【기술 동향】CAM 소프트웨어의 최신 기술 개발 동향

금형 설계·제작의 효율화를 실현하는데 있어 CAD/CAM 시스템의 역할이 더욱 중요해지고 있다. 설계와 가공의 난이도, 가공기의 성능이 높아짐에 따라 시스템에 대한 유저의 요구도 다양화되고 있다. 이에 벤더 각사는 앞다투어 최신 금형 기술에 대응할 수 있는 여러 가지 기능을 개발, 도입하고 있다.

한국델켐(주)





글로벌 경제 위기로 산업 전반에 걸쳐 많은 기업들이 성장에 어려움을 겪고 있다. 특히 금형과 가공업계가 어려움을 겪으면서 자연스럽게 CAM 솔루션 업계도 더딘 성장을 보이고 있는 추세이다.
CAD/CAM은 이제 성숙 단계라고 할 수 있을 정도로 시장이 포화 상태이고, 정체되어 있는 실정이다. 여러 가지로 어려움이 많은 현 상황에서 CAM 솔루션 업체로 살아남기 위해서는 남들과는 다른 강력한 경쟁력이 필수 요소이고, 강력한 경쟁력이란 결국 ‘시간 단축’을 최대 과제로 안고 있는 제조현장의 요구 사항을 충족시켜 줄 수 있는 다양하고도 수준 높은 기술력에 있다고 할 수 있다.
새로운 상품이 시장에서 빠르게 나타났다 사라지기를 반복하고 있다. 따라서 빨리 생산할 수 있도록 도와주는 솔루션을 적절히 도입함으로써 제조업체도 생존을 담보할 수 있고 미래 지향적인 경쟁력을 가질 수 있다.

최적화·표준화를 기반으로 공정자동화 구현

가공 효율의 향상과 함께 금형업계의 인력난을 해결하는 방안으로 CAM 자동화가 적절한 대응책으로 떠오르고 있다.
이러한 추세에 맞게 개발된 CAM 자동화 솔루션 HDAS는 작업시간을 크게 줄여주고 공정을 최적화하는 자동화 솔루션이다. 실제 코어, 캐비티 및 전극가공에서 테스트한 결과 60% 이상의 가공시간 단축 효과가 입증되었고, 현재 수준의 자동화와는 차원이 다른 랭귀지 기반의 맞춤형 자동화 솔루션으로 금형업계에서 필요로 하는 다품종 소량생산에 최적화된 솔루션이라고 볼 수 있다. HDAS를 통해 사용자는 제조 및 가공 노하우의 표준화, 최적화를 기반으로 공정 자동화를 구현할 수 있다.
HDAS는 CAM 자동화, 측정 자동화 모듈로 분류된다. CAM 자동화는 관리자 프로그램, 사용자 프로그램으로 분류되고, 측정 자동화는 OMV(On Machine Verification)를 활용한 측정 자동 솔루션이다. HDAS의 관리자 프로그램인 프로세스 디자이너는 고급기술자의 가공 경험, 노하우를 입력할 수 있는 프로그램으로 기존 가공 방식을 분석하여 표준화된 자동 프로세스를 구축할 수 있도록 지원한다.
사용자 프로그램인 전극 자동화 모듈에서는 모델을 불러오면 모델 형상을 분석하여 최적의 공구 및 가공 전략을 선택하여 줌으로써 작업자의 실수를 방지하고 빠른 시간 내에 많은 가공을 할 수 있도록 지원한다. 이 자동화 모듈에서는 다양한 가공 전략을 수행할 수 있기 때문에 가장 중요한 포인트인 CAM에 대한 One-click 자동화를 구현할 수 있다.
이로써 사용자의 CAM 공정은 최적화·표준화·자동화를 이룰 수 있게 된다. 측정 자동화 모듈은 설계실이나 CAM실에서 모델 파일에 측정할 포인트나 면을 지정해 놓으면 측정 포인트가 생성되고 측정 프로그램까지 자동으로 생성된다. 기존 방식과 다르게 기계 상에서 프로브를 통한 검증이 가능하기 때문에 바로 결과를 확인할 수 있어 생산시간 단축이 가능하다.

가공시간 단축을 위한 고속 황삭 기술

제조업 분야에서 고속가공에 대한 요구는 이제 트렌드를 넘어 가공시간 단축을 위해 당연히 갖추어야만 하는 경쟁력으로 인식되고 있다. 
2011년 CIMdata에서도 CAM 분야 트렌드로서 고속가공 및 툴패스 최적화를 CAM 산업계 주요 이슈로 꼽았으며, 대부분의 가공업체에서 고속가공 기술을 앞다투어 적용하고 있다는 점을 보더라도 고속가공 및 고효율 가공을 위한 CAM 기술이 절실히 필요한 시점이라는 것을 쉽게 알 수 있다.
기존까지는 고속 황삭 기술을 통해 공구가 견딜 수 있는 정도까지 한번에 절삭깊이를 깊게 주고 이송 속도를 느리게 하거나, 절삭깊이를 적게 주고 이송 속도를 빠르게 하여 가공을 하였다. 하지만 절삭깊이를 깊게 하여 가공하면 공구의 떨림현상이나 칩핑 부하 등의 문제와 계단 모양의 미절삭 영역이 많아지는 문제가 있었고, 반대로 절삭깊이를 적게 하여 가공하면 소재 절삭량이 적어져 상대적으로 황삭에 많은 시간이 소요된다는 단점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 더 진보된 CAM 가공 기술인 Vortex 가공 과 MachineDNA기술을 소개한다.
고속 황삭가공 방식인 Vortex 가공 기술은 실제 가공시간의 대부분을 차지하는 황삭가공 시간을 60% 이상 획기적으로 단축시킬 수 있는 가공 기술로, 일체형 솔리드 공구를 사용하여 최대 효과를 가져올 수 있도록 개발되었으며 2축이나 3축, 위치결정 5축 영역 황삭과 스톡 모델 또는 레퍼런스 툴패스를 기반으로 한 잔삭가공 시 또는 깊은 부위의 절삭가공이 필요할 경우에 매우 유용하다.
하지만 공작기계는 공작기계별로 처리 속도나 파라미터 값, 원호구간에서 직선구간으로 변하는 구간 등이 서로 다르다. 이렇게 컨트롤 값이 다르면 신규 기계 도입 또는 성능 향상을 위한 수리 변경 시, 또는 Vortex 가공 기술이 포함된 PowerMILL 버전 업그레이드 시마다 Vortex 가공의 이점을 극대화하는 기계 파라미터 값을 찾기 위하여 여러 번의 황삭 테스트를 진행해야 할 것이다. 이런 경우 MachineDNA 기술을 사용한다면 서로 다른 기계 상에서 기계별로 가장 최적화된 파라미터 값을 빠르게 자동 실행하고 공작기계의 수명주기 동안 빠르고 정확한 가공을 위해 기계의 성능을 최적화시킨다.
또한 원호구간과 직선구간의 변환점에서 곡률 연속성이 반영된 값으로 변경한 포인트 배열을 사용하며, 공작기계의 성능을 극대화할 수 있는 Vortex 툴패스의 반경과 길이를 자동으로 찾아낸다.
이는 공작기계의 동적 특성에 맞게 자동으로 교정파일을 실행하는 차별화된 CAM 기술로, 제조 단계의 첫 공정에서부터 최적의 툴패스를 통해 이송 속도를 최대화시키며 공작기계에 완벽하게 최적화된 CNC 프로그래밍을 통해 신규 장비나 CAM 시스템 도입 이후 빠른 투자회수 효과를 가져다 준다. 또한 기계의 개별 특성을 고려한 툴패스를 생성함으로써 공구의 마모를 줄이고 표면 조도를 향상시킬 수 있는 획기적인 가공 기술이다.