CNC 선반 및 머시닝 센터
CNC 선반 공작기계는 산업 기업에서 가장 흔하게 사용되는 장비 중 하나입니다. 적용 범위가 넓고 구조가 간단하며 조작과 유지보수가 용이하다는 특징이 있습니다. 이러한 기계는 축, 디스크, 기타 부품과 같은 회전 부품의 외경, 단면, 중심 구멍, 나사산 가공 등 선삭 작업에 사용됩니다. 구조적 배치 측면에서 산업 기업에서 가장 일반적으로 사용되는 CNC 선반 공작기계는 수평형 CNC 선반과 수직형 CNC 선반이며, 그중에서도 수평형 CNC 선반이 가장 널리 사용됩니다.
인기 있는 CNC 선반 유형
중국에서 널리 사용되는 CNC 선반은 기존 선반을 개량한 간소화된 CNC 제품입니다. 이러한 선반의 주요 구성 요소, 구조, 외관 및 핵심 기술 매개변수는 기존 선반과 유사합니다. 그림 1은 소형 및 중형 수평형 널리 사용되는 CNC 선반을 보여줍니다. 이러한 유형의 공작 기계는 CNC 요구 사항을 충족하기 위해 기존 선반을 부분적으로 개선한 것에 불과하며, 베드, 헤드스톡, 테일스톡, 캐리지 및 유압, 냉각, 조명, 윤활과 같은 보조 시스템은 기존 선반과 매우 유사합니다.
일반적인 CNC 선반은 주파수 제어 모터를 사용합니다. 주파수 변환기의 저주파 출력 토크가 작기 때문에 스핀들의 저속 토크를 향상시키기 위해 기계식 기어가 여전히 필요합니다. 하지만 속도 범위는 기존 선반보다 적을 수 있습니다. 주축 구조는 비교적 간단합니다. 이러한 공작기계는 일반적으로 기존 선반에 있는 수동 터릿 대신 전동 터릿을 장착하여 자동화 및 공구 교환 기능을 향상시켰습니다. 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 유지보수가 용이합니다. 간단한 부품의 자동 가공에 적합합니다. 그러나 사용되는 CNC 시스템의 대부분이 국산이고 기본 기능만 갖추고 있어 폐루프 위치 제어가 불가능하므로, 풀 기능 CNC 선반에 비해 정밀도와 가공 효율이 떨어집니다. 따라서 고속 또는 고정밀 가공에는 적합하지 않습니다.
완전 기능 CNC 선반
완전 기능 CNC 선반은 완전한 기능을 갖춘 수입 CNC 시스템과 폐루프 위치 제어 기능을 필요로 하는 진정한 CNC 선반입니다. 고정밀 윤곽 가공이 가능합니다. 그림 2는 소형 및 중형 수평형 완전 기능 CNC 선반을 보여줍니다. 완전 기능 CNC 선반의 구조와 배치는 일반적으로 CNC 공작기계의 요구 사항에 따라 설계됩니다. 이러한 기계는 일반적으로 경사 베드 설계를 채택하고 자동 터릿은 베드 후면에 위치하며, 주축대는 베드에 고정됩니다.
다기능 CNC 선반의 스핀들 구동 시스템은 CNC 제조업체에서 제공하는 AC 스핀들 구동 시스템을 사용하여 넓은 속도 범위, 높은 저속 토크 및 높은 최고 속도를 제공합니다. 또한 스핀들은 방향 및 위치 제어와 같은 기능을 갖추고 있습니다. 고속, 고정밀 CNC 선반은 고속 스핀들 유닛 및 전기 스핀들과 같은 고급 부품을 사용하여 일반적인 CNC 선반에 비해 훨씬 높은 스핀들 속도와 정밀도를 구현합니다.
일반적으로 풀 기능 CNC 선반은 유압식 터릿을 사용하여 자동 공구 교환을 수행합니다. 유압식 터릿은 강성, 공구 용량, 인덱싱 정밀도 및 공구 교환 속도가 전동식 터릿보다 훨씬 뛰어납니다. 풀 기능 CNC 선반은 고속, 고효율, 고정밀 CNC 공작기계의 기본적인 기술적 특징을 갖추고 있습니다. 보조 시스템 또한 일반 CNC 선반보다 더욱 발전되고 완비되어 있습니다. 척, 테일스톡 및 기타 부품에는 유압식 자동 제어가 적용되는 경우가 많습니다. 또한 고압 대용량 자동 냉각 시스템, 자동 윤활 시스템 및 칩 제거 시스템이 장착되어 있습니다. 따라서 이러한 선반에는 일반적으로 완전 밀폐형 안전 가드가 필요합니다.
CNC 선반 소개
터닝 센터는 완전한 기능을 갖춘 CNC 선반을 기반으로 개발되었으며 회전 부품의 선삭, 밀링 및 홀 가공에 사용됩니다. 터닝 센터는 선삭과 밀링 기능을 모두 결합한 초기 CNC 기계 유형 중 하나이며, 수평형이 가장 일반적입니다. 그림 3에 나타낸 일반적인 터닝 센터 제품은 완전한 기능을 갖춘 CNC 선반과 외관이 유사하지만 내부 구조와 성능 면에서 상당한 차이가 있습니다. 스핀들은 C축 제어 기능을 갖추고 있으며, 터릿에는 드릴링, 보링 및 밀링 작업을 위한 라이브 툴을 장착할 수 있습니다. 공구가 수직 Y축을 따라 이동할 수 있다는 점이 터닝 센터와 완전한 기능을 갖춘 CNC 선반의 주요 차이점입니다.
C축 제어
C축 제어(스핀들 보간 또는 C축 보간이라고도 함)는 스핀들이 Z축을 중심으로 회전하는 기능입니다. 이 회전축을 C축이라고 정의합니다. 따라서 이 기능을 C축 윤곽 제어라고 합니다.
선삭 가공에서는 스핀들이 공작물을 회전시키고, 공구는 이송 방향(X축 및 Z축)으로 이동합니다. 그러나 드릴링, 보링, 밀링 가공에서는 스핀들이 공구를 회전시키고, 공작물 또는 공구 중 하나가 이송 방향으로 이동합니다. 이 두 가공 공정은 완전히 다른 가공 특성을 가지고 있습니다. 따라서 선삭 센터의 스핀들은 선삭 가공을 위해 공작물을 회전시키는 기능뿐만 아니라, 드릴링, 보링, 밀링 가공을 위해 공작물을 임의의 위치에 고정하고 클램핑할 수 있는 기능도 갖춰야 합니다. 또한, 스핀들은 X, Y, Z축과 같은 축 방향의 보간 계산에 참여하여 이송 운동을 구현하고 원통형 표면 가공을 완료해야 합니다.
라이브 툴
라이브 툴은 가공에 사용되는 특수 회전 공구입니다. 일반적인 CNC 선반에서는 그림 4에서와 같이 공작물을 회전시켜 선삭 가공을 수행합니다. 터릿에 장착된 공구는 회전하지 않으며, 회전할 필요도 없습니다. 그러나 터닝 센터에서는 회전하는 공작물의 측면과 단면을 선삭하거나 밀링, 드릴링, 보링 가공을 하기 위해 이러한 가공이 가능한 라이브 툴이 터릿에 장착되어 있어야 합니다. 이러한 라이브 툴은 서브 스핀들(두 번째 스핀들)에 의해 회전하도록 구동됩니다.
Y축 운동
회전하는 공작물의 내경, 외경 및 단면 가공 작업에는 축 방향(Z축) 및 반경 방향(X축) 이송 운동만 필요합니다. 그러나 측면 가공, 단면 가공 및 밀링 작업에는 축 방향 및 반경 방향 이송 외에도 수직 공구축 이송이 필요합니다. 따라서 터닝 센터에는 최소한 X, Y, Z축 이송축이 필요합니다. 터닝 센터의 터릿은 외관상 CNC 선반의 터릿과 유사하지만 내부 구조 및 제어 요구 사항은 상당히 다릅니다. CNC 선반의 터릿은 인덱싱 및 위치 지정 기능만 있는 반면, 터닝 센터의 터릿은 인덱싱 및 위치 지정 기능뿐만 아니라 라이브 공구 구동 시스템도 갖춰야 하므로 구조가 더 복잡합니다.