NX CAM turbomachinery Milling (Korean) - Siemens PLM Software
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Product Review<br />
Dr. Charles Clarke<br />
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> 터보기계장비 밀링 제품 검토<br />
시장 성장 요인 ................................................................................................. 3<br />
기존의 전문 응용 프로그램 .............................................................................. 3<br />
유연성을 갖춘 차세대 소프트웨어 ................................................................... 4<br />
블리스크 및 임펠러를 위한 특수 작업 ....................................................... 5<br />
제어 황삭 ............................................................................................ 5<br />
패턴 선택의 유연성 ............................................................................. 6<br />
잔삭 밀링 ............................................................................................ 6<br />
공구 축 제어 ........................................................................................ 7<br />
품질이 좋지 않은 3D 지오메트리 사용 ...................................................... 7<br />
전체 CAD-<strong>CAM</strong> 솔루션의 가치 ................................................................. 8<br />
결론 .................................................................................................................. 8
Product Review<br />
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> TURBOMACHINERY MILLING<br />
소개<br />
CAD/<strong>CAM</strong> 기술은 한때 고급 기술로 여겨지던 기능이며 이제는 일반적으로<br />
사용되는 수준으로 발전했습니다. 그러나 진보한 기술을 가진 소프트웨어<br />
공급업체는 한층 전문적인 영역으로 진출하여 고객에게 수준 높은 가치를<br />
제공할 수 있게 되었습니다. 그 결과물이 바로 새로운 CAD/<strong>CAM</strong> 확장 응용<br />
프로그램으로서, 높은 정밀도와 성능으로 특정 산업의 특정 요구 사항을<br />
해결하는 추가 기능입니다. 이 추가 기능 응용 프로그램을 사용하면 표준<br />
회사 시스템 밖에서 작동하는 독립형 전문 응용 프로그램을 사용해야 하는<br />
필요성이 줄어듭니다.<br />
이 문서에서는 이 새로운 고급 응용 프로그램의 예와 함께, <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong>이<br />
<strong>NX</strong>7의 부품 가공 솔루션 라인업에 소개한 <strong>NX</strong> 터보기계장비 밀링 모듈을<br />
살펴 보겠습니다.<br />
새로운 소프트웨어는 주요 고객과 긴밀한 관계를 유지하며 개발되었습니다.<br />
그 대상은 <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong>이 일반 CAD/<strong>CAM</strong> 분야에서 Pratt and Whitney,<br />
GE Aircraft Engines, Rolls-Royce 및 여러 메이저급 항공기 및 발전용 엔진<br />
제조업체는 물론 <strong>Siemens</strong>의 중요한 고객인 공급업체와 더불어 주도하는<br />
시장입니다. <strong>Siemens</strong> Power Generation과 같은 사내 사업부 역시 소프트웨어의<br />
중요한 사용자입니다.<br />
Charles Clarke 박사<br />
Charles Clarke 는 CAD/<strong>CAM</strong>/CAE 및 <strong>PLM</strong> 과 관련 분야의 뛰어난 컨설턴트이자<br />
저자일 뿐 아니라, 엔지니어링, CAD/<strong>CAM</strong> 산업에서 구축한 배경과 유수한<br />
기업에서 이러한 시스템을 계획하고 구현하며 쌓은 직접적 경험을 토대로<br />
제품 평가와 검토에 있어 탁월한 전문성을 갖추고 있습니다. Clarke 박사는<br />
영국을 비롯한 여러 나라에서 다양한 산업 매거진에 정기 기고자로 활동<br />
중입니다.<br />
2 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> TURBOMACHINERY MILLING<br />
Product Review<br />
시장 성장 요인<br />
최신 터빈 시스템은 발전에서 항공기 추진에 이르는 다양한 응용 분야에 높은<br />
효율성을 제공하므로 터빈 엔진의 주요 요소인 다중 블레이드 부품 수요가<br />
지속적으로 증가하고 있는 것입니다.<br />
최근 10년 동안의 발전은 나중에 비교적 복잡한 허브로 연결되는 별도의<br />
블레이드 세트 어셈블리가 아니라 단일 부품으로 제작되는 항공기 엔진 터빈<br />
디스크(블리스크라고도 함)로의 이행입니다. 단일 부품은 대개 더 가볍기<br />
때문에 더욱 효율적입니다. 이러한 추세는 군사 부문에서 시작되어 상업적<br />
응용 분야로 확대되면서 더 큰 변화를 가져왔습니다.<br />
그러나 다중 블레이드 블리스크 또는 임펠러를 가공할 경우 이 작업에 사용되는<br />
고급 다중 축 기계 공구를 작동시키는 데 필요한 NC 프로그래밍의 수요가<br />
늘어납니다. 많은 <strong>CAM</strong> 공급업체가 5축 소프트웨어를 보여주기 위해 이러한<br />
대개 일반적인 5 축 <strong>CAM</strong><br />
소프트웨어에서는 터보기계장비<br />
부품의 쉽고 효율적인 프로그래밍을<br />
위해 특수하게 설계된 특수 작업을<br />
제공하지 않습니다.<br />
부품을 선택하지만 생산 프로그래밍에서 실제 테스트가<br />
이루어집니다. 안타깝게도 많은 경우에 표준 5축 소프트웨어는<br />
다중 축일 뿐 아니라 다목적용입니다. 대개 일반적인 5축<br />
<strong>CAM</strong> 소프트웨어에서는 터보기계장비 부품의 쉽고 효율적인<br />
프로그래밍을 위해 특수하게 설계된 특수 작업을 제공하지<br />
않습니다.<br />
기존의 전문 응용 프로그램<br />
한동안 전문 기계 공구 및 기계 공구를 사용하여 제공하거나 전문 소프트웨어<br />
공급업체에서 별도로 구입한 NC 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 더욱<br />
복잡한 터빈 블레이드, 블리스크 및 임펠러 유형 부품을 프로그래밍 및 가공하는<br />
전문적인 작업이 이루어졌습니다. 이 경우 나머지 작업과 일치하는 응용<br />
프로그램을 대신 사용하기 때문에 적어도 소프트웨어 측면에서는 여러 회사에서<br />
이상적인 시나리오가 아닙니다. 여러 공급업체와 거래하고 데이터 전송이나<br />
변환을 처리해야 한다는 점 외에도 데이터 관리 문제와 리비전 제어 문제가<br />
남습니다. 규모가 큰 회사에서는 효율적인 데이터 관리 비용 외에 이런 응용<br />
프로그램 중 하나가 PDM(제품 데이터 관리) 시스템 외부에 상주한다는 문제가<br />
있습니다. 뿐만 아니라 이 독특하고 전문적인 패키지는 구입 및 유지 관리 비용이<br />
무척 비쌉니다.<br />
Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke 3
Product Review<br />
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> TURBOMACHINERY MILLING<br />
유연성을 갖춘 차세대 소프트웨어<br />
최신 버전의 <strong>NX</strong>에서 <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong> <strong>Software</strong>는 터보기계장비 부품 가공에<br />
중점을 둔 <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> 소프트웨어를 위해 전문화된 확장 응용 프로그램을<br />
도입했습니다. <strong>Siemens</strong> <strong>PLM</strong>이 터보기계장비에 대해 언급할 때는 블리스크와<br />
임펠러만 언급하는 것이 아니며 프로펠러나 그 밖의 다중 블레이드 회전<br />
부품에도 응용 프로그램을 사용할 수 있습니다. 터보기계장비는 이 모든<br />
영역을 아우르는 일반적 마케팅 용어입니다.<br />
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> 터보기계장비 밀링<br />
응용 프로그램을 사용하여<br />
프로그래밍할 수 있는<br />
블리스크 모델의 예<br />
새로운 <strong>NX</strong> 터보기계장비 소프트웨어의 주 목적은 사용자로 하여금 이 복잡한<br />
프로그래밍을 가급적 쉽게 수행할 수 있도록 하는 것입니다. 시스템에서는<br />
사용자를 터보기계장비 컨텍스트에 배치하는 특수 목적의 옵션을 제공합니다.<br />
지오메트리를 선택하고, 원하는 블레이드 종류와 작업을 소프트웨어에 지정하기만<br />
하면 됩니다. 그런 다음 ‘go’ 단추를 누르면 더 이상 편집하거나 수정할 필요<br />
없이 시스템에서 전체 부품의 공구 경로에 파임과 충돌이 전혀 없는 상태가 됩니다.<br />
일반 소프트웨어의 경우 스플리터를 사용하여 두 블레이드 사이에 공구 경로를<br />
생성하는 데 여러 시간이 걸릴 수 있습니다. <strong>NX</strong> 터보기계장비 밀링을 사용하면<br />
2분 정도가 소요됩니다.<br />
제조업체마다 다른 방식으로 일을 처리하기 때문에 <strong>NX</strong> 터보기계장비 밀링을<br />
사용할 때도 가급적 유연하게 블레이드 가공 모듈을 유지해야 합니다. 블레이드가<br />
똑바른 경우 블레이드 사이에서만 가공할 수 있는 몇몇 <strong>CAM</strong> 소프트웨어 응용<br />
프로그램이 있습니다. 블레이드가 슈라우드에서 허브까지 휘어질 경우 시스템에서<br />
블레이드를 가공할 수 없습니다. <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong>에서는 이런 제한 사항이 없습니다.<br />
일부 임펠러에서는 주 임펠러 블레이드 사이에 스플리터라는 작은 블레이드가<br />
있습니다. 스플리터를 지정할 수 없는 시스템도 있으며 일반적으로 가장 강력한<br />
시스템이라도 하나의 스플리터에서 중지합니다. <strong>NX</strong>에서 스플리터를 6개까지<br />
지정할 수 있습니다.<br />
4 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> TURBOMACHINERY MILLING<br />
Product Review<br />
블리스크 및 임펠러를 위한 특수 작업<br />
새로운 <strong>NX</strong> 응용 프로그램의 등장으로 블레이드, 스플리터, 허브 등의 메뉴<br />
용어를 다루는 프로그래머가 쉽고 직관적으로 작업할 수 있도록 시스템이<br />
구축됩니다. 특정 유형의 지오메트리를 처리해야 할 경우 이 유형의 지오메트리가<br />
있는 위치만 지정해주면 나머지 작업은 시스템에서 처리합니다.<br />
주 블레이드 사이에 스플리터가 있을 경우 위치를 시스템에 지정해야 합니다.<br />
그런 다음 황삭 작업을 수행하도록 지정하고 사용하려는 공구를 지정합니다.<br />
피드 속도와 스텝 오버가 적절한지 여부와 부품에 남길 자재를 식별해야 합니다.<br />
지정 프로세스가 1, 2분 가량 소요되고, 계속해서 공구 경로를 계산하도록<br />
소프트웨어에 지정합니다. 처리 시간이 다시 1, 2분 정도 소요되고 공구 경로가<br />
결정됩니다.<br />
제어 황삭<br />
예를 들어, 황삭을 수행할 때 공구 경로 작업에서 절삭할 양을 제한하여 한 번의<br />
작업에서 상위 50%의 블레이드를 가공할 수 있습니다. 임펠러 블레이드는<br />
길이가 길어 블레이드 끝에 접근할 때 캔틸레버가 길어야 효율적이며, 가공할<br />
때 블레이드에 심한 변형이 발생할 수 있습니다. 이 작업을 수행하는 동안 가급적<br />
많은 원소재로 블레이드가 강화된 경우 가공으로 인한 변형은 최소화됩니다.<br />
대개 사용자는 상위 50%를 황삭하고 상위 40%를 정삭합니다. 그런 다음<br />
황삭 공구 경로의 예<br />
계속해서 아래쪽 50%를 황삭하고 나머지 60%를 정삭합니다. 단단한 티타늄<br />
합금을 처리할 때는 두 가지 깊이로 가공하는 것이 일반적이므로 두 가지 황삭<br />
깊이와 두 가지 정삭 깊이가 있습니다.<br />
Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke 5
Product Review<br />
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> TURBOMACHINERY MILLING<br />
패턴 선택의 유연성<br />
쉽고 단순한 NC 프로그래밍에서는 자동화가 관건이지만 원하는 방식으로<br />
작업하려면 유연성이 필요합니다. <strong>NX</strong>에서는 필요에 따라 다양한 옵션에<br />
액세스할 수 있습니다. 가령 <strong>NX</strong>에서는 자동으로 선행 및 후행 블레이드 에지를<br />
찾지만 그 후에 이 위치를 조정하여 원하는 경로를 구할 수 있습니다. 가공<br />
패턴을 시작하기 위해 사용할 모서리를 지정하고, 오르막인지 지그재그인지<br />
여부, 왼쪽 블레이드에서 오른쪽 블레이드로 스텝 오버를 진행할지 여부에 따라<br />
패턴 유형을 지정하거나, 20개의 패스를 지정할 수 있습니다. 또는 0.2mm의<br />
스캘럽 높이, 6mm의 절삭 깊이, 20%의 공구 등을 지정하여 패턴 유형을 정의할<br />
수 있습니다.<br />
잔삭 밀링<br />
<strong>Siemens</strong> 응용 프로그램이 잔삭 밀링 영역에 사용되면 다른 시스템에 비해 훨씬<br />
유리하게 작업을 진행할 수 있습니다. <strong>NX</strong> 소프트웨어는 작업 부품의 활성 또는<br />
잔삭 밀링 공구 경로의 예<br />
"처리 중"인 모델을 관리하므로 시스템에서 가공된 사항과 남은 자재를 파악합니다.<br />
예를 들어, 스플리터 블레이드와 주 블레이드의 베이스 사이에 대량 절삭<br />
후 자재가 남은 경우 단추를 클릭하면 <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong>이 절삭되지 않은 이 자재를<br />
자동으로 선택할 수 있습니다. 따라서 프로그래밍 부담이 줄고 한결 효율적인<br />
가공이 실현됩니다. 처리 중인 작업 부품은 회전 부품이 선삭 및 밀링 작업을<br />
보유할 터보기계장비에서도 중요시되는 선삭 및 밀링 사이에서도 작동됩니다.<br />
6 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> TURBOMACHINERY MILLING<br />
Product Review<br />
공구 축 제어<br />
공구 축을 구속하고 공구를 리드 또는 지연시킬 정도를 지정할 수 있습니다.<br />
볼 및 엔드 밀을 사용할 때 하단 끝에 절삭 날이 없을 경우, 공구를 기울여 선행<br />
에지를 만들 수 있으므로 이 기능이 특히 중요합니다. 선행 에지와 후행 에지의<br />
리드 및 지연을 지정할 수 있으며 공구 축이 사이에 삽입됩니다. 슈라우드<br />
및 허브에 이 매개변수를 지정할 수 있으며 소프트웨어가 서로 전환하는<br />
데 필요한 증분을 삽입합니다.<br />
대부분의 곡률 변화가 선행 및 후행 에지 근처에서 발생하므로 대개 이 영역에서<br />
공구가 전환할 때 공구 축이 처집니다. 이 현상을 최소화하기 위해 블레이드의<br />
선행 또는 후행 에지에 가까운 값으로 공구 축을 수정할 수 있습니다. 20mm<br />
이내의 선행 또는 후행 에지가 패스의 나머지 부분에 대해 같은 공구 축을<br />
유지하도록 지정할 수 있습니다. 곡면 또는 공구 손상이 발생할 수 있으므로<br />
공구 축을 갑자기 변경하는 것은 바람직하지 않습니다. 때때로 공구 축을 조금만<br />
변경해도 공구의 절삭 날에 큰 변화가 올 수 있습니다. 따라서 <strong>NX</strong>는 공구 축 변경<br />
비율을 관리하는 데 도움이 됩니다. 블레이드 에지를 위한 특수한 기능은<br />
<strong>Siemens</strong>에서 계획한 항목 중 하나이며, 블레이드 및 블리스크를 위한 특수한<br />
기능을 사용하여 새 소프트웨어에서 이미 다룬 다른 작업만큼 쉽고 빠르게<br />
이 작업을 수행하게 됩니다.<br />
품질이 좋지 않은 3D 지오메트리 사용<br />
다른 <strong>CAM</strong> 시스템은 이 복잡한 부품에서 NC 프래그래밍의 기초로 사용할<br />
수 있는 3D 지오메트리의 종류에 대해 매우 특정적입니다. CAD 모델 수학의<br />
문제를 찾아 해결하는 일은 지루하고 시간이 걸리는 작업일 수 있습니다.<br />
새로운 <strong>NX</strong> 소프트웨어를 사용할 경우 프로그래밍 전에 모델에서 이 지오메트리<br />
문제를 해결할 필요가 없으므로 시간이 크게 절약됩니다. <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong>은 가져온<br />
이 지오메트리로 직접 작업하여 일반적인 수정 및 리모델링 없이 간결한 공구<br />
경로를 생성하므로 NC 프로그래밍 전 모델 준비 시간이 절약됩니다.<br />
Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke 7
Product Review<br />
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> TURBOMACHINERY MILLING<br />
전체 CAD-<strong>CAM</strong> 솔루션의 가치<br />
<strong>NX</strong> 솔루션을 사용하면 모든 요소가 공통 부품 모델로 다시 연결되는 제조<br />
엔지니어링에 사용할 수 있는 전체 응용 프로그램 제품군에 <strong>CAM</strong> 소프트웨어가<br />
포함되어 있다는 이점이 있습니다. <strong>NX</strong>를 사용할 경우 NC 프로그래머는 필요할<br />
경우 도면에서 3D 모델을 생성할 수 있게 해 주는 전체 <strong>NX</strong> CAD 도구 상자에<br />
액세스할 수 있습니다. 일관성 있는 모델 방식으로 인해 지오메트리가<br />
업데이트되면 <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> 공구 경로나 <strong>NX</strong> CMM 검사 프로그램과 같은 종속<br />
데이터도 업데이트됩니다. 똑같은 CAD 기능을 사용하여 가공 시뮬레이션에<br />
<strong>NX</strong> <strong>CAM</strong> 에서 기계 공구를<br />
사용하는 G 코드 기반<br />
시뮬레이션의 예<br />
필요한 전체 기구학을 통해 공구 및 고정 설비에서 기계 공구의 완전한 3D<br />
모델로 이어지는 프로세스를 완료하기 위해 필요한 모든 요소를 모델링할<br />
수도 있습니다.<br />
결론<br />
임펠러 유형 부품에 적용된 5축 소프트웨어의 시뮬레이션을 보여주는 <strong>CAM</strong><br />
시스템 데모 예를 보며 이 복잡한 부품을 프로그래밍하기 위해 모든 <strong>CAM</strong><br />
패키지를 사용할 수 있다고 여길 수 있습니다. 최근 5년 동안 다중 축 <strong>CAM</strong><br />
소프트웨어의 가용성이 급격히 증가했지만 데모와 별개로, 사용 가능한<br />
패키지에는 큰 차이가 있습니다. <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong>(이전의 Unigraphics <strong>CAM</strong>)과<br />
같이 일단 구축된 시스템이 터보기계장비 밀링 등의 실제 중심이 되는<br />
응용 프로그램으로 이동하면서 이 차이는 더욱 커집니다.<br />
이 새로운 버전을 통해 <strong>Siemens</strong>의 기능은 한층 개선되었습니다. 항상 더 많은<br />
기능이 추가될 가능성이 있으며 <strong>Siemens</strong>는 특수 기능이 더욱 도입될 것이라고<br />
전망합니다. 예를 들어, 오늘날 <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong>에 제공되는 표준 필렛 가공 옵션을<br />
사용하는 대신, 특수하게 설계되어 바로 사용할 수 있는 블레이드용 필렛<br />
가공을 추가할 예정입니다.<br />
전반적으로 볼 때 이미 <strong>NX</strong> <strong>CAM</strong>은 널리 입증된 포괄적인 기능을 갖춘 매우<br />
종합적인 시스템이기 때문에 이 응용 프로그램은 임펠러, 블리스크 등의 다중<br />
블레이드 부품 프로그래밍의 성과를 기대할 뿐 아니라, <strong>Siemens</strong>와 같은<br />
메이저급 CAD/<strong>CAM</strong> 공급업체가 제공하는 추가 지원 기능을 바라는 고객에게<br />
어필합니다.<br />
8 Copyright © 2010 Dr. Charles Clarke
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