1 머시닝센터
머시닝센터란 어떤 기계일까? 일본 공작기계공업회의 정의에 따르면 '공작물의 세팅을 바꾸지 않고 밀링, 드릴링, 보링, 나사 가공 등 다양한 작업을 할 수 있는 수치제어 공작기계로, 여러 종류의 다양한 공구를 자동으로 작업 위치로 가져오는 장치를 갖춘 것, 또는 적어도 두 면 이상을 가공할 수 있는 구조로, 공구의 신속한 교환 기능을 갖춘 기계'라고 정의하고 있다. 즉, 기본적으로 공구 회전형 공작기계로 다종의 공구를 자동으로 교환하면서 다종의 가공을 하는 것이다.머시닝센터(Machining Center)의 이름이 길기 때문에 영어 머리글자를 따서 MC로 표기하는 경우가 많다.
또한 머시닝센터는 그 구조에 따라 '수평형', '수직형' 등의 종류로 나뉜다.
수평형은 주축이 수평방향으로 설치되어 있고, 공작물을 로터리 테이블에 고정하여 한 번의 설치로 여러 면의 가공이 가능하다.
수직형은 주축이 수직 방향으로 설치되어 있다. 공작물 상면 가공이 많은 공작물, 예를 들어 금형 가공에 적합하다.
주축 방향에 대해서는 이 외에도 수직, 수평을 모두 갖춘 것, 또는 하나의 주축이 선회하여 수직, 수평으로 변화하는 것도 있다.
2 구성요소
머시닝 센터는 어떤 구성 요소로 구성되어 있을까? 다음은 대표적인 수평형 머시닝 센터의 각 부분의 명칭을 나타낸 것이다. 실제로는 다양한 종류가 있으므로, 어디까지나 하나의 예라고 생각하면 된다.- NC 장치: 읽어들인 NC 데이터를 연산하여 공작기계에 지령을 내리는 장치
- 공구 매거진 : 사용하는 공구를 수용하는 장치
- 중간 암: 공구 매거진에서 공구를 꺼내는 장치
- ATC 암: 스핀들과 중간 암 사이에서 공구를 교환하는 장치
- 스핀들 : 공구를 장착하고 회전 운동을 부여하는 장치
- 팔레트 : 공작물을 올려놓고 고정하는 장치
- 테이블 : 공작물을 고정하고 X, Y, Z축 또는 Z축 방향으로 이동시키는 장치. 수평형에서는 팔레트를 통해 공작물을 고정하는 경우가 많다.
- 컬럼: 주축 헤드를 상하로 이동시키기 위한 가이드(Y축)가 있는 구조물인 경우가 많다.
- 베드 : 전체를 여기에 장착하여 일체화함으로써 필요한 정밀도를 유지하는 구조물
- 절삭유 탱크 : 절삭유제를 넣는 탱크
- APC 장치 : 자동 팔레트 교환 장치
또한, ATC 방식에는 다양한 종류가 있으며, 중간 암이 없는 것, ATC 암이 없는 것도 있다.
그림 수평머시닝센터
3 스핀들헤드
스핀들헤드는 어떤 구조로 되어 있을까? 어떤 베어링이 사용되고 있을까? 머시닝 센터의 스핀들헤드는 사용되는 베어링, 구동 방식, 장착하는 공구 규격과 그 크기(번호)에 따라 분류된다. 주축샤프트 자체는 직경 수십 mm에서 수백 mm, 길이 수백 mm의 매우 정밀하게 가공된 샤프트이다.그림은 스핀들헤드의 예를 보여준다. 이것은 전면 베어링에 앵귤러 콘택트 볼 베어링을, 후면 베어링에 롤러 베어링을 사용하고 있다. 빌트인 모터 구동으로 고속 회전 사양이며, BT40번 공구를 장착하는 데 필요한 테이퍼 홀, 클램핑 장치를 갖추고 있다.
머시닝센터 주축에 사용되는 베어링에는 표와 같은 종류가 있다. 구름 베어링은 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 많지만, 롤러 베어링, 테이퍼 롤러 베어링 등도 사용된다. 모두 공작기계 주축용으로 고정밀도로 제작된 것으로, 조립 시 적절한 예압을 가할 수 있는 형식이다. 그 중에서도 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 고속 회전에 적합하며, 전동체의 재질을 세라믹으로 한 것도 있다.
구름베어링은 어떤 형태로든 윤활이 필요하며, 고속 회전 용도에서는 강제로 냉각할 필요가 있다.
정압 베어링은 유체정압과 공기정압이 있다. 구름 베어링에 비해 회전 정밀도가 높기 때문에 특히 정밀도가 요구되는 경우에 사용된다. 공기정압의 경우, 부하 용량과 강성이 상대적으로 작지만 발열이 적기 때문에 소구경 공구의 고속 회전용으로 사용된다. 그림은 각 베어링의 단면 구조를 나타낸다.
그림 스핀들헤드
| 베어링 | 구름베어링 | 앵귤러 콘택트 볼 베어링 | 스틸 볼 |
| 세라믹 볼 | |||
롤러 베어링 | |||
테이퍼 롤러 베어링 | |||
| 정압 베어링 | 유정압 | ||
공기정압 |
참고문헌 nikkan.co.jp