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짧은 시간에 정확한 가공을
 
하이덴하인 Dynamic Precision ①
 
Manufacturing기자 | 2014.09.02 | 2014년 9월호
 
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하이덴하인이 2013년 EMO 전시회를 통해 발표한 Dynamic Precision 기술의 목적은 동작 성능을 올리면서도 정밀도를 높이는 것, 다시 말해 짧은 시간에 더욱 정밀한 가공을 구현하는 것이다. 5개의 기능(CTC, AVD, PAC, LAC, MAC)으로 구성된 Dynamic Precision은 공작기계 제조사를 통해 구현되는 기능이지만, 본지는 정밀한 가공을 요구하는 소비자들이 인지하는 것도 의미있다는 생각에 2회에 걸쳐 소개하기로 한다.

짧은 시간에 더욱 정밀한 가공을 구현한다는 Dynamic Precision 기술은 컨트롤러의 파라미터 조정을 통해 정밀도를 높이게 되는데 이 과정에서 얻어지는 부가적인 효과로 가공 속도까지 올릴 수 있다는 개념이다.
  하이덴하인은 Dynamic Precision의 개발 단계에서부터 유럽 유수의 공작기계 기업과 파트너십을 통해 적용을 완료했으며, 국내의 경우 지난 SIMTOS2014를 시점으로 두산, 화천 등 하이덴하인 컨트롤러를 사용 하는 국내 공작기계 기업들과의 적용 테스 트를 시작했다. 이번 호에는 5가지 기능 중CTC와 AVD를 소개한다.
CTC (Cross Talk Compensation) 기능
3축 장비의 경우 X 축이 움직인다고 할 때Y 축 또는 Z 축에도 관성에 의한 영향을 끼쳐 가공 정밀도가 나빠질 수 있다. 사진1을 보면 Y 축 방향으로 움직이는 중에 공구 끝을 중심으로 Z 축 방향으로도 포지션 에러가 발생하고 있다. 이렇게 되면 공구 끝의 끄덕거림과 같은 움직임에 의해 사진 2와 같이 찍힌 자국처럼 보이는 가공 결과를 나타낼 수 있다. 원형 윤곽 가공의 경우에도 ‘후려치는 현상’으로 인해 사진 3에서와 같이 지령치(녹색)와 다른 타원형(적색)으로 가공되면서 치수정밀도 오류가 발생하기도 한다. 이런 상황에 부닥치게 되면 현장에서는 보통 가감속을 줄여 이 현상을 회피하는 선택을 할 수밖에 없었다. 하이덴하인의 CTC(Cross Talk Compensation) 기술은 측정을 통해 관성에 의한 변위량을 파악한뒤 이를 보정해 주는 기능이다.
  CTC 기능이 주는 효과는 중요한 두 가지 측면을 모두 만족한다. CTC 적용 전과 동일한 가공 속도에서 정밀도를 향상할 수 있고, 동일한 정밀도를 얻고자 한다면 가감속을 높임으로서 가공 효율을 높일 수 있으며 그 중간을 택할 수도 있다. 해당 장비의 특정이나 용도에 맞춰 기계 사양 선택의 폭을 넓혀주는 것이 CTC 기능이 주는 효과의 포인트라고 할 수 있다. CTC 기능의 적용은 주로 장비 출고 전에 이루어지며 KGM으로 테스트 변위량을 파악한 뒤 가감속 대비 설정한 보정 파라미터를 mm 단위로 넣어주기만 하면 된다.
AVD (Active Vibration Damping) 기능
기계의 기본적인 세팅이나 이송 동력계가 가지고 있는 구조적인 진동 요소에 의해 발생하는 문제가 있다. 기계가 전체적으로 ‘스윙을 하는’ 경우인데 바닥 지지가 잘못 돼서 발생할 수 있고, 장비를 지탱하는 프레임의 휨에 의해 진동이 발생할 수도 있는데 보통 50Hz 이하(주로 15~30Hz)의 저주파 진동이 발생한다. 사진 6과 같이 마름모 형태 가공을 할 경우, 모서리를 지날 때 진행하던 축에서 다른 축 방향으로 꺾게 되는데 이때 잔 진동의 형태로 발생하여 표면 품질을 악화시 키게 된다(사진 7). 이런 문제는 종전에는 스케일로도 검출이 안 되고 컨트롤러로 제어할 수 없었다. 그래서, 가공 속도를 줄이거나 가공 축을 변경하는 임기응변식의 대응밖에 뾰족한 수가 없었다. 하이덴하인의 AVD (Active Vibration Damping) 기술은 새로 개발된 특수한 알고리즘과 스케일과 엔코더의 신호를 이용해서 진동 요인을 분석하고 조정해 주는 파라미터를 제공한다.










 
 
 
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