SOLIDWORKS는 최근 몇 년 동안 매년 신제품을 출시할 때마다 기능 개선 외에도 새로운 제품을 통해서 제품 개발 프로세스를 지원하고 있다. 이번 SOLIDWORKS 2018 버전을 출시하면서 어김없이 신제품이 출시되었는데, 이것이 바로 SOLIDWORKS CAM(Computer Aided Manufacturing : 컴퓨터 이용 제조)이다.

SOLIDWORKS CAM은 CAD분야에서 입지를 다져온 다쏘시스템 솔리드웍스와 1997년부터 솔리드 웍스의 최고의 솔루션 파트너로서 CAM 솔루션을 제공한 CAMWorks와의 기술제휴로 개발된 제품으로 2.5축 밀링 및 2축 터닝 솔루션이다. 이로써 SOLIDOWRKS는 컨셉 설계부터 제조에 이르는 제품 개발 프로세스 전반에 걸쳐 완벽한 솔루션을 제공하게 되었다.

더욱 주목할 사항은 SOLIDWORKS CAM Standard 버전은 SOLIDWORKS Standard, Professional, Premium의 서브스크립션(유지보수 계약)을 맺은 사용자라면 별도의 추가 비용 없이 무료로 사용할 수 있다. 이를 통해 훨씬 더 많은 사람들이 SOLIDWORKS CAM을 경험할 수 있을 것이라 기대 한다. 그럼 이제부터 SOLIDWORKS CAM의 특징에 대해서 알아보자.

규칙기반 기계가공
SOLIDWORKS CAM은 규칙 기반 기계가공을 통해 표준 전략을 자동으로 적용하여 파트 제작 소요시간과 가공 난이도를 손쉽게 파악할 수 있다. 이와 같은 자동화 덕분에 보다 빠르고 확실한 디자인 결정을 내릴 수 있고, 신입 사원도 회사의 기계 가공 프로세스를 손쉽게 이해하고 적용할 수 있다.

그림1. SOLIDWORKS CAM 기술 데이터베이스

<그림1>과 같이 SOLIDWORKS CAM 기술 데이터베이스에 장비, 가공 방법, 가공공구 등의 회사 표준을 미리 설정해 놓고 회사 내부 구성원들이 공유해서 사용함으로써, CAM 작업자 간의 불일치 등을 제거하여 프로그래밍 및 제작 소요시간을 단축시킬 수 있다.

TBM(Tolerance Based Machining : 공차 기반 기계 가공)
SOLIDWORKS MBD(Model Based Definition : 모델 기반 정의)는 3D 모델 데이터에 직접 PMI(Product & Manufacturing Information : 제품 제조 정보)를 정의하고, 이 3D 모델 제조를 위해서 제조 팀에 2D 도면 대신 전달하여 제조팀과의 커뮤니케이션을 원활히 하고, 제조 오류 방지 및 시간 단축을 할 수 있는 솔루션이다.

그림2. SOLIDWORKS CAM의 공차 기반 기계가공 정의

SOLIDWORKS CAM은 SOLIDWORKS MBD와 완벽히 통합되어 있어서, SOLIDWORKS MBD에서 정의한 치수 및 공차를 기반으로 기계가공 방법을 정의할 수 있다. 공차 기반 가공 설정을 통해 가공 피처에 대해서 공차 범위를 기반으로 어떤 작업을 수행할 것인지 정의할 수 있다. 그리고 추후 공차가 변경이 되면 기계 가공 방법 또한 자동으로 업데이트가 된다. 실제로 제품을 생산할 때 대단히 중요한 부분인 공차를 기반으로 한 기계 가공을 통해서 설계 의도의 부합하는 제품을 생산할 수 있으며, 생산되는 제품의 품질도 향상 시킬 수 있다.

그림3. CAD피처를 CAM피처로 변환

AFR(Auto Feature Recognition : 자동 피처 인식) 기능
우선 SOLIDWORKS와 SOLIDWORKS CAM은 완벽하게 통합이 되어 하나의 인터페이스에서 사용하여 설계단계부터 제조적합성을 확인해 볼 수 있다. 그리고 SOLIDWORKS에서 설계한 피처를 SOLIDWORKS CAM에서 자동 피처 인식 기능을 통해 기계가공이 가능한 피처로 변환시켜 준다. 그래서 CAM 제품에 익숙하지 않은 설계자들도 기계가공 피처를 수동으로 따로 만들어 줄 필요 없이 한 번의 마우스 클릭으로 손쉽고 빠르게 기계가공을 위한 피처를 생성할 수 있다.

그림4. CAM 피처 하이라이트

그리고 <그림4>와 같이 CAM 피처트리에서 해당 피처를 선택하며, 모델 상에서 파란색으로 표시가 되어, 한 눈에 알아볼 수 있고, 정의 편집을 통해 수정할 수도 있다. 만약 CAD 피처가 변경이 되면 SOLIDWORKS CAM의 피처들도 자동으로 업데이트되기 때문에, 설계 변경에 따라 CAM 데이터를 수정해야 하는 번거 로움을 줄일 수 있다. 추가로 오퍼레이션 계획 생성, 공구 경로 생성도 한 번의 마우스 클릭으로 생성할 수가 있다. 이렇게 몇 번의 마우스 클릭으로 3D CAD 데이터를 가지고 CAM 프로그래밍을 손쉽게 할 수 있기 때문에 설계자들이 쉽게 배우고 사용할 수 있다.

공구 경로 시뮬레이션
CAM 피처를 통해 생성한 공구 경로에 대해서 시뮬레이션을 할 수 있다. 이 시뮬레이션을 통해서 실제 제조 과정을 미리 확인 하고, 혹시나 발생할 수 있는 문제점을 파악하여, 프로그래밍 수정 또는 설계 변경 등을 할 수 있다. 이렇게 미리 시뮬레이션을 해 봄으로써 제품 개발 기간을 획기적으로 줄일 수 있다.

그림5. 공구 경로 시뮬레이션 도중 공구 충돌 발생

SOLIDWORKS CAM Professional 기능
SOLIDWORKS CAM Professional에서는 SOLIDWORKS Standard에서 제공하는 2.5축 밀링 외에 추가적으로 아래와 같은 어셈블리 기계가공, 2축 터닝, 3+2 기계가공, 고속 기계 가공 기능 등을 제공한다.

• 어셈블리 기계가공
고정구를 설계하거나 파트 그룹을 가공하려는 사용자는 SOLIDWORKS 어셈블리를 사용하여 테이블이나, 바이스, 클램프 등의 고정구를 생성할 수 있다. 이렇게 설계가 완성이 되면 사용자는 가공이 필요한 부품과 고정구에 속하는 부품을 정의할 수 있다. 그러면, SOLIDWORKS CAM은 고정구를 피하기 위해 자동으로 도구 경로를 조정한다. 이러한 자동화를 기반으로 사용자는 보다 빠르게 전체 기계 가공 공정에 집중할 수 있다.

• 2축 터닝
2.5축 밀링과 마찬가지로 사용자는 자동 피처 인식, 규칙 기반 기계 가공 및 설정을 활용할 수 있다. 미리 정의된 기술 데이터베이스를 사용하여 기계가공 방법을 정의할 수 있고, 특정 기계 가공 작업을 위해 사용자 정의 도구 또는 홀더 등을 생성할 수도 있다.

• 3+2 기계가공
사용자는 SOLIDWORKS CAM Professional로 4축 및 5축 머시닝 센터를 활용할 수 있다. 장비에서 4번째 및 5번째 축을 미리 배치하고 난 후에 2.5축 밀링 가공을 수행할 수가 있다. 그러면 여러 고정구를 생성하고, 고정 작업을 미리 수행해 설정 시간을 단축시킬 수 있다.

그림6. 3+2 기계가공

• 고속 기계 가공
우리는 항상 기계 도구 및 툴링을 개선하여 장치 투자를 최대한 활용하도록 기계 가공 경로를 최적화해야 한다. SOLIDWORKS CAM Professional에서는 고속기계가공 기능을 제공하여 공구 수명을 연장하여 공구 비용을 절감시켜 주고, 기계 가공 시간을 획기적으로 줄여준다.

지금까지 SOLIDWORKS CAM Professional의 기능들에 대해서 간단히 알아보았다. 이렇게 CAD 데이터를 활용하여 CAM 피처를 만들고 오퍼레이션 계획을 세우고 도구 경로 시뮬레이션을 완료한 이후에는 이제 실제 장비에서 읽을 수 있는 데이터를 생성하여야 한다.

일반적으로 우리가 G 코드라고 부르는 NC 데이터를 생성해야 한다. SOLIDWORKS CAM 에서는 여러 가지 컨트롤러에 맞는 포스트 프로세서를 제공하고 있다. 현장에서 사용하고 있는 머시닝센터에 맞는 포스트 프로 세서를 설정하면 NC 데이터를 생성할 수 있다. 이렇게 생성한 NC 데이터를 현장에 있는 장비에 적용하려면 일부 수정해야 하는 경우도 발생한다. 그래서 SOLIDWORKS CAM에서는 NC Editor(그림7)를 사용하여 NC 데이터를 수정할 수 있다. 이를 통해 실제 현장에서 제품 제조가 원활히 이루어질 수 있도록 지원한다.

그림7. NC Editor 화면

SOLIDWORKS CAM이 SOLIDWORKS 제품 포트폴리오에 추가됨으로써, 제품 개발 프로세스에 모든 단계에 대한 솔루션을 공급하게 되었다. 그리고 기존에 설계팀에서 제조팀으로 3D 데이터를 전달하고, 제조팀에서는 실제 제조 적합성을 판단해서 제조가 불가능한 부분에 대해서는 다시 설계팀으로 수정 요청을 하는 프로세스로 제품 개발이 진행되었다.

이런 프로세스로 진행하다 보니, 커뮤니케이션 및 설계 수정 등으로 인해 제품 개발 기간이 늘어나는 문제가 발생할 수도 있다. 이제는 설계자 들이 SOLIDWORKS CAM을 통해 설계와 동시에 제조 적합성 여부를 판단할 수 있기 때문에, 제품 개발 기간을 단축시키고 비용을 절감시킬 수 있을 것이다.