EMAG의 VLC 200 GT: 최신 변속기 구성품을 가공하기 위한 기술의 결합

09/07/2020 - Markus Isgro

E-모빌리티 분야의 시장이 성장한다는 것은 오늘날 더 이상 비밀이 아닙니다. 그러므로 컨설팅 회사 Strategy Analytics의 최신 연구 결과도, 즉 ‘전기구동 차량’의 생산량이 2025년까지 세계 시장에서 25% 성장할 것이라는 예측도 놀랄만한 일은 아닙니다. 이때 잊어서는 안 될 것은 한편으로는 모든 형태의 E-모빌리티가 전기화되어 함께 포함된다는 점, 즉 연료셀 구동장치와 순수한 전기차의 하이브리드라는 점과 다른 한편으로는 시장이 상당히 이질적이라는 점입니다. 우리는 이러한 생산의 약 50%가 중국에서 이루어지고, 나머지 50%는 그 외의 국가에서 이루어진다고 생각합니다.

 

시장이 이질적이라는 것은 많은 제조사가 있고 또 그보다 더 많은 모델이 있으며, 이와 동시에 많은 구동장치 컨셉트가 있다는 것을 의미합니다. 또한 앞으로도 차량의 3/4이 고전적인 엔진으로서 컨베이어 벨트에서 움직일 것입니다. 이제 생산 기획자와 부품 공급회사의 입장이 되어 보면 좋은 조언이 무척 필요합니다. 이러한 제품의 다양성과 증가하는 생산량에 어떻게 대처할까요? 이에 대한 대답을 수년 전부터 EMAG 기계 제조사는 특히 파워트레인 분야에서 사용되는 부품을 위한 다양한 생산 솔루션을 제공하며 제시하고 있습니다.

EMAG의 VLC 시리즈에는 다음과 같은 상당히 다양한 가공 기술이 탑재되어 있습니다. 선삭, 천공, 밀링, 호빙, 연삭, 경질 및 연질 가공 - 기본적으로, 완전 생산 라인을 구축하는 데 필요한 모든 가공 기술. “VLC 공작 기계를 투입하여 저희는 변속기 부품을, 슬러그에서부터 완성된 부품에 이르기까지를 생산하기 위한 완전 공정 체인을 구축할 수 있습니다.”라고 EMAG Maschinenfabrik GmbH의 공급 및 기술 팀장 드라간 이바노비치(Dragan Ivanovic)는 설명합니다. “이때 저희 공작 기계의 통일된 구조는 즉 공작 기계의 연결을 아주 단순하게 하는, 항상 동일한 이송 높이와 통합된 픽업 자동화 시스템는 고객에게 무척 유용합니다.”

픽업 자동화 시스템은 거의 30년 전 시장에서 혁명을 일으켰던 EMAG의 공작 기계가 성공을 거두게 된 초석입니다. VLC 시리즈의 각 공작 기계에는 미가공 및 완성 부품을 위한 부품 저장소와 이 부품 저장소에서 자동으로 로딩 및 언로딩되는 주축대가 있습니다. 따라서 유휴 시간이 최소화되고 생산성이 높아집니다.

“물론 이러한 품질은 공정 체인의 마지막 단계에서 경질 가공을 하기 위해 특별히 개발한 선삭-연삭 결합 공작 기계인 저희 VLC 200 GT에도 적용됩니다.”고 이바노비치는 보충하여 설명합니다.

기어휠을가공하기위한공정의결합

2016년 소개한 VLC 200 GT은 특히 기어 휠의 가공에 초점을 두고 개발한 장비입니다. “많은 생산량과 품질에 대한 높은 요구를 고려할 때 VLC 200 GT에서 기어 휠을 가공하는 것이 이상적입니다”고 이바노비치는 설명합니다. “저희는 가공 공정을 분석한 후, 한 번의 클램핑으로 완전 경질 가공을 실현할 수 있다는 것을 확인하였습니다.” 여기서 EMAG은 경질 선삭과 연삭의 공정 결합에 방점을 찍습니다. 먼저 숄더와 구멍에 대한 경질 예비 선삭이 이루어집니다. 그 다음 기어 휠에는 수 마이크로미터의 허용 오차만 남습니다. 따라서 비용을 절반으로 줄이는 즉 공구 비용을 절감하여 전체적으로 볼 때 생산 비용을 낮추는 강옥 또는 CBN 연삭 휠을 함께 사용함으로써, 더 빨라진 사이클 타임으로 인해 공정 시간이 현저히 단축됩니다. 이와 동시에 선삭-연삭의 결합에 의해 가공 품질도 향상됩니다. 선삭 가공 후 약간만 더 연삭해야 하는 경우, 연삭 휠의 사양은 원하는 최종 품질에 맞추어 설계됩니다. VLC 200 GT를 사용하면 1.6마이크로미터 미만으로 측정된 조도 깊이 R_z의 표면 품질을 안전하게 구현할 수 있습니다.

CVT-변속기의부품을가공하기위한생산솔루션

기어 휠은 2025년 후에도 자동차 제조 분야에서 가장 많이 생산되는 부품에 속할 것이지만, 파워트레인의 전기화 차원에서 많은 구형 변속기 컨셉트도 르네상스를 겪을 것입니다. 드라겐 이바노비치는 다음과 같이 설명합니다. “저희는 CVT 변속기가 주류가 될 것으로 봅니다. 이는 특히 이 변속기의 높은 효율성에 그 원인이 있는 바, 이 변속기의 무단 변속에 의해 견인력이 중단되지 않고 공급된 에너지를 최적의 상태로 이용할 수 있으며 따라서 에너지를 더 적게 사용하게 됩니다. 하이브리드로 전환한다는 것은 전기 충전으로 주행 거리가 더 길어지고, 따라서 예를 들어 하루 종일 전기 모드로 시내를 주행할 수 있다는 것을 의미합니다.”

톱니 기어를 사용하지 않는 지능형 구조에 의해 무단 변속이 가능하고 따라서 아주 쾌적한 주행 거동이 가능합니다. 구동력이 톱니 기어 대신 두 축을 원뿔형 디스크로 둘러싼 강철 벨트나 슬랫 체인에 의해 전달됩니다. 상당히 많은 것이 이 부품의 품질에 따라 달라집니다. 그러므로 이 부품의 고정밀 경질 가공은 대부분의 경우 상이한 선삭기 및 연삭기를 사용하는 다단계 공정으로 이루어집니다. 바로 이 경질 가공에서 생산 기획자는 경화된 각 슬러그의 비용이 상당히 높기 때문에 가공 오류를 허용하지 않습니다. 이것이 바로 EMAG이 가졌던 과제입니다.

CVT 풀리-디스크를위한생산솔루션

VLC 200 GT의 작업 공간은 각 애플리케이션에 따라 유연하게 구성됩니다. 여기서는 EMAG의 내경 및 외경 연삭 스핀들, 고정형 블롤 홀더 또는 검증된 12-스테이션형 툴 터렛이 옵션 사양으로서 제공됩니다. “이 공작 기계의 유연성으로 인해 저희는 기어 휠 외에 CVT 풀리-디스크도 가공할 수 있습니다.”라고 이바노비치는 계속 설명합니다.

이를 위해 EMAG은 VLC 200 GT에 툴 터렛 외에 외경 연삭 스핀들을 장착하였습니다. 이는 또 다시 경질 선삭과 연삭이 결합된 형태입니다. “이러한 공정의 결합으로 인해 저희는 CVT 디스크의 표면을 위해 연삭 휠을 최적의 상태로 구성할 수 있는 바, 왜냐하면 필요한 품질에 도달하기 위해 다른 모든 표면과 구멍을 단지 돌리기만 하면 되기 때문입니다.”라고 이바노비치는 설명합니다. 그 결과 연삭 휠이 더 천천히 마모되고 따라서 조정 작업도 더 드물게 이루어지므로 공구 비용이 절감되고 사이클 타임이 단축됩니다. 그 외에도 특히 이를 위해 VLC 200 GT 에는 별도의, 다아이몬드로 코팅한 드레싱 스핀들이 있습니다. “이 공작 기계에는 별도의 회전하는 드레싱 시스템과 고체 전파음 센서가 장착되어 있으므로 CBN 연삭 시스템의 장점을 활용할 수 있습니다.”라고 이바노비치는 강조합니다. 지속적인 공정 안전성과 가공 품질을 위해 특히 통합된 측정 센서가 작동하고 있는 바, 이 센서에 의해 공정이 끝난 후 고정된 상태에서 부품의 직경과 길이를 점검하고, 필요하면 수정할 수 있습니다. EMAG의 개발자들은 조작 편의성과 접근성에도 특별한 가치를 부여합니다. 따라서 커다란 도어가 있어 작업 공간, 공구, 고정 수단에 쉽게 접근할 수 있으며, 따라서 빠르고 편리하게 교체할 수 있습니다. 

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