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수평형 머시닝 센터의 작동 방식
장점, 단점
성능 및 특징을 철저히 설명
공개일:2024.05.13
수평 머시닝 센터는 가로 방향 공구 스핀들을 가진 머시닝 센터입니다. 측면에서 워크를 절삭할 수 있어 다양한 가공 수법을 1대로 처리할 수 있습니다. 복잡한 공정에서도 한 번 프로그램을 작성해 버리면 작업을 자동화할 수 있으므로 도입함으로써 생산성 향상으로 이어집니다.
이 문서에서는 수평 머시닝 센터에 대해 자세히 설명합니다. 기계의 구조로부터 머시닝 센터의 역사, 횡형 머시닝 센터 특유의 이점까지를 정리해 소개합니다.
목차
수평형 머시닝 센터란?
그 메커니즘
머시닝 센터는 밀링 머신을 기반으로 한 공작 기계로, 경공업에서 중공업까지 폭넓은 분야에서 사용되고 있습니다. 구조에 따라 몇 가지 유형으로 나뉩니다.수평형 머시닝 센터는 그 중에서도 "지면에 대해 수평 방향의 공구 축을 갖는 머시닝 센터"입니다.우선, 가로형 머시닝 센터의 기초 지식을 소개합니다.
수평형 머시닝 센터는 무엇인가?
수평 머시닝 센터는 주로 금속 제품을 가공하는 데 사용되는 공작 기계로, 공구 스핀들이 수평 방향으로 배치되어 있는 것이 특징입니다.밀링 머신을 기반으로 하므로 회전하는 공구가 공작물을 임의의 모양으로 날카롭게 합니다. 수작업으로 취급하는 「범용 밀링 머신」과는 달리, 컴퓨터 제어(NC 제어)나 자동 공구 교환 장치(ATC)등의 기능을 가지고, 절삭을 효율적으로 실시하는 것이 가능합니다.
또한 수평형 머시닝 센터는 다음과 같은 사이트로 구성되어 있습니다.
- 공구 매거진
여러 개의 절삭 공구를 수납하고 프로그램의 지시에 따라 공구를 자동 교체하는 부분
- 스핀들
절삭 공구를 설치하는 부분에서 스포츠 무료 시에는 고속 회전하여 절삭을 수행
- 테이블
공작물을 고정하는 부분에서 필요에 따라 위치를 조정합니다
- 침대
머시닝 센터의 기초가 되어 스포츠 무료시에 발생하는 진동이나 흔들림을 억제하는 역할을 담당한다
- 칼럼
주축과 공구 매거진을 지지하는 기둥이 되는 부분에서 지면에 수직으로 뻗어
수평 컴팩트 머시닝 센터가 개발된 배경
머시닝 센터는 1960년경 미국에서 탄생했습니다.카네이 & 트레커(Kerny&Trecker Co.)가 개발한 '밀워키 매틱 Ⅱ'가 머시닝 센터의 기원으로 되어 수평 주축이 있는 횡형 머시닝 센터였습니다.그 이전에도 NC 제어 공작 기계가 존재했지만 밀워키 매틱 Ⅱ에는 30개의 공구 매거진이 탑재되어 공구를 자동 교체할 수 있는 점이 매우 획기적이었다고 합니다.
일반적으로 일본에서도 머시닝 센터를 개발할 수 있습니다. 1964년 히타치 제작소가 제조한 공구 25개를 격납할 수 있는 공작 기계가 일본에 있어서의 머시닝 센터의 시작으로 됩니다. 고도 성장기에는 산업화의 파도를 타고 국내 메이커가 머시닝 센터의 개발에 주력합니다. 공구 교환의 스피드나 가공 정밀도도 오르고 있어, 일본은 공작 기계 대국으로 성장해 가고, 1982년에는 공작 기계 생산액으로 미국을 제치고 세계 제일이 되었습니다.
기계 통계 연보에 의하면 1985년 머시닝 센터의 생산 대수는 약 13,000대였지만, 헤세이 이후도 견조하게 증가해, 2020년에는 2만대에 육박하는 생산 대수가 되고 있습니다.
또한근래에는 머시닝 센터의 소형화도 진행되고 있습니다. 대량 생산·대량 소비의 시대부터 다품종 소량 생산으로 시장이 변화해, 공간 절약·고정밀도·고생산성을 실현할 수 있는 모델이 주류가 되고 있습니다.
다른 머시닝 센터와의 차이
머시닝 센터는 배치와 구조에 따라 다양한 유형으로 분류됩니다. 횡형, 입형, 문형, 각각 어떻게 다른가요? 각각의 특징을 살펴 보겠습니다.
입형 머시닝 센터와의 차이점은?
입형 머시닝 센터는 스핀들과 공구가 수직으로 배치된 머시닝 센터입니다.공구가 공작물 위쪽에 위치하므로 공작물의 윗면을 절단하는 데 적합합니다.수평, 문형 등의 머시닝 센터보다 생산량이 많아 중소기업에서 대기업까지 폭넓게 보급되고 있습니다.
덧붙여 입형 머시닝 센터는 일반적으로 「워크의 세팅이 하기 쉽다」라고 하는 한편, 「칩이 쌓이기 쉽다」라고 하는 특징을 가지고 있습니다.
문형 머시닝 센터와의 차이점은?
문형 머시닝 센터는 이름 그대로 게이트(게이트)와 같은 외형 머시닝 센터입니다.대형의 무게가 있는 공작물 스포츠 무료에 적합하며 기계의 크기에 따라 다르지만 10m 이상의 제품을 스포츠 무료할 수 있는 유형도 있습니다.철도, 선박, 컨베이어, 교량 부품, 리프트 장비 등 대규모 제품의 제조에 사용됩니다.
수평형 머시닝 센터의 장점
이어서 수평형 머시닝 센터의 장점을 소개합니다. 범용 밀링 머신이나 입형 머시닝 센터에 비해 어떤 이점이 있습니까?
생산성 향상을 기대할 수 있는
수평형 머시닝 센터는 공구의 자동 교환 및 NC 제어가 가능하므로 작업을 자동화할 수 있습니다.한 번 프로그램을 작성해 버리면, 나머지는 절삭 작업·공구 교체를 자동적으로 해 주기 때문에, 작업 시간의 단축과 연속 생산이 가능합니다.
또한, 머시닝 센터는 마이크로미터의 정밀도로 축의 위치 결정을 할 수 있으므로, 품질 향상에도 연결됩니다.
작업자의 안전성 향상으로 이어집니다
일반 공작 기계는 일반적으로 안전 커버가 없으며 공작물과 공구가 노출된 상태에서 가공됩니다. 반면머시닝 센터에서는 스핀들과 테이블이 전체 커버로 덮여 있습니다.상해나 사고의 위험은 0이 아니지만 올바르게 사용하면 머시닝 센터가 작업자의 안전을 향상시킬 수 있습니다.
높이가 있는 공작물이나 다면 스포츠 무료에
대응 가능
수평형 머시닝 센터는 테이블 위쪽에 공간이 넓고 높이가 높은 워크 가공에 적합합니다.또한 테이블을 회전시켜 공작물을 탈착하지 않고 전체 측면을 가공할 수 있습니다.
절삭 제거 능력이 높음
공작물에 대해 수평 방향으로 스포츠 무료을 하는 성질상, 횡형 머시닝 센터에서는 칩이 떨어지기 쉬워집니다.자루가 자연스럽게 제거되므로 절삭 영역이 깨끗하게 유지되므로 스포츠 무료 정밀도가 떨어지지 않습니다.
수평형 머시닝 센터
단점
수평형 머시닝 센터는 많은 장점을 가지고 있지만, 몇 가지 단점이 있습니다. 횡형 머시닝 센터의 도입을 검토할 때에는, 다음에 소개하는 특징을 사전에 이해해 둡시다.
바닥 면적이 크다
수평형 머시닝 센터는 입형 머시닝 센터보다 바닥 면적이 넓은 경향이 있습니다. 공장의 공간에 맞지 않는 크기의 머시닝 센터를 도입하면 작업 영역이 압박되어 버릴지도 모릅니다. 새로운 설비의 도입을 검토할 때는, 공장의 스페이스와 상담하면서 최적의 기계 사이즈를 검토하는 것이 중요합니다.
근래 컴팩트한 수평형 머시닝 센터도 늘어나고 있습니다. 예를 들면, 형제공업의 H550Xd1은 폭 1557mm×깊이 2990mm로 설치 가능합니다. 일반적인 횡형 머시닝 센터에 비해 공간 절약으로 도입이 가능합니다.
입형에 비해 구조가 복잡함
수평형 머시닝 센터는 입형 머시닝 센터에 비해 복잡한 구조인 것도 특징입니다.프로그램 작성 및 유지보수와 같은 난이도는 일반적으로 입형 머시닝 센터보다 높습니다.그냥 반면, 가로형 머시닝 센터로 할 수 있는 작업은 다양하기 때문에 사용법에 따라 외주 제품의 내제화나 신규 안건의 수주로 이어집니다.
수평 머시닝 센터의 축 성능
수평형 머시닝 센터에서도 공구 생크의 크기에 따라 30번, 40번, 50번 등의 종류로 나뉩니다.
| 호칭 번호 | 기준 치수 ΦD (생크의 가장 두꺼운 부분의 직경) |
|---|---|
| BT30(30번) | 31.75mm |
| BT40(40번) | 44.45mm |
| BT50(50번) | 69.85mm |
이외에도 BT55, BT60 등의 종류도 있습니다만가로형 머시닝 센터에서는 30~50번이 주류입니다.여기에서는 각 유형의 특징을 설명합니다. 덧붙여 BT란 「병 그립 테이퍼」의 규격명으로, 주축과 툴을 연결하는 어댑터 부분을 가리킵니다.
30번
30번 횡형 머시닝 센터는 생크의 직경이 31.75mm인 머시닝 센터입니다.소형에서 중형 부품 가공에 적합하며 공작 기계 자체의 크기도 비교적 컴팩트합니다.일반적으로 소형 머시닝 센터라고 하면 30번을 가리키며, 자동차 부품이나 소형 전자 부품 등 폭넓은 금속 제품의 제조에 사용되고 있습니다.
40번
40번은 생크 직경이 44.45mm인 머시닝 센터입니다. 다용도가 높고30번보다 높은 절삭력을 가진 모델도 많습니다.단, 30번과 비교하면 본체 가격의 시세는 높고, 사이즈도 30번보다 큰 것이 됩니다.
50번
50번 횡형 머시닝 센터는 강성이 뛰어나며 대형 부품 및 무거운 재료 가공에 적합합니다.테이블 크기가 500mm를 넘는 것도 있고, 30번·40번보다 무게가 있는 워크를 가공할 수 있습니다.
브라더의 고생산성 수평형 머시닝 센터 'H550Xd1'이란?
형제 산업의 'H550Xd1'은 30번 가로형 머시닝 센터입니다. 컴팩트한 바디이면서 40번에 필적하는 높은 절삭 능력을 가진 것이 특징입니다.H550Xd1을 비롯한 형제 산업의 SPEEDIO 시리즈는 환경 성능이 우수하며, 일반적인 40번 머시닝 센터와 비교하면 크게 소비 전력을 억제할 수 있습니다.
개발 개념
최근 몇 년 동안 "카본 중립에 대한 대응"이 제조 업계에서도 요구되고 있습니다. 제조 과정에서 배출되는 CO2의 삭감, 소비 전력의 저감 등 지속 가능한 생산 체제의 구축은 제조업자에게 중요한 경영 과제의 하나가 되고 있습니다.
또한 자동차 산업에서 EV화의 흐름이 가속됨에 따라 공작 기계의 요구도 크게 변화하고 있습니다.특히, 엔진 차량보다 EV 자동차 부품은 구조가 복잡하기 때문에 여러 공정을 하나로 집약할 수 있는 수평형 머시닝 센터의 수요가 높아지고 있다.
그리고 이러한 배경에서 개발된 것이 "H550Xd1"입니다. 컴팩트한 바디이면서도 중대형 다면 스포츠 무료 워크에 대응할 수 있기 때문에, 생산성 향상이나 자동화에 임하는 기업에서 도입이 진행되고 있습니다.
다채로운 본체 성능
H550Xd1은 롤러 기어 캠기구를 채용한 「B축 테이블」을 표준 탑재하고 있습니다. 선회 속도는 100min-1와 빠르고 테이블 크기는 400mm×400mm. 중량이 있는 워크(최대 300kg까지 가공 가능)에도 대응해, 지그 에어리어도 ⌀600mm×580mm로 넓게 취해지고 있습니다.
기계 본체의 크기는 폭 1557mm, 깊이 2990mm. 일반적인 40번 가로형 머시닝 센터에 비해 설치 공간을 약 20% 삭감할 수 있습니다.자동 공구 교환 장치(ATC)는 30개의 매거진을 탑재하여 최대 공구 길이 250mm, 최대 공구 직경 125mm까지 설치할 수 있습니다.
고생산성 추구
고성능을 발휘하기 위해 H550Xd1은 스핀들 고속 회전 및 공구 교환 최적화 기능, 관성 추정 기능 등을 탑재하고 있습니다. 스핀들의 기동/정지 시간은 0.15초 이하로 억제되며 절삭 공구 교체는 1.1초로 완료됩니다. 관성 추정 기능에서는B축 테이블에 장착된 지그에 따라 관성을 자동으로 꺼낼 수 있습니다.
CNC 제어
일상 업무에서 사용하는 기계이기 때문에, 「사용의 용이성」 「작업의 용이성」에 집착하고 있습니다.홈 화면 디스플레이에는 프로그램, 공구 수명 등이 나열되어 필요한 정보에 원터치로 액세스할 수 있습니다. 게다가 실적 확인이나 소비 전력을 보이게 할 수 있는 「지원 앱」은 사이클 타임 단축이나 전력 삭감 등 생산성 향상을 위한 시책 입안에 도움이 됩니다.
안전 생산 실현
안전 생산 관점에서 높은 절삭 배출성, ATC 모니터링 기능, 가공 부하 모니터링 기능 등의 특징이 있습니다. 가공 불량이 발생하기 어려운 구조로 되어 있고, 비록 고장이 발생한 경우에도 조기 발견으로 이어지는 기능을 갖추고 있습니다. 공작 기계의 라인 스톱은 생산 이익에 직접 영향을 미칩니다.H550Xd1은 가동 중단 위험을 최대한 줄이기 위해 고안되었습니다.
제품 페이지
우선 그 눈으로 확인
형제 산업에서는 도쿄, 오사카, 아이치 등 각 도시에서스포츠 분석이 있습니다.최신의 기계를 실제로 보고 만질 수 있으며, 제조에 관한 고민이나 과제 등의 상담도 받고 있습니다.절삭 가공을 자동화하고 싶은 새로운 공작 기계의 도입을 검토하고 있다고 하는 기업은, 부담없이 이용해 주세요.
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문: 고바야시 유키
1988년생. 이치바시 대학 졸업 후, 식품 메이커에 입사. 영업직을 경험한 후, 2017년 프리 라이터로 전신. 기업에의 취재 기사, 통신 대기업의 온드 미디어등을 비롯해, 폭넓은 컨텐츠를 다루고 있습니다.
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편집: 주식회사 이지고
WEB 콘텐츠, 종이 매체, 동영상 등의 기획 제작을 실시하는 편집 제작 사무소입니다. 라이터 커뮤니티 「라이터 연구소」도 운영하고 있습니다.
https://eggo.jp/
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