어려운 몰드 제조 업계에서 속도 관련 문제를 해결해 주는 CAM 소프트웨어
P and C Tool | 미국, 펜실베이니아주, 미드빌
맞춤형 몰드 빌더가 새로운 5축 가공 기계를 생산할 때 이 기술이 어떻게 기여할지에 대해 많은 기대가 넘쳤습니다. 효율성과 정확성 증가, 설정 단축, 부품 피처에 더 잘 액세스할 수 있다는 점은 5축 가공의 잘 알려진 장점이죠. 그러나 그것을 지원하는 좋은 CAM 소프트웨어도 필요합니다.
23년 전에 설립된 P and C Tool은 약 929m² 면적의 업무 공간에 15명의 직원을 두고 있습니다. 펜실베이니아주 미드빌 시설 이 회사는 맞춤형 플라스틱 사출 및 다이 캐스트 몰드 툴링의 디자인과 제조에 주력하고 있습니다. 또한 P and C Tool은 비상 수리, 예비 코어, 캐비티, 지그, 치공구, 2차 작업 및 복잡한 항공우주 부품을 포함하여 일반적인 계약 가공도 작업합니다. 그 가공 역량도 매우 다양하여 3과 5축 CNC 밀링, 와이어 EDM, CNC RAM EDM, CNC 터닝, 서피스 및 실린더형 그라인딩과 레이저 웰딩에 이르는 범위까지 포함합니다.
“P and C Tool은 몰드 툴링을 구축하는 더 나은 방법이 있다는 믿음, 즉, 극도로 짧은 리드 시간에 품질 좋은 공구를 제공하고 첨단 CNC 프로세스와 숙련된 공구 제작을 결합하며, 가공 시간을 최대로 하면서 오류를 최소화하는 방법이 있을 거라는 믿음으로 설립되었습니다. 이런 마음가짐으로 우리는 그 방법을 찾을 기술에 계속하여 투자하고 있습니다.”
Ed Leech, 엔지니어링 디렉터, P and C Tool.
2019년, P and C Tool은 Roeders 5축 밀링 기계를 입수하였습니다. P and C Tool이 맞춤형 디자인 몰드에 특화되어 있기 때문에, 대부분의 부품은 씰 서피스를 0.0001"만큼 미세하게 하여 공차를 마감하도록 고유하게 제작되었습니다. "우리는 많은 싱글 캐비티 몰드 공구를 다룹니다. 그 결과 대부분의 구성 요소가 딱 한 가지 종류이고 맞춤형으로 제작되고 있어 수익성에 문제가 생기고 있죠. 우리는 이를 바로잡을 방법이 하나 있고 언제나 서두르고 있습니다."라고 Leech는 말합니다. Leech의 말에 따르면, 수익을 내려면 빠듯한 배송 스케줄에 맞추고 모든 유휴 시간을 최소로 줄이기 위해 스핀들을 계속해서 실행시켜야만 했습니다.
5축 밀의 기능을 따라가는 문제는 조기에 발생했는데 이는 P and C Tool에서 20년 넘게 사용 중이었던 CAM 소프트웨어 패키지의 처리량이 부족했기 때문입니다. "부품이 프로그래밍 되는 동안 너무 많은 스핀들 다운타임이 있어서 생산 요구 사항과 보조를 맞추지 못했죠."라고 Leech는 얘기합니다. "다시 한번, 우리가 제작하는 거의 모든 것이 일회성이기 때문에 각 부품은 새 프로그램이 필요합니다."
오랫동안 한 소프트웨어 패키지를 사용하는 것이 편안했으므로 마지못해 Leech는 새로운 소프트웨어를 알아볼 필요가 있다는 결론을 내렸습니다. YouTube 비디오 시청은 Leech가 최신 제조업 기술 콘텐츠 동향을 파악하기 위한 한 가지 방법이었으며, 거기에서 처음으로 미국 매사추세츠주 보스턴에 본사를 둔 OPEN MIND Technologies의 다양한 hyperMILL® CAM 소프트웨어 비디오를 보고 CAM 시스템에 대해 자세히 알아보기로 흥미를 갖게 되었습니다.
파팅 라인 사출이 있는 싱글 캐비티 다이 캐스트 공구
속도 요구 사항 등에 대한 해답인 CAM
최종적으로 방향을 바꿔 hyperMILL®을 획득하기 전에 Leech는 여러 다양한 CAM 패키지를 평가했습니다. 그에 말에 따르면 "hyperMILL®은 시도해본 다른 어떤 것보다 훨씬 빨랐고 그래서 결정을 내리기 쉬웠습니다." 게다가 OPEN MIND의 제품 설명팀은 바로 모든 즉흥적인 프로그래밍 상황을 쉽게 다룰 수 있었던 유일한 CAM 제공 업체였습니다." 초기이지만 빠르게 증가한 기간 후에, 결과는 P and C Tool의 예상을 뛰어넘었는데 이는 hyperMILL®의 역량뿐 아니라 최대한 원활하게 전환하는 데에 OPEN MIND의 지원이 있었기 때문입니다.
OPEN MIND Technologie의 hyperMILL® 소프트웨어는 모든 것을 하나의 인터페이스로 통합한 2D, 3D, 5축 가공, 밀 터닝 및 고성능 가공 전략을 위한 모듈식의 유연한 CAM 솔루션입니다. 이 완벽한 통합으로 최신 작업 콘셉트를 사용한 빠르고 쉬운 5축 프로그래밍이 가능하며 가공 시간과 공구 마모를 줄이고 프로세스 신뢰성을 개선하여 정확한 고품질 서피스 정삭을 할 수 있게 합니다.
지능형 알고리즘은 hyperMILL®을 통해 확실하게 자동 공구 충돌을 감지하고 방지하며, 높고 경사가 심한 벽, 자유형 서피스, 깊은 캐비티와 같은 어려운 피처들을 자동으로 계산하고 쉽게 가공합니다. 지오메트리와 기계 운동학에 따라 사용자는 고정된 공구 각도를 가진 5축 가공이나 자동 인덱싱 또는 정확한 동시 가공 사이에 선택할 수 있습니다.
hyperMILL®로 전환하는 가장 중요한 측면 중 하나는 초기에 Leech가 상당히 우려했던 것이었습니다. Leech는 이전에 P and C Tool의 기계에 대한 모든 포스트 프로세서를 직접 작성했습니다. 그러나 Leech는 OPEN MIND hyperMILL®의 포스트 프로세서는 운동학적으로 완전히 제한되고 완벽하게 작동한다고 말합니다. "수정할 필요가 있을 때마다 OPEN MIND 지원팀에 전화하기만 하면 제가 바로 찾아볼 수 있는 새로운 포스트를 보내줍니다. 그러면 우리는 포스트 프로세서 개발 과정을 몇 주를 절약할 수 있죠."라고 Leech는 얘기합니다.
CAM의 다양한 장점
hyperMILL®로 변환하고 나서 P and C Tool은 다양한 이익을 얻었으며 그 모든 것이 5축 기계를 계속해서 작동시키면서 속도 및 품질 요구 사항을 충족합니다. 공구경로 계산 및 포스트 프로세싱 시간은 이전 소프트웨어보다 2배에서 3배 빨라졌습니다. Leech는 "그리고 단순히 더 빨라진 것 외에도 복잡한 공구경로 계산을 오래 기다리지 않아도 되기 때문에 여러 창의적인 방법의 더 큰 실험이나 시험을 할 수 있게 합니다."라고 언급했습니다. P and C Tool은 프로그래밍 프로세스를 교착 상태에 빠뜨리지 않고 새로운 것이나 대체 솔루션을 시도해 볼 수 있습니다. 게다가 공구경로가 빠르게 계산될 뿐 아니라 기계에서도 빠르게 작동합니다. Leech는 경화 강철의 한 엔드 밀에서 더 작은 엔드 밀로 내려가더라도 사실상 "에어 커팅"이나 공구 파손이 없다고 말합니다. hyperMILL®은 소재를 추적하며 절삭 상태로 공구를 보관합니다.
2+2 다이 캐스트 패밀리 공구. 내부 코너가 0.0078"로 가공된 고도로 상세한 파팅 라인의 예시. 몰딩 서피스에 질감 요구 사항이 있으면 종종 가공하는 것보다 이러한 서피스를 피해 공구 경로를 유지하는 것이 더 어렵기도 합니다. hyperMILL®에서 프로그래밍할 수 있는 오프셋으로 연장 서피스 및 회피 서피스를 쉽게 추가할 수 있어 몰딩까지 차단을 완료할 수 있습니다.
이제 여러 공구경로를 동시에 작업할 수 있으며 배경에서 공구경로를 계산하는 동안 프로그래머가 한 작업에서 다른 작업으로 빠르게 건너뛸 수 있습니다. "심지어 하나의 hyperMILL® 시트로 여러 다른 파트를 열어두고 동시에 작업할 수도 있습니다."
OPEN MIND가 P and C Tool을 위해 구축한 포스트 프로세서는 아주 안전하여 Leech가 충돌 걱정 없이 파트들을 작동시킬 수 있습니다. Leech는 계속해서 기계에 새로운 파트와 프로그램을 더하고 있으며 최대 10시간까지 가공 작업을 관리하지 않아도 되어 다음 부품 프로그래밍을 포함한 다른 프로젝트를 위한 시간을 확보할 수 있습니다. Leech는 "hyperMILL®이 5축 가공의 복잡성을 고쳐서 고유한 하나의 부품이어도 생산 작업처럼 느껴지도록 했습니다."라고 말합니다.
다용도성은 P and C Tool이 높게 평가하는 hyperMILL®의 또 다른 측면입니다. 이 소프트웨어는 엄격한 레벨 기반의 스톡 진행에 매여있지 않기 때문에 하나의 프로그램 내에서 스톡, 지오메트리, 파트, 커버 서피스, 가이드 서피스를 섞어서 고를 수 있습니다.
hyperMILL®®의 트로코이드(고성능 황삭) 공구 경로의 장점을 활용하는 과정은 대단히 인상적이었습니다. Leech는 "고성능 탭을 한 번 클릭하면 이러한 공구 경로 전략이 엔드 밀을 파손하지 않고 공구를 강철 깊이 삽입하고 유지할 수 있습니다."라고 말합니다.
hyperMILL®의 공구 라이브러리는 기능에 필수적이며 빠르고 쉽게 사용할 수 있습니다. 이는 새로운 공구 추가, 이전 공구 재사용, 다른 공구 홀더 생성, 공구 길이 수정, 무한한 양의 소재와 절삭 매개변수 및 기계 설정을 위해 앞쪽에 위치해 있습니다. Leech는 "그러나 최고인 부분은 빠르고 쉬운 검색과 사용을 위해 모든 기계의 모든 공구에 대한 정확한 표현을 유지하는 점입니다."라고 얘기합니다.
탁월한 공구 경로 전략
"5축 잔삭 가공 공구 경로만으로 입장료의 가치가 있습니다." 이전 소프트웨어의 공구 경로가 이상하고 비효율적이며 불규칙한 결과를 생성하는 반면, hyperMILL®은 이전의 공구 사이즈 및 가공될 서피스가 선택되는 5축 "펜슬 가공"을 수행하고 모든 방향으로 흐르는 5축 공구 경로를 생성합니다. "hyperMILL®의 5축 잔삭 가공은 정말 빠르고 부드러워서 수동으로 5축 제어를 입력할 필요가 거의 없습니다. 심지어 더 작은 공구의 절삭을 더 큰 공구에 페더링해서 불일치하는 부분이 없게 하는 '부드러운 오버랩' 옵션도 있습니다."라고 Leech는 말합니다. Leech는 엔드 밀 사이의 0.0001" 불일치가 시각적으로는 실제보다 훨씬 더 커 보일 수 있으며 hyperMILL® 부드러운 오버랩 전략이 이런 문제를 없애는 데 도움을 준다고 지적합니다.
4+4 패밀리 공구 다른 소프트웨어에서 Ed Leech는 한쪽 끝 밀에서 다음으로 내려갈 때, 특히 작은 세부 영역과 깊은 홈에서 많은 에어 커팅을 보았습니다. 이러한 캐비티의 깊은 홈은 0.039" 토릭 엔드 밀로 황삭할 수 있으며 이전 공구 0.118 볼 엔드 밀이었음에도 사실상 에어 커팅이나 파손이 없었습니다.
Leech는 이렇게 말합니다. "hyperMILL®은 5축 프로그래밍 시간을 반 이상 줄였습니다. 이제 Roeders 기계를 따라잡았죠." "또한 공구 경로도 개선하여 절삭 시간이 더 빨라졌습니다." 스피드가 2배로 증가했기 때문에 P and C Tool은 할 수 있는 가공 작업의 유형을 늘리고 수익성을 높였으며 싱글 캐비티 공정을 계속 유지하는 동안 더 높은 캐비테이션 작업을 시작할 수도 있게 되었습니다. 추가적인 EDM과 연삭 작업의 필요성이 최소화되어 작업의 품질 또한 개선되었습니다.
싱글 캐비티, 사용자 지정 공구는 아무리 말해도 어려울 수 있습니다. 새로운 CAM 프로그램은 각각의 구성 요소에 필요하며 hyperMILL®은 P and C Tool이 프로그래밍할 때 병목 현상을 완화하는 데 도움이 되었습니다. Leech가 보고하기를 hyperMILL®을 사용한 이후로 5축 작업에 대한 처리량이 50% 증가한 것이 잘 보인다고 합니다.
갤러리
hyperMILL®의 5축 공구경로는 더 짧은 툴링 및 더 빠른 가공 시간을 이용하기 위해 모든 가공 벡터(3+2)에 적용할 수 있습니다.
hyperMILL®의 5축 잔삭 가공은 최소한의 공구 돌출로 단단하고 깊은 코너를 완전하게 가공하기 위해 자동으로 3+2방향을 생성합니다.
미니 스프루 스프레드 및 슬라이더가 있는 9 슬라이드 다이 캐스트 공구. Ed Leech는 공구경로를 변환하기 위한 hyperMILL®의 기능을 사용했기 때문에 9개의 캐비티 및 차단 영역 중 단 하나만 프로그래밍이 필요했습니다. 이를 통해 시간을 크게 절약했습니다.
싱글 캐비티 플라스틱 공구에 대한 코어 인서트 10개 세트. hyperMILL®의 5축 iso Top Milling 공구경로는 파트 방출을 돕고 광택을 제거하면서 파트 드로잉 방향으로 이러한 몰딩 서피스를 중정삭할 수 있습니다.
절삭 차단. hyperMILL®의 5축 잔삭 가공은 이러한 차단에서 프로그래밍, 절삭, 버닝 시간을 몇 시간이나 줄였습니다. 표시된 엔드 밀은 0.4mm 볼입니다. 자동 5축 옵션은 절삭 각도에 대한 사용자 입력이 전혀 없이 이러한 절삭을 완료했으며 충돌 없는 결과를 얻었습니다.
열경화성 오버 몰드 캐비티 가공 완료. hyperMILL®는 실제로 수고 없이 아름다운 서피스 중정삭을 생성합니다. hyperMILL®이 매크로라 부르는 공구경로의 진입과 종료는 극도로 원활합니다. 또한 "부드러운 오버랩" 기능을 활용하여 Z 레벨과 윤곽 절삭 사이를 변환할 때 눈에 띄는 라인이 없게 할 수 있었습니다.