이때 절삭하는 동안 공정의 안정성이 유지되고, 시스템은 콘트롤이 가능해야만 한다.”
생산성향상을이루기위해서는공정과정의머시닝요소들을모두고려해야한다.머신은가공공정에서가장중요한요소이지만툴, 툴홀더시스템, 쿨런트의공급등성공적인작업을위한몇몇가지필수요소들이있다.베르너 키르스텐 (Werner Kirsten)은 “이들중잘못된요소가하나라도있다면성공적인작업을기대하기어렵다” 고강조한다.고성능절삭시에반드시툴홀더가고려되어야하지만대부분의기계회사들은툴홀더에주의를기울이지않는다.베르너 키르스텐 (Werner Kirsten)은 지난몇년간여러번의실험과연구를통하여, 툴홀더의중요성이입증되었다며 “동일툴, 동일기계, 동일공정파라메터값에서, 잘고정된열박음척은진동축이베어링포인트에더욱가까워져진동이줄어드는것을확인할수있었다.이로인해머시닝공정이부드러워지게되며,결국조도가향상되는결과를볼수있었다. “고실험결과를설명한다.
툴 홀더가생산성향상을 좌우한다.
기본형커팅툴을사용하여도공정에맞는보다적합한툴홀더를선택하다면생산성과조도를향상시킬수있다.베르너 키르스텐 (Werner Kirsten)은 내부 쿨런트가 없는 기본형 컷팅툴로 비교실험을 하였다.항공우주산업의 대표격인 도르트문트 기술대학과 함부르크-하르부르그 기술대학에서 Heller를 방문하여 Titanium Ti-6AI-4V으로다음과같이실험연구에참여하였다.쿨런트가 절삭면으로 바로 분사되는 HAIMER의 파워 열박음 쿨플래시 척과 일반 열박음척을 비교하였다.베르너 키르스텐 (Werner Kirsten)는 비교 결과를 이렇게 정리하고 있다.“일반 열박음척과 비교하여 외부 쿨런트가 적용된 쿨 플래시 열박음척은 그 성능이 놀랍도록 뛰어나다.”
여러차례 실험한 연구의 결과
2,290Nm 토크허용의HSK-A100, 기어연결방식스핀들 4축H5000 머시닝센터에서25mm 직경의앤드밀로티타늄플레이트슬로팅가공을시연하였다.머신에장착된열박음척에툴을클램핑하고0.5에서1.0 x D 절삭깊이로세팅하였을때, 머시닝공정은매우안정적이었다.그러나베르너 키르스텐 (Werner Kirsten)은 그다음 실험 과정을 이렇게 이야기한다.“스로팅깊이를다시 2 x D로높이자열박음척에꽂혀있던툴은머시닝공정중에빠졌으며슬롯의깊이는 2.5xD로측정되었다.절삭력을높이자결국툴이부러지는현상을볼수있었다.”
실험에참가한연구원들은척의클램핑력이 공정에 매우 중요한 요소로 작용한다는 것에 의견을 같이 하였으며, 축의 압력 및 진동으로 인해 공구가 척에서 빠져나오면서 공정물에 손상을 준다는 실험 결과를 얻었다. 동시에 절삭압력이 상승하면서 결국에는 공구가 부러지게 되고 이로인해 공정물에 치명적 손상을 주게됨을 확인하였다.
원인분석과대책에대한실험참석자들의논의가계속되었고, 베르너키르스텐 (Werner Kirsten)은 툴을 잡아주는 힘이 한계를 초과하게 되면 툴의 힘은 스핀들로 향하게 되어 결국 툴이 부러진다는 원인을 증명하였고, 툴을 잡아주는 클램핑력을 극대화 할 수 있는 HAIMER의 세이프록 (Safe Lock™)이 해결책이 될 수 있음을 알게 되었다.그는 세이프록(Safe Lock™)을사용하면공구 클램핑이 느슨해 지더라도 툴홀더 내부에 특수 드라이브키가 절삭공구 생크에 가공된 홈을 따라 체결되어 고정되어 있기 때문에 툴이 빠지거나 쉽게 움직이지 않음을 이해하였다.
공구빠짐방지 – 세이프록 (Safe-Lock™)
베르너키르스텐 (Werner Kirsten)은 툴 홀더 기술의 마켓 리더인HAIMER에 „가혹한 절삭 환경에 큰 영향을 받지 않는 HAIMER의 세이프록 시스템(Safe-Lock™ system)을테스팅 하고 싶다”는 실험 희망 의사를 전달하였다. 이에 Heller는 앞서서 진행했던 실험보다 더 가혹한 조건으로 HAIMER 세이프록 (Safe-Lock™)을테스팅하였다. HAIMER 세이프록 (Safe-Lock™)에초경과 비슷한 재질의 툴을 장착시키고, 5축 기어 연결 방식 스핀들 (HSK 100대신에 HSK 63 스핀들)에 세이프록을 고정시킨 후 대각선의 공정물로 가공을 실험하였다.
결과 : 더욱가혹한조건의공정환경임에도 완벽하게 안정적인 공정하에 2 x D = 50mm의가공이가능했다. 베르너키르스텐 (Werner Kirsten)는 „ 이 실험 결과는 우리 Heller가 간접적으로 HAIMER세이프록 (Safe-Lock™)의우수한성능을증명한 것이며, 특히 기어 연결 스핀들 5축 가공과 HSK-A100의 경우 열박음 기술의 적용이 매우 안정적임을 인정하는 실험이었다.”라고 실험 결과를 평가한다. 파른보로프 에어쇼 기간중에 Ti-6AI-4V 티타늄 샘플 가공을 여러차례 시연하였으며, 이 시연을 통하여 세이프록 (Safe-Lock™)이티타늄슬로팅공정1 x D = 25 mm에서도안정성을유지하며완벽한공정을가능하게는우수한툴홀더임을재확인하였다.
“난삭제 가공은 안정성이 우선이다. 따라서 우리는 열박음 기술에 안정성을 강화한 HAIMER의 세이프록 (Safe-Lock™)를선택하게되었다.”고 베르너키르스텐 (Werner Kirsten)는 실험 결과를 요약하였다.
많은공구제조사들이 HAIMER 세이프록 (Safe-Lock™)기술을채택하고있다.
HAIMER는 세이프록 (Safe-Lock™)의 많은 수요를 초기 생산 단계에서 이미예상하였으며, 이에 라이센스 프로그램을 만들어 공구빠짐방지 시스템을 절삭공구제조업체에서 자신들의 툴에 적용할 수 있도록 세이프록 기술을 기술을 널리 보급하고 있다. 그결과 14개의 절삭공구의 마켓리더인 절삭 공구 제조사들,Walter, Widia, SandvikCoromant, Seco Tools, Sumitomo, Kennametal, Hel-ical, Emuge Franken, Data Flute, Niagara, OSG, SGS 그리고Mapa이세이프록 (Safe-Lock™)의라이센스 계약을 체결하였다.
HAIMER와 HAIMER의라이센스파트너들을통하여세이프록 (Safe-Lock™) 툴링이 꾸준이 증가함에 따라 이 시스템은 중장비 가공 및 난삭제 가공의 새로운 스탠다드로 자리매김하고 있다. HAIMER의 안드레아스 하이머 사장은 “세이프록 (Safe-Lock™) 시스템은 100% 공구빠짐을방지하고 런아웃 정밀도를 높인다. 이 시스템은 항공우주산업분야에서 그리고 중장비 가공 및 난삭제가공에서 이제 하나의 스탠다드가 되었다.점점 더 많은 회사들이 트로코이드 밀링 전략을 내세우고 있는 트랜드에서 더 많은 회사들이 세이프록 (Safe-Lock™)을 채택하게 될 것이다 .”라고 설명한다.
트로코이드 밀링 작업에서 절삭속도와 절삭 축 깊이는 늘어나게되고, 생산성은 크게 향상된다. 하지만 향상된 절삭 성능은 절삭력을 증가시기고, 증가된 절산력으로 인하여 쉽게 공구가 빠지는 현상이 발생된다.기존의 웰던 생크와 웰던 척 역시 툴빠짐 현상을 방지할 수 있지만, 웰던척과 툴의 체결방식으로 인하여 가공 정밀성이 떨어지는 단점이 있다.하지만 신기술인 세이프록 (Safe-Lock™)은웰던시스템처럼툴이 빠지지 않는 안전성을 보장할 뿐 아니라 정밀성과 좋은 발란싱의 장점까지 있어, 툴의 수명을 증가시키고 고속 가공이 가능하여 훌륭한 생산성 달성을 가능하게 한다.
