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[CAD/CAM 컨퍼런스] 공작기계에 두뇌와 눈을 장착, NCBrain Eye

  • 등록 2014.04.28 10:28:06
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[CAD/CAM 컨퍼런스] 공작기계에 두뇌와 눈을 장착, NCBrain Eye


지금까지는 공작기계 따로, 소프트웨어 따로, 측정기 따로 발전해 왔다. NCBrain Eye는 이 모든 것을 융합하여 충돌 없는 기계로 거듭나게 하며, 공작기계의 스마트화를 선도한다.

김두진 엔씨비 대표이사




엔씨비는 1997년도에 1인 기업으로, 소프트웨어 개발과 NC 임가공 사업으로 출발했다. 2003년에 출시한 NCBrain은 1,500여개 금형 회사에서 6,000카피가 사용되고 있으며, 삼성, LG, 현대, 기아, 도요타, 혼다, 마힌드라 등 글로벌 기업의 최적화 및 가공 DB 구축 시스템으로서 사용 이익 증대에 기여하고 있다. 2013년에는 그동안 축적한 기술력을 바탕으로 NCBrain 5X를 런칭하여 빠르고, 안전하고, 표준화된 가공을 실현하고 있다. 그 다음해에는 NC 가공의 스마트화를 목표로 5축 머신에 눈과 두뇌를 장착한 NCBrain Eye와 대화형 2.5D CAD/CAM에 최적화 기술을 장착한 NCBrain Mill을 런칭했다.


‌빠르고, 안전하고, 표준화된 가공 실현

NC 가공을 얼마나 빠르고 고품질로 잘하는가에 따라 금형 전체 납기와 품질은 큰 영향을 받게 된다. 회사의 이익에 큰 영향을 미치는 NC 가공은 CAM이나 NC 엔지니어의 실력, 경험에 따라 좌우된다. 하지만 사람이 하는 일이다 보니 공구나 홀더 기계의 충돌, 과부하로 인한 공구 파손, 허공에서의 시간 낭비, 과삭이나 미삭 등 다양한 휴먼 에러나 스트레스 상황이 발생한다. NCBrain 5X는 이런 문제을 한번에 해결해 준다.
머신의 구조를 바탕으로 실제 가공과 동일한 시뮬레이션을 통해 기계부, 공구 및 홀더, 소재 등과의 충돌을 검증한다. NC 데이터를 구축된 DB를 통해 시뮬레이션하면 최적의 절삭 조건을 가진 NC 데이터로 재생성한다. 또한 사람의 노하우에 따라 달라지는 가공 시간이나 품질 예측 5X는 가공 DB에 의한 절삭 조건 선정으로 최적화·표준화한다. 가공 DB는 기계 공구 소재 품목을 기반으로 구축되며 업그레이드할수록 회사의 기술 수준이 올라가고 이익이 증대된다.


‌5축 NC 3D 스캐너 프로브 공구 통합 관리

세상은 빠르게 변해가고 있다. 모토로라는 세상의 변화에 적응하지 못해 사라지고 있다. 많은 회사들이 새로운 패러다임으로 세상이 변해갈 거라고 생각하고 있다. 이렇게 빠르게 변하는 스마트 세상에서 공작기계는 어떻게 변해가야 할까. 어떤 기능을 가져야 경쟁에서 살아남을 수 있을까. 기계는 어떤 일이 있어도 충돌하지 않아야 한다. 사람이 잘못했다고 해도, 기계에 대해 모른다고 해도, 공구는 부러지는 일이 없어야 한다. 사람이 CAM 데이터를 잘못 만들었다고 해도 공구가 마모되어 부러지는 것은 스스로 알아서 세워야 한다. 당연히 기계에서 측정할 수 있어야 하고, 이 기계가 얼마나 가동되었는지 가동률까지 체크할 수 있어야 한다는 생각을 가지고 스마트 머신을 만들게 되었다. 이 머신에 들어 있는 기능은 충돌이나 최적화, 마모, 가동률 분석까지 할 수 있게 되어 있다. 예를 들면 작업자가 핸들로 공구와 소재를 일부러 충돌시켜도, 소프트웨어가 기계를 인식하고 제어하기 때문에 어떠한 상태에서도 기계는 충돌이 일어나지 않는다. 가공하면서 시뮬레이터가 되기 때문에 최적의 절삭 조건을 제공하고 있다. 이것이 가능한 원리는 기계 자체에 3D 스캐너를 달아 형상을 인식하고 있기 때문이다. 공작물의 형상을 인식할 수 있으면, PC NC에서 기계 움직임을 인식하고 있어기계가 충돌하기 전에 세울 수 있는 작업이 가능하다. 자동 운전은 기본이고, 수동 운전 상태에서도 충돌을 하지 않는다는 것이다.
기계마다 그 기계에 맞는 구조적 특성이 있다. 뼈대 아이템이 있고, 파워도 있다. 공구, 소재 등이 기계 자체 내에 DB로 구축되어 있다. 그러면 기계 자체가 어떤 컨디션과 파워를 갖고 있고, 어떤 절삭 조건에서 절삭할 수 있는지를 스스로 알고 있다. 사람이 절삭 조건을 제공하면 사람마다, 출력마다 다르다. 그러나 최적의 절삭 조건이 DB로 구축되어 있어 기계 안에 NC 데이터를 넣으면 기계가 가공을 하기 때문에 최적으로 빠른 시간 내에 절삭이 이루어진다. 이렇게 시뮬레이션을 함으로써 얻게 되는 효과는 무엇일까. 절삭을 하면서 부하는 변한다. 가공을 하면 허공도 있고 부하가 적은 구간, 더 적은 구간이 있듯이 부하는 계속 변화한다. 거기에 맞는 최적의 피드를 제공하여 빠른 가공을 하게 되고, 공구가 부러지게 툴패스를 만들었다면 기계가 알아서 부러지지 않도록 추가가공을 한다.
가공현장을 가게 되면 허공 운전하는 케이스가 의외로 많다. 이런 허공 구간을 삭제하여 가공 시간을 단축시켜 주고, 과미삭을 체크하여 사전에 불량을 방지한다.
기계를 절삭할 때 기계 주축 쪽에서는 부하를 알고 있다. 서브모터의 부하를 검출해서 NCBrain Eye가 인식을 한다. 또한 시뮬레이션을 하기 때문에 사전에 절삭부하가 얼마나 걸리는지 알고 있다. 이론적 부하치와 실제 부하치를 비교해 보면, 차이가 적을 때는 안정적으로 가지만, 차이가 커진다면 공구 마모가 커져서 공구의 파손으로 이어질 수 있다. 공구가 마모되어 파손이 되는 지점에 가면 부하의 격차가 커지기 때문에 미리 세워 버리는 것이다. 그러므로 사람이 지켜보다가 소리가 이상하면 세우는 작업은 없어지게 된다. 가공하면서 발생할 수 있는 모든 문제들을 소프트웨어적으로 기계와 연동해서 해결할 수 있게 만든 것이 NCBrain Eye이다.



구성도는 기계 부하와 시뮬레이터의 부하를 해석 비교해서 세우기도 하고 알람으로 알려주기도 한다. 비뚤어져 씽이 안 맞는 공작물을 올려놓으면 스캐너가 인식을 하고, 프로프가 내려와서 정확한 위치를 잡아준다. 일반적으로 작업할 때는 씽 확인하고 세팅하는 작업이 반복된다. 더 이상 이런 반복적인 작업에 시달리지 않아도 된다. 충돌 검증 및 세팅 오류 시 알람으로 알려 주며, 작업자의 세팅 실수를 방지할 수 있다. 가공을 한 후에 가공이 잘 됐는지도 확인할 수 있다. 정지, 경고, 대기, 가공 등 하루 작업 중 기계가 어떤 일을 하고 있었는지 볼 수 있고, 한 주 동안에 작업 시간이 몇 % 정도 올라갔는지도 확인할 수 있다. 모니터링 사항을 확인해서 문제가 있는 것은 문자로 알려 준다.
이러한 다양한 기능을 할 수 있는 이유는 기계와 소프트웨어가 인터페이스하면서 작업을 해주기 때문이다. NCBrain Eye가 인터페이스되는 소프트웨어로, NC PC 쪽에 탑재해서 기계를 제어하면 스마트화된 기계가 된다. 기계도 스마트화된 기계로 변화해야 할 시기라고 생각한다.  
<정리 : 김정아 기자 (prmoed@hellot.net)>

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