가공 공정에서 장비 충돌을 방지하는 방법

장비 충돌은 시제품 및 부품 가공에서 늘 피하기 어려운 과제였습니다. 공구 세팅을 하지 않는 등 작업자의 실수는 충돌로 이어질 수 있습니다. 그 결과 공구가 파손되고 가공물이 폐기되며, 소재를 다시 발주해 재가공해야 합니다.

또한 자동 툴 세터가 없는 상태에서 수동으로 공구를 세팅할 때 Z값 입력을 잘못해도 장비 충돌이 발생할 수 있습니다. 이 글에서는 이러한 문제를 피하는 데 도움이 되도록 저희가 정리한 경험을 공유합니다.

장비 충돌의 세 가지 주요 원인

장비 충돌로 인한 가공물 손상을 방지하는 방법을 이해하기에 앞서, 그 주요 원인을 파악하는 것이 중요합니다.

프로그래밍 엔지니어의 툴패스 문제

CNC 프로그래밍 소프트웨어인 MasterCam은 면과 선 요소를 활용해 가공하는 방식을 사용합니다. 보조 면이 완전히 닫혀 있지 않고 누락된 영역이 있으면 장비 충돌 위험이 있습니다. 다만 이러한 위험은 컴퓨터 시뮬레이션 가공 검증을 통해 확인할 수 있으며, 가공물의 과절삭 여부를 점검해 위험을 피할 수 있습니다.

CNC 작업자의 조작 문제

충돌을 유발하는 세팅 문제는 일반적으로 세 가지가 있습니다.

• 가공 시 잘못된 프로그램 호출: CNC 장비의 동작은 프로그램 명령으로 제어됩니다. 가공을 위해 프로그램을 호출할 때 작업자는 프로그램 이름, 공구, 클램핑 길이가 프로그램 시트와 일치하는지 반드시 확인해야 합니다.
• 잘못된 좌표계 호출: 때로는 하나의 CNC 장비에서 여러 가공물을 동시에 가공하며, G54와 G56 같은 여러 좌표계가 존재합니다. 따라서 잘못된 좌표계를 호출해도 장비 충돌로 이어질 수 있습니다.
• 공구 세팅 누락 또는 잘못된 Z값 입력: 프로그램이 시작된 후 공구의 이동은 공구 선단의 실제 위치와 장비 화면에 표시되는 Z값 데이터가 일치해야 합니다. 둘 사이에 큰 차이가 있다면 즉시 가공을 중단하고 프로그램과 공구 세팅 데이터에 오류가 없는지 다시 확인해야 합니다.

기계적 고장 또는 툴 홀더 마모

설비와 공구를 정기적으로 점검·관리하면 발생 확률은 낮지만, 그래도 가공 중 공구 탈락과 충돌로 이어질 수 있습니다.

시험 절삭 방법으로 장비 충돌을 예방하는 방법

장비 충돌의 주요 원인을 파악한 뒤에는 효과적인 예방 조치를 시행해야 합니다. 이 절에서는 공구 세팅을 놓쳤거나 Z값 입력 오류가 발생했을 때 시험 절삭 방법을 활용해 장비 충돌을 방지하는 방법을 중점적으로 다룹니다.

프레임이 있는 가공물의 시험 절삭 방법

가공물에 프레임이 있는 경우 일반적으로 경계선을 시험 절삭에 사용합니다. 그림에서 노란색 선이 경계선이며, 짧은 구간만 시험 절삭하면 됩니다.

시험 절삭 과정에서 Z값 높이는 테두리 높이와 동일해야 합니다. 직선 거리 200mm, 이송 속도 3000F/MIN 기준으로 시험 가공 시간은 4초이며, 공구 하강과 상승에 약 2초가 더해져 총 6초 정도가 소요됩니다.

위 방법은 각 공구마다 동일한 지점에서 시험 절삭하는 간단한 방식입니다. 따라서 공구 세팅이 너무 깊게 잡혔는지만 확인하여 과절삭이나 충돌을 방지하는 용도입니다.

서로 다른 가공 영역에서의 시험 절삭

대부분의 경우 면삭 공구를 제외한 각 가공 공구는 서로 다른 영역에서 시험 가공을 수행해야 합니다. 시험 절삭 시 가공 깊이는 프레임 평면 기준 -0.02MM로 설정할 수 있습니다. 공구 세팅이 정확하다면 시험 가공 후 옅은 가공 자국이 보이고, 너무 깊으면 더 뚜렷한 자국이 남으며, 너무 높으면 자국이 보이지 않습니다.

이 방법은 육안 판단에 의존하므로 오차 범위는 0.05~0.1MM 정도로 추정됩니다. 각 공구마다 동일한 지점에서 시험 절삭하는 방식과 달리, 이 방법은 공구 세팅이 너무 높게 잡혔는지를 확인합니다.

위 그림에 표시된 번호처럼, 시험 절삭 횟수는 가공 공구 수에 따라 조정할 수 있습니다. 다만 시험 절삭마다 수동 판단이 필요하고 1회당 약 2분이 소요되므로 양산에는 적합하지 않습니다.

프레임이 있는 가공물의 면삭 가공

면 가공이 필요한 테두리가 있는 부품의 경우, 첫 번째 면삭 공구는 시작점이 가공물 외부에 있으므로 시험 가공이 필요하지 않습니다.

프레임이 없는 가공물의 시험 절삭

프레임이 없는 가공물, 예를 들어 앞뒤 양면을 3축 가공한 뒤 재가공이 필요한 경우에는 위치 기준면이나 고정 블록에서 시험 절삭을 수행하여 장비 충돌을 방지합니다.

결론

위 방법들은 시험 생산 단계, 수량이 적은 시제품 부품, 또는 가공 시간이 긴 부품에 적합합니다. 가공에 오랜 시간이 걸리는 부품은 단 한 번의 공구 세팅 오류만으로도 장비 충돌과 가공물 폐기로 이어져 큰 손실을 초래하고 납기에 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 전문적인 CNC 가공 제조사로서 시험 가공에 소요되는 시간은 예상 범위 내로 관리되어야 합니다. 생산 과정에서 가공물의 재작업을 유발하는 장비 충돌을 반드시 피해야 합니다. 그래야 생산 일정이 효율적으로 지켜지고 납기가 빨라집니다.

예측 가능하지만 통제할 수 없는 위험을 예측 가능하고 통제 가능한 위험으로 전환하는 것이 가공 리스크에 대응하는 Sendot Technology의 핵심 전략입니다.