09/30/2020 - Oliver Hagenlocher - Press

전기 이동성을 위한 고생산성 기술: 스크롤 프리 선삭 공정을 이용하여 회전자 축의 생산을 최적화할 수 있는 방법

자동차 산업 분야에서 변화가 일어남에 따라 새로운 부품뿐만 아니라 새로운 생산 방법도 생산 계획자에게 중요한 의미를 지닙니다. 전기 자동차에 대한 수요가 증가함에 따라 생산량도 증가하게 됩니다. 따라서 어떻게 하면 이러한 생산을 되도록 가장 효율적으로 계획할 수 있는가 하는 질문도 함께 제기됩니다.

이때 핵심적인 부품은 분명히 전기 모터 자체입니다. 이 모터의 핵심 구성품을 위해, 즉 적층 코어가 있는 회전자 축을 위해 EMAG은 속도와 품질 면에서 사실상 경쟁자가 없는, 효율성이 높은 가공 공정을 개발하였습니다.

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스크롤 프리 선삭 공정에서는 경사지게 위치한 절삭날이 회전하는 공작물을 지나며 선회합니다.

이미 얼마 전부터 회전자 축의 적층 코어를 외경 선삭하고 연삭하지 않는 제품이 있습니다. EMAG은 수직형 선반 외에 연삭기도 제조하므로 문의 시 고객 선호도 외에, 항상 각 표면 요구 사항에 따라, 연삭 또는 선삭 기술을 제공하는가를 결정하였습니다. 선삭 가공에서는 적층 코어의 건식 가공이 지니는 장점도 있습니다. 표면 요구 사항 Rz가 6,3 마이크로 미터 미만인 경우, 전통적인 종방향 선삭은 다시금 그만큼 시간이 더 소요됩니다. 그러므로 이에 EMAG에서는 스크롤 프리 선삭 기술의 실험을 시작했습니다. EMAG에서는 이 기술을 이미 오래 전부터 사용하였고 계속하여 발전시키고 있으므로, 수직형 선반의 성능과 결합할 때 드러나는 커다란 잠재력을 잘 알고 있습니다.

비틀림이 없는 표면과 빠른 이송

스크롤 프리 선삭 공정에서는 경사지게 위치한 절삭날이 회전하는 공작물을 지나며 선회합니다. 이때 절삭날의 맞물림 지점은 절삭날을 따라 연속적으로 계속 이동합니다. 그러므로 절삭 모서리 전체가 사용되어 공구의 사용 수명이 개선됩니다. 이 기술의 장점은 상당히 짧은 주기 시간입니다(연삭 또는 종방향 선삭보다 최대 10배 빠름).

스크롤 프리 선삭 공정에는 다음과 같은 다른 장점도 있습니다.

경질 가공 시 비틀림이 없는 표면 가공 가능
회전 당 더 빠른 이송에 의해 가능해지는 상당히 짧은 주기 시간
절삭 모서리 전체를 사용함에 따라 달성한, 공구의 사용 수명 개선

이러한 장점은 이제 회전자 축을 가공할 때 또는 적층 코어를 가공할 때도 사실상 드러났습니다. 이 가공 기술을 사용할 때 최고 1mm/회전의 이송 속도에서 무엇보다도 Rz가 6.3µm 미만인 표면 요구 사항이 실현된다는 것이 드러났습니다. 적층 코어가 층을 지닌 구조임으로 인해 철판의 각 두께 및 1~1.5회전 후 이송값에 따라 연삭이 중단됩니다. 따라서 칩 덩어리가 발생하지 않으므로 이송 속도가 느린 기존의 선삭 가공에서는 대개의 경우 감긴 긴 칩 덩어리가 발생합니다.

회전자 축 가공 시 비용 절감

이러한 스크롤 프리 선삭의 장점이 필연적으로 단가에도 긍정적인 영향을 끼친다는 것은 분명합니다. 왜냐하면 더 짧아진 주기 시간으로 인해 장비 비용과 공구 비용이 절감되고 더 길어진 사용 수명으로 인해 공구 교체 비용이 절감됩니다(절삭날 전체의 각 구역이 짧은 개입 시간을 가짐으로 인해).

물론 스크롤 프리 선삭에 의한 생산 공정은 까다로우며 적절한 장비 기반과 이에 대한 노하우가 필요합니다. 바로 이 부분에 적합한 종합 패키지를 EMAG은 제공합니다.

회전자 축의 4-축 가공

VT 시리즈의 수직형 4-축 샤프트 선반은 회전자 축의 생산에 이상적입니다. 최대 길이가 630mm이고 최대 직경이 200mm인 부품을 가공할 때 공작기계는 다음과 같은 자신의 특성을 최대한 발휘할 수 있습니다.

동시성: 두 면에서 동시에, 즉 4-축으로 가공 공정이 진행됩니다. 이 공작기계에는 두 개의 스테이션 툴 터렛이 장착되어 있으며, 그 각각에는 열두 개의 시트가 있으며 그 중 11개에는 선삭 공구 또는 구동형 공구가 장착될 수 있으며 나머지 한 곳은 공작물 그리퍼가 자리합니다.
자동화: 공작물 그리퍼가 공작기계의 평행 로딩 및 언로딩을 보장합니다. 한 개의 그리퍼가 새로운 미가공 부품을 클램핑 위치로 가져오는 동안, 다른 하나는 가공된 부품을 공작물 벨트 위로 이송합니다. 이를 위해 VT 시리즈 양 측에는 미가공 부품 또는 완성 부품을 수용할 수 있는 순환형 부품 저장소가 장착되어 있습니다. TrackMotion 자동화 시스템으로 매우 간단하고 저렴하게 다수의 VT 공작기계를 서로 연결할 수 있습니다.

VT 공작기계에서의 스크롤 프리 선삭

EMAG이 오랜 기간 축적한 경험을 바탕으로 스크롤 프리 선삭 기술은 이미 대량 생산에 가장 적합하게 설계되어 있습니다. 이는 많은 애플리케이션과 시험에서 획득한 지식을 바탕으로 이 기술에 맞게 완벽히 조정한, 투입된 공작기계에도 적용됩니다. 예를 들어 VT 시리즈의 선삭 리볼버는 스크롤 프리 선삭의 특수한 요구 사항에 맞추어 조정되었습니다. 이는 선회 축의 매커니즘과 매개변수 설정 및 그 제어기술적 설정에도 해당됩니다. 소프트웨어 측면에서도 아무런 문제 없이 수직형 샤프트 선삭기에 스크롤 프리 선삭 기술을 투입할 수 있습니다. 제어장치에 적절한 프로그램이 설치되어 있으므로 기존의 선삭 가공처럼 공작기계를 쉽게 설정할 수 있습니다.