항공우주 위성 구조 부품 5축 CNC 가공 사례

프로젝트 배경

작년 말, 국내 항공우주 연구기관으로부터 경량화된 위성 구조 부품 한 세트(총 8개)를 가공해 달라는 주문을 받았습니다. 사용 재료는 TC4 티타늄 합금이었으며, 대부분의 공차는 ±0.008mm 이내여야 했습니다. 중량 감소 요구사항에 따라 부품 중 다수의 벽 두께가 단지 1.5mm에 불과하여 가공 과정이 극도로 어려웠습니다.

고객의 과제

고객은 이전에 다른 공급업체에 문의하여 두 개의 부품을 시험 가공해 보았으나, 변형 문제로 인해 성공률이 25%에 불과했고 납기 일정도 지연되었습니다. 고객이 우리에게 문의할 당시에는 이미 프로젝트 일정이 매우 촉박한 상태였으며, 총 8개 부품을 10일 이내에 납품해 달라고 요청했습니다.

우리의 솔루션

도면을 수령한 후, 당사 엔지니어링 팀은 우선 가공 공정 시뮬레이션을 실시하였고, 얇은 벽 구조에서 발생하는 응력 해제가 주요 변형 원인임을 확인하였습니다. 이에 따라 가공 순서를 다음과 같이 조정하였습니다:

1. 조적 가공 : 초기 변형을 방지하기 위해 여유 재료를 남겨두었습니다.
2. 응력 제거 : 응력을 제거하기 위한 특수 기법을 적용하였습니다.
3. 중간 정밀 가공 및 최종 정밀 가공 : 최종 치수의 높은 정밀도를 확보하였습니다.

또한 다음을 도입하였습니다: 단계별 공구 경로 응력에 의한 변형을 방지하기 위해 절삭량을 작게 설정한 공구 경로입니다. 복잡한 곡면 구조를 고려하여 5-axis machining 단일 설정에서 모든 표면을 가공하여 위치 정확도를 보장하면서 가공 시간을 단축합니다.