CNC 선삭-밀링 복합 센터는 CNC 선삭 기계를 기반으로 개발된 공작 기계의 한 종류로, 보링 및 밀링 기능을 추가로 갖추고 있습니다. 선삭 베드, 선삭 스핀들, 그리고 밀링 및 보링 작업을 위한 보조 스핀들을 포함합니다. 이 기계는 주로 선삭 작업에 중점을 두고 밀링과 보링은 보조적인 기능으로 수행하기 때문에 선삭-밀링 복합 센터라는 이름이 붙었습니다.

그림 1에서 보는 바와 같이, 소형 및 중형 선삭-밀링 복합 센터는 경사진 베드와 하단에 선삭 스핀들이 있는 수평 CNC 선반과 유사한 구조를 가지고 있습니다. 선삭 스핀들은 Cs축 제어 기능을 포함하며, 테일스톡 및 선삭 센터와 같은 부속품을 장착하고 있습니다. 기계의 상부는 보조 스핀들과 자동 공구 교환 장치로 구성되어 있으며, 밀링 및 보링 머신의 구조를 채택하고 있습니다. 선삭 및 밀링 공구는 일체형 공구 홀더를 사용하며, 로봇 팔을 통해 공구 교환이 이루어집니다.

CNC turning-milling composite center
그림 1: CNC 선삭-밀링 복합재 가공 센터

터닝-밀링 복합 센터와 일반 터닝 센터의 주요 차이점은 보조 스핀들과 자동 공구 교환 장치에 있습니다. 일반 터닝 센터는 완전한 기능을 갖춘 CNC 선반과 유사하게 터릿 공구 홀더를 사용하며, 터릿 인덱싱을 통해 공구 교환이 이루어집니다. 동력 공구와 변속 시스템은 터릿 내부에 장착됩니다. 이러한 구조 덕분에 고속 교환과 우수한 공구 강성을 확보하면서 간단한 공구 교환이 가능합니다. 그러나 밀링 및 보링 작업의 경우, Y축 이동 거리가 짧고 밀링 성능이 약하며, 긴 변속 체인을 사용하는 복잡한 보조 스핀들 구동 시스템으로 인해 스핀들 회전 속도가 낮고 강성이 떨어지는 등의 한계가 있습니다. 따라서 밀링 및 보링 성능이 상대적으로 떨어집니다.

선삭-밀링 복합 가공 센터의 보조 스핀들은 일반적으로 모터 직접 연결 또는 전기 스핀들 구동 방식을 사용하여 최대 수만 RPM의 고속 회전이 가능한 간단하고 견고한 구조를 제공합니다. 또한 표준 밀링 및 보링 공구를 사용할 수 있어 기계의 밀링 및 보링 성능을 크게 향상시킵니다.

선삭-밀링 복합 센터의 보조 스핀들은 약 225°(B축)의 넓은 회전 범위를 제공하여 선삭 및 경사면 밀링 및 보링 작업 모두에서 공구 방향 조정을 가능하게 합니다. 예를 들어, 내경 또는 외경 원통형 선삭이나 단면 선삭 작업 시에는 선삭 공구를 고정하고 B축을 0° 또는 90°로 설정하여 위치 지정 및 클램핑을 수행합니다. 공작물은 주 스핀들과 함께 회전하며, X축과 Z축은 선삭 동작을 제어합니다. 회전체의 측면 또는 단면 보링 및 밀링 작업 시에는 선삭 스핀들이 C축 제어로 전환되어 CNC 회전축이 됩니다. 이때 보조 스핀들은 선삭 스핀들에 장착된 공작물에 보링, 밀링 및 드릴링 작업을 수행합니다. 5개의 좌표축(X, Y, Z, B, C)을 통해 5축 가공이 가능합니다.

이 선삭-밀링 복합 센터는 선반 가공 센터의 밀링 한계를 효과적으로 해결하고 5축 가공을 가능하게 합니다. 그러나 자동 공구 교환 장치 구조가 비교적 복잡하고, 경사진 베드 설계로 인해 Y축 이동에 제약이 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 대형 선삭-밀링 복합 센터에서는 수직형 5축 가공 센터와 유사한 컬럼 이동 구조를 채택하는 경우가 있으며, A축 회전 테이블과 스핀들 박스 스윙을 사용합니다. 이 경우 A축은 테일스톡과 센터를 갖춘 선삭 스핀들 구조를 사용하여 CNC 선반의 선삭 기능과 밀링 머신의 보링-밀링 기능을 완벽하게 통합할 수 있습니다.