심공 드릴 CNC 장비의 관리 및 수리 기술에 관한 경험과 실무

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1. 수치제어 장비의 관리
1) 수치제어 장비의 관리 방식
수치제어 장비의 사용 상황은 기업의 생산 효율과 경제적 이익에 직접적인 영향을 미칩니다. 또한, 관리 방식이 수치제어 장비의 활용 방식을 결정하기 때문에, 수치제어 장비의 관리는 매우 중요합니다.수치제어 장비가 도입된 초기에는 장비의 수가 적고 종류도 단일했으며, 1~2개의 기관에 집중되어 있었습니다. 그래서 각 관련 기관들은 수치제어 장비의 관리, 사용, 유지보수를 통합한 폐쇄적인 관리 체계를 자체적으로 구축하였습니다. 생산이 발전함에 따라, 점점 더 많은 장비들이 수치제어 기술을 활용하게 되었습니다. 그로 인해 수치제어 장비들을 한 곳에 집중시키기가 어려워졌으며, 많은 생산 공장들에도 수치제어 장비들이 설치되고 있습니다.따라서 위에서 언급한 관리 방식은 적용하기 어렵습니다.만약 위와 같은 방식을 채택한다면, 각 기관마다 수리를 담당할 조직과 인력을 마련해야 하므로, 인력, 물력, 재력의 엄청난 낭비가 발생할 것입니다. 게다가 현실적인 여건상 그런 것도 불가능합니다.따라서 우리는 현재, CNC 장비의 사용 및 CNC 가공 공정은 작업장에서 담당하고, 관리와 유지보수는 기계부에서 담당하는 현대적인 관리 방식을 채택하고 있습니다.2. CNC 장비의 기본 관리와 기술 관리는 기업에 있어 매우 중요합니다. CNC 머시닝센터를 보유하는 것은 기업의 실력을 나타내는 지표이며, CNC 장비를 최대한 활용하는 것은 기업의 이익에 크게 도움이 됩니다.기업은 장비의 활용률과 최적의 성능에만 주목해서는 안 되며, 장비의 점검 및 수리에도 힘을 써야 합니다. 장비는 기업의 생산 활동에서 ‘선구자’와 같은 역할을 하며, CNC 장비가 장기간 정상적으로 작동할 수 있는지를 결정하는 핵심 요소입니다.장비의 기술적 상태를 양호하게 유지하여 그 효용성을 최대한 발휘시키기 위해, 장비의 기본 관리와 기술 관리 측면에서 우리는 다음과 같은 사항들에 중점을 두었습니다: ① 수리 체계를 보완하기 위해 CNC 장비 전담 수리실을 설치하여, 공장 내 모든 CNC 장비의 관리 및 수리 업무를 담당하도록 했습니다.그들은 풍부한 경험을 가진 베테랑 기술자들과, 뛰어난 전문 지식과 책임감을 갖추고 있으며 실제 작업 능력도 우수한 기계 및 전기 엔지니어들로 구성되어 있습니다.장비 사용 단위는 수치제어 장비 정비원을 두어, 해당 단위의 수치제어 장비에 대한 일상적인 유지보수 업무를 전담하도록 합니다.②수치제어 공작기계의 특성에 맞춰, 점차적으로 적절한 관리 체계를 마련해야 합니다. 예를 들어, 수치제어 장비의 관리 방침, 안전한 작동 절차, 사용 규정, 유지보수 체계, 기술 관리 방법, 전기 및 기계 부품의 유지보수 절차 등이 있습니다. 이러한 조치를 통해 장비 관리가 더욱 체계적이고 표준화될 수 있습니다.③완벽한 점검 기록을 만들어야 합니다. CNC 장비의 유지보수 기록과 교대 근무 기록을 작성하여, 장비의 운영 상황과 고장 발생 현황을 상세히 기록해 두어야 합니다. 특히 장비가 고장 난 시간, 위치, 원인, 해결 방법 및 해결 과정 등을 자세히 기록하고 보관해 두면, 향후 장비를 운영하거나 수리할 때 참고할 수 있습니다.④기초 관리 정보베이스를 구축하고, CNC 장비에 대한 정보베이스도 만듭니다. CNC 장비의 기본적인 특성들을 상세히 기록하여, 향후 CNC 장비의 관리, 활용, 제품 가공, 장비 조정 및 수리를 위한 참고 자료로 활용할 수 있도록 합니다.⑤신규 장비의 품질을 보장하기 위해, 우리는 수치제어 장비의 검수를 강화했습니다. 특히 장비의 검수 과정에서는 엄격한 기준을 마련하여, 계약서, 기술 협약, 국내외 관련 표준 및 검수 지침에 명시된 항목들을 하나하나 철저히 점검합니다.검수 내용에는 다음이 포함됩니다: 출하 시 사전 점검(제조 공장에서의 조립 품질 검사), 장비 개봉 전 포장 상태 확인, 개봉 후 부품의 외관 및 수량 검사, 그리고 함께 제공되는 각종 자료, 사용 설명서, 수리 설명서, 부속품 설명서, 시스템 소프트웨어 및 설명서 등을 철저히 확인하여 안전하게 보관하는 것입니다. 특히 시스템 소프트웨어의 경우 반드시 백업을 해두어야 합니다.이렇게 하면 향후 장비의 추가 기능 개발과 공작기계의 점검 및 수리가 용이해집니다.공작기계의 조정이 완료된 후, 예비용으로 RS232 인터페이스를 활용해 공작기계의 파라미터에 대한 데이터를 전송합니다.공작기계 파일(파라미터)이 손실되는 것을 방지하기 위함입니다.설치 및 조정 후에는 다음 항목들을 검사해야 합니다: 기하학적 정밀도, 위치 결정 정밀도 및 반복 위치 결정 정밀도, CNC 기능, 안전성과 소음, 가공 표준 부품, 구매자가 지정한 제품 및 가공물, 공작기계의 절삭 능력, 공작기계의 신뢰성 등.검수 시 품질에 대한 클레임은 사실적 근거에 기반해야 하며, 공작기계의 중요한 성능과 정밀도에 관한 지표들은 엄격하게 검토하여 철저히 확인해야 합니다.예를 들어, 저희 공장에서 독일제 가공센터를 구입했는데, 정밀도를 검사해보니 5개의 좌표의 위치 정밀도가 모두 기준을 초과하고 있었습니다. 머시닝센터의 NC 시스템 프로그램을 확인해보니, 해당 기계는 출하될 때 위치 정밀도 오차 보정이 이루어지지 않은 상태였습니다. 사실이 이러하자 제조업체는 부인할 수 없었으며, 결국 그들은 두 차례에 걸쳐 사람을 보내서야 좌표의 정밀도를 규정된 기준에 맞게 조정하고 보정해 주었습니다.⑥수리 인력 양성을 강화해야 합니다. CNC 장비는 기계, 전기, 유체(가스), 광학 기술이 결합된 고도의 기술 제품으로, 기술적 복잡성이 높아 조작 및 수리가 매우 어렵습니다.따라서, 장비의 수리를 원활하게 진행하기 위해서는 고품질의 수리팀을 구축해야 합니다.우리는 다양한 방식으로 교육을 실시합니다. 첫째, 장비의 설치 및 조정 과정을 활용하여 제조업체가 직접 작업자, 유지보수 담당자, 프로그래머들에게 현장에서 교육을 제공합니다. 둘째, 외부로 나가서 학습하거나, 외부 전문가를 초청하여 교육을 받거나, 실제 현장을 방문하여 경험을 쌓습니다. 셋째, 내부적으로 교육 과정을 마련하여 장비의 조작 기술과 유지보수 기술을 빠르게 익힐 수 있도록 합니다.⑦수치제어 장비의 협력 네트워크를 구축하는 것은, 수치제어 장비들이 서로 매우 다르기 때문에 그 하드웨어와 소프트웨어도 각기 다릅니다. 이로 인해 수리 작업에 많은 어려움이 생깁니다.이를 위해, 우리는 동일한 유형의 CNC 장비를 사용하는 기관들과 우호적인 관계를 맺고 있습니다. 관리 및 유지보수에 관한 경험을 자주 공유하며 정보를 교환함으로써, CNC 머신의 효과적인 활용에 기여하고 있습니다.둘, 수치제어 장비의 예방적 유지보수
말 그대로 예방적 유지보수란, 장비에 고장을 일으킬 가능성이 있거나 고장이 발생했을 때 해결하기 어려운 요인들을 고장이 나기 전에 미리 제거해두는 것을 의미합니다.일반적으로 다음을 포함해야 합니다: 장비의 선정, 장비의 올바른 사용, 그리고 운영 중의 순회 점검.①유지보수 관점에서 볼 때, CNC 장비를 선정할 때는 장비의 사용 가능성과 관련된 파라미터들 외에도, 유지보수와 관련된 파라미터들도 고려되어야 합니다. 여기에는 장비의 선진성, 신뢰성, 그리고 유지보수 용이성과 같은 기술적 지표들이 포함됩니다.선진성이란 장비가 시대의 발전 수준에 부합하는 기술적 특성을 갖추고 있어야 한다는 것을 의미합니다. 신뢰성이란 장비의 평균 무고장 시간이나 평균 고장률을 말하며, 특히 제어 시스템이 **공신력 있는 기관의 품질 검사를 통과했는지 여부도 중요합니다. 수리 용이성이란 장비가 쉽게 수리될 수 있는지, 필요한 부품을 쉽게 구할 수 있는지, 다양한 수리에 필요한 기술 자료가 충분한지, 양질의 애프터서비스가 제공되는지, 그리고 장비의 성능 대비 가격이 합리적인지 등을 의미합니다.여기서는 특히 도면 자료의 완전성, 백업 시스템 디스크, PLC 프로그램 소프트웨어, 시스템 전송 소프트웨어, 전송 수단, 조작 명령어 등이 반드시 갖춰져 있어야 합니다. 어느 하나라도 빠질 수 없습니다.사용자를 위한 기술 교육은 형식적으로 진행되어서는 안 되며, 이러한 사항들은 반드시 주문 계약서에 명시되고 철저하게 이행되어야 합니다. 그렇지 않으면 향후 업무에 문제가 생길 수 있습니다.또한, 특별한 상황이 아니라면 가능한 한 같은 회사의 동일한 시리즈의 CNC 시스템을 선택하는 것이 좋습니다. 그렇게 하면 부품, 도면, 자료 등도 편리해집니다.프로그래밍과 조작 모두 장점이 있으며, 동시에 장비의 관리와 수리에도 도움이 됩니다.②장비의 올바른 사용을 고수해야 합니다. CNC 장비를 올바르게 사용하는 것은 장비의 고장을 줄이고 수명을 연장하는 데 매우 중요합니다. 이는 예방적 유지보수에서도 매우 중요한 역할을 합니다.통계에 따르면, 고장의 3분의 1은 인위적인 원인으로 발생합니다. 또한, 윤활, 청소, 점검과 같은 일반적인 유지보수 작업도 모두 운영자가 수행합니다. 이를 해결하기 위해서는 장비 관리와 사용 및 유지보수에 대한 인식을 강화하고, 업무 및 기술 교육을 강화하여 운영자의 역량을 향상시켜야 합니다. 그래야만 운영자들이 기계의 성능을 신속하게 파악할 수 있으며, 장비의 작동 규칙과 유지보수 절차를 철저히 준수함으로써 장비가 적절한 상태에서 작동할 수 있습니다.③장비 운영 중 순회 점검을 철저히 실시해야 합니다. 수치제어 장비는 그 선진성, 복잡성, 지능화 수준이 높기 때문에, 일반 장비에 비해 유지보수 작업이 훨씬 복잡하고 까다롭습니다.점검 담당자는 정기적인 순회 점검을 통해, CNC 시스템의 배기팬이 제대로 작동하는지, 캐비닛과 모터에 과열이 있는지, 이상한 소리나 냄새가 나는지, 압력계의 수치가 정상인지, 각종 파이프와 연결부에 누수가 없는지, 윤활 상태가 양호한지 등을 확인해야 합니다. 이러한 방식으로 문제와 사고를 미리 예방할 수 있으며, 이상이 발견되면 즉시 해결해야 합니다. 그래야만 문제가 심각해지기 전에 미리 해결할 수 있고, 그 결과 피할 수 있는 모든 손실을 줄일 수 있습니다.삼, CNC 장비 수리 사례 1. CNC 시스템의 고장 진단 ① 시스템 자가 진단 일반적으로 CNC 시스템에는 비교적 완벽한 자가 진단 시스템이 있으며, 파나코 시스템이든 지멘스 시스템이든 전원을 켜서 초기화할 때나 작동 중에도 자체나 인터페이스에 대해 제한적인 자가 진단을 수행할 수 있다. 점검 담당자는 시스템의 자가 진단에 나타나는 각종 경보 정보에 익숙해져 있어야 합니다.설명서를 바탕으로 분석하여 고장 범위를 파악합니다. 결함이 있는 부품을 찾아내는데, 수입된 CNC 시스템의 경우 보통 보드 단위까지만 위치를 파악할 수 있습니다.②수치 제어 시스템의 소프트 고장은 제어 시스템의 시스템 소프트웨어와 PLC 프로그램을 말합니다. 일부 시스템은 이들을 EPROM에 저장하여 메인보드에 장착하고, 일부는 하드디스크에 저장됩니다.이러한 소프트웨어에 문제가 생기면 시스템 전체 또는 일부에 혼란이 발생합니다. 소프트웨어의 고장임이 확인되면, 예비 소프트웨어나 예비 EPROM을 사용하여 교체한 다음, 정해진 절차에 따라 초기화를 거친 후 테스트 운영을 해야 합니다.이런 종류의 오류는 백업 파일이 있으면 대체로 쉽게 복구할 수 있습니다.그 어려움은 백업 소프트웨어가 불완전하거나 전용 전송 장비가 없거나, 제조업체의 운영 방식에 암호 보안 설정이 있는 등의 요인으로 인해 복구할 수 없게 되는 것입니다.③PLC 프로그램을 활용하여 공작기계와 CNC 시스템 간의 인터페이스 오류를 진단합니다. 현재 대부분의 CNC 제어 시스템에는 PLC 컨트롤러가 내장되어 있으며, 이는 대체로 내장형 PLC 컨트롤 방식입니다.점검 담당자는 트레이스 다이어그램을 바탕으로 공작기계의 제어 전기 부품들을 분석해야 하며, CRT를 통해 CNC 시스템의 I/O 상태를 직관적으로 확인할 수 있습니다.PLC 프로그램의 논리 분석을 통해 문제가 있는 부위를 쉽게 확인할 수 있습니다.예를 들어 FANUC One OT 시스템의 자가 진단 페이지, FANUC One 7M 시스템의 T 명령어 등이 있습니다.2. 고장 해결 단계 ①: 작업자에게 고장 발생 원인을 묻기
고장이 발생하면, 수리 담당자는 성급하게 조치를 취하기보다 먼저 고장이 발생한 시점에 기계가 어떤 작동 상태에 있었는지, 어떤 증상이 나타났는지, 그로 인해 어떤 결과가 생겼는지, 그리고 오작동 때문인지 등을 자세히 물어보아야 합니다.과거의 장애가 다시 발생할 수 있는지 등.②표면 및 기본 전원 공급 검사는 테이프 기계의 기계적 걸림, 모터 고장, 퓨즈 단선 등과 같이 장비에 이상 현상이 있는지 주로 확인합니다.먼저 AC/DC 전원이 정상인지 확인하여, 고장 범위를 가능한 한 좁힙니다.③도면을 분석하여 고장 부위를 파악합니다. 도면의 PLC 라더 다이어그램을 분석함으로써, 고장이 기계적인 문제인지, 전기적인 문제인지, 유압적인 문제인지, 아니면 공압적인 문제인지를 확인할 수 있습니다.④사고방식을 넓혀야 합니다. 경험에 근거해 분석할 때는 반드시 사고방식을 확장해야 하며, 수리 설명서에 나와 있는 범위에만 얽매여서는 안 됩니다. 수리 자료는 단지 하나의 방향만을 제시할 뿐이며, 때로는 그 한계가 매우 큽니다.저희 공장에 있는 FANUC OTC형 CNC 선반의 경우, 기기를 켜면 CRT에 화면이 나타나지 않고, 전원 모듈의 경보등이 켜집니다. 수리 설명서에 따르면, CRT와 I/O 인터페이스가 공유하는 24EDC 전원에서, 정극과 직류 접지 사이의 저항값이 1~2Ω에 불과한 반면, 동일한 종류의 장비에서는 155Ω의 저항값이 필요합니다. 자료에 따르면 이러한 문제는 대개 메인보드에 원인이 있어서, 반드시 제조사에 가져가서 수리해야 합니다. 하지만 저희는 다른 방법을 시도해 보았습니다. 먼저 M18 케이블 플러그를 뽑아보았지만 문제는 여전했습니다. 그 다음 C-SL4 플러그를 뽑아보니 단락 현상이 있었습니다. 이를 해결한 후에야 선반이 정상적으로 작동하게 되었습니다.3. 고장 해결 사례 ① 당사의 XH716 CNC 가공 센터는 FANUC-OM 시스템을 사용하고 있습니다. 어느 날 408번 오류가 발생했습니다. 조사 결과, 이는 서보 시스템의 오류였으며, 피드백 정보에 문제가 있다는 의미였습니다. 케이블 신호선은 정상적이었지만, 펄스 엔코더에 연결된 +5V 전원이 공급되지 않았습니다. 서보 시스템 자체의 +5V 전원은 정상이었기 때문에, 케이블 플러그와 서보 시스템의 케이블 소켓 사이의 접촉이 원활하지 않은 것으로 추정되었습니다. 이 문제를 해결한 후, 기계는 다시 정상적으로 작동하게 되었습니다.이 공작기계는 가공 중에 자주 과부하 경보가 발생하는데, 경보 번호는 434입니다. 그 증상은 축 모터의 전류가 과도하게 증가하여 모터가 과열되는 것이며, 약 40분 정도 기계를 멈추면 경보가 사라집니다. 그러다 다시 작동을 시작하면 또다시 같은 종류의 경보가 발생합니다.점검 및 분석 결과, 전기 서보 시스템에는 이상이 없는 것으로 보이며, 부하가 과도하여 제대로 작동하지 못하는 것으로 추정됩니다.전기 고장이 더 이상 발생하지 않도록 구분하기 위함입니다.이로 인해 기계식 스레드나 움직이는 부분이 너무 조여져 있어 발생한 것으로 확인되었습니다.조정용 축 스크루의 방산 너트를 조정해도 효과가 미미했으나, 이후 축 가이드의 슬라이딩 부품을 조정한 결과 기계의 부하가 현저히 줄어들어 해당 고장이 해결되었습니다.②FAUNC 17M 수치제어 4축 밀링머신은 시동 후 05, 07 오류가 발생했습니다. 추가적으로 B축의 위치가 정상 범위를 벗어나는 것을 확인했으며, 원인은 위치 피드백 부분에 문제가 있기 때문이었습니다. 7M의 내부 위치 제어 보드를 점검한 결과, 하나의 집적 필터가 단선된 상태였으며, 이로 인해 피드백 정보가 전달되지 않았습니다. 다른 필터로 교체한 후에야 머신이 정상적으로 작동하게 되었습니다.③저희 공장에서 CNC 선반 C6140A를 직접 개조했는데, 시스템은 대만산 HUST입니다. 기계를 켠 후에 원점을 찾을 수 없습니다.분석 결과, 리셋 원리는 다음과 같습니다. 리셋 과정에서 제로 위치 스위치가 작동하면 속도가 줄어들고, 반대 방향으로 이동합니다. 그 후 펄스 엔코더의 제로 펄스를 찾은 후에는 멈춰야 합니다. 앞서의 동작들은 모두 정상적이었지만, 속도를 줄여서 되돌아갈 때 제로점을 찾을 수 없었습니다. 아마도 펄스 엔코더의 제로 펄스가 없거나 해당 신호선이 끊어진 것으로 보입니다. 그래서 다른 펄스 엔코더를 사용하자, 기계는 다시 정상적으로 작동하게 되었습니다.④SAJO HMC 630-P형 수평형 가공센터로, CNC 시스템은 지멘스 840C입니다. 처음에 기계를 켜자 B축이 움직이지 않았습니다. 점검한 결과, B축의 솔레노이드 밸브는 정상적으로 작동했지만, PLC에서는 B축이 이완되지 않았다고 표시되었습니다.압력 스위치에 문제가 있는 것으로 판단하여 분해한 뒤 검사해보니, 해당 스위치의 접점이 손상되어 있었습니다. 새로운 압력 스위치로 교체하자 그 결함이 해결되었습니다.넷, 수치제어 장비의 관리 및 유지보수에 관한 몇 가지 경험
1. 수치제어 장비는 고정밀 기계 가공 장비로서, 기계, 전자, 컴퓨터 등 여러 학문 분야가 결합된 장비입니다. 따라서 수치제어 장비에 대한 전문적인 관리가 점점 더 중요해지고 있습니다. 현재 수치제어 장비의 주요 문제점은 관리, 유지보수, 그리고 성능 향상으로 요약할 수 있습니다.즉, 과학적인 관리 방법을 도입하여 CNC 장비의 성능을 최대한 발휘시켜야 합니다. 또한, 유지보수 인력을 강화하고, 기계, 전기, 동력, 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 등에 대한 전문 지식을 갖춘 유지보수 팀을 구성해야 합니다. 유지보수 인력의 이론적·기술적 수준을 향상시키는 것은 물론, 오류를 판단하고 해결하는 능력도 향상시켜야 합니다. 동시에, 조작 및 프로그래밍을 담당하는 인력의 기술 수준도 향상시켜야 합니다.2. CNC 장비의 수리는 사실 매우 복잡하고 기술적으로도 높은 수준을 요구하는 작업입니다. CNC 장비는 일반적인 장비와는 상당한 차이가 있기 때문에, 수리를 담당하는 사람의 기술 수준도 매우 높아야 합니다. 전기 시스템에 대한 지식뿐만 아니라, 기계, 유압, 광학 등 다양한 분야에 대한 지식도 필요합니다. CNC 장비는 기계와 전자가 결합된 복합체이기 때문입니다. 예를 들어, CNC 프로파일링 헤드에는 센서와 A/D 변환 기능뿐만 아니라 기계적 이동 장치도 포함되어 있습니다. 따라서 폭넓은 지식이 있어야만 이러한 작업을 제대로 수행할 수 있습니다. 성실함, 주의력, 용기, 책임감, 그리고 뛰어난 기술력이 가장 기본적인 요구사항입니다.수치제어 관리는 매우 포괄적인 종합 공학 분야로, 첨단 장비는 물론 우수한 장비 유지보수, 그리고 과학적인 장비 관리도 필요합니다.오랜 세월에 걸쳐, 당사의 수치제어 장비의 특성과 작업 경험을 바탕으로, 우리는 수치제어 장비를 위한 새로운 관리 방식을 더욱 모색하여 과학 연구 및 생산에 보다 효과적으로 기여하도록 하겠습니다.