보조 베벨 추가: 레이저 절단 효율성과 품질 향상을 위한 핵심 단계

소개

레이저 절단 분야에서는 더 높은 효율, 더 나은 품질, 그리고 더 낮은 비용을 추구하는 노력이 끊임없이 이어지고 있습니다. 과거에는 레이저 출력과 절단 속도 향상에 집중했습니다. 그러나 많은 기업들은 가장 빠른 절단 기계를 사용하더라도 여전히 골칫거리인 문제들에 시달리고 있음을 발견했습니다: 잔재 자재 활용의 어려움, 절단 과정 중 제어력 상실, 그리고 용접 전 광범위한 수작업 연마의 필요성입니다.

이 문제들은 단일 장비로 해결할 수 없으며, 전체 공정을 아우르는 체계적인 솔루션이 필요합니다. "사전 위치 지정 - 중간 공정 모니터링 - 후처리 완료". 오늘은 보조 베벨 장치, BOCHU의 "스카이 아이" 시스템, BCW400F-E 윤곽 스캐너로 구성된 지능형 폐쇄 루프 시스템이 레이저 절단에서 어떻게 효율성 혁명을 시작하는지 살펴보겠습니다.

전통적인 보조 베벨 솔루션의 한계

레이저 보조 베벨 솔루션이 등장하기 전, 업계는 주로 다음 방법에 의존했습니다:

1. 반자동 화염 베벨링(일명 "작은 거북이")

장점: 구조가 단순하고 비용이 저렴하며 사용이 용이함.

단점: 위치 지정을 위해 수동 마킹에 의존, 정확도 낮음, 속도 느림, 아크 및 코너 절단 품질 불안정, 전적으로 작업자 경험에 의존.

2. 로봇 작업대

장점: 일정 수준의 자동화 및 유연한 가공 능력을 보유함.

단점: 로봇 암의 범위 제한으로 가공 영역이 제한적(약 1.5m×1.5m); 화염 또는 플라즈마 기반으로 절단 정확도가 낮고(>2mm), 속도가 느림; 복잡한 그래픽 경로 계획은 높은 진입 장벽, 운영 비용이 높고 자재 의존도가 강함.

핵심 문제는: 전통적인 솔루션은 효과적인 위치 지정 및 변형 보상 메커니즘이 부족합니다. 편차가 발생하면 수동 개입이 필요하여 가공 일관성과 효율성을 보장하기 어렵습니다.

스캐너와 스카이 아이에 의한 초기 단계의 정밀한 역량 강화

보조 베벨이 역할을 하기 전에 준비 작업이 매우 중요합니다. 이는 두 개의 "선봉"에 의존합니다.

1. BCW400F-E 윤곽 스캐너: "블라인드 커팅"에서 "가시화"로, 자재 가치를 극대화합니다

핵심 기능: 라인 레이저 기술 기반의 비전 센서로, 절단 시스템을 위해 특별히 설계되었습니다. 그 핵심 임무는 인간의 눈과 캘리퍼스를 대체합니다, 비접촉 고속 판재 스캔(특히 불규칙 잔재물)을 수행하여 윤곽, 구멍 위치, 마크 등 고정밀 데이터를 얻으며, 정확도는 최대 0.005mm에 달합니다.

적용 가치:

1. 잔재 부활: 불규칙한 잔재물에 직면했을 때, 전통적인 프로그래밍은 무력합니다. 스캐너는 빠르게 디지털 윤곽을 획득하고, 소프트웨어는 지능형 네스팅을 수행하여 그 안에 새 부품을 적합시킵니다. 이후, 보조 베벨 기능은 스캔으로 생성된 경로를 정밀하게 따라가 재사용된 부품에 대해 고품질 가공을 수행할 수 있습니다가치를 극대화하고 재료를 극한까지 절약합니다.
2. 정밀 정렬: 기존 구멍이나 마크를 기반으로 2차 마감(예: 베벨링)이 필요한 워크피스에 대해 스캐너가 기준 특징을 자동으로 식별하고 절단 경로를 보정하여 동축도 및 부드러운 전환 원래 구조와 함께 베벨의 오차를 0.02mm 이내로 제어합니다.

2. Sky Eye 시스템(지능형 잔재 키트): 공정의 "첫 번째 안전망"

핵심 기능: Sky Eye는 산업용 카메라, 광학 렌즈, 지능형 알고리즘을 통합한 고급 비전 솔루션입니다. 2차 가공 전에 직선 절단으로 형성된 부품을 빠르게 스캔하고 대략 위치를 파악합니다.

적용 가치: 2차 베벨링 시작 전에 부품 위치가 이론적 프로그래밍과 일치하는지 확인합니다. 이는 판재 이동이나 이전 공정 편차로 인해 잘못된 모서리를 베벨링하거나 잘못된 위치에서 베벨을 여는 심각한 낭비를 방지하여 고부가가치 마감 공정의 중요한 초기 정확성 보장을 제공합니다.

2차 베벨을 통한 정밀 가공의 예술

1. 2차 베벨의 본질

2차 베벨은 단순 반복 절단이 아니라 독립적인 마감 공정입니다. 절단 헤드의 각도, 출력, 속도, 가스 압력을 정밀 제어하여 첫 절단 후 모서리에 3차원 미세 가공을 수행합니다.

2. 세 가지 핵심 가치

가치 첫 번째: 결함 보정, 완벽한 모서리 달성

기술 세부사항: 두꺼운 판재의 첫 절단 시 쉽게 생성되는 슬래그, 버, 수직도 편차(테이퍼)를 제거합니다. 2차 베벨은 저출력, 고속, 다중 패스 스캐닝 전략을 사용하여 모서리를 "미세 조각"하여 모서리 거칠기(Ra 값)를 >12.5μm에서 1.6-3.2μm로 효과적으로 줄이고, 테이퍼를 보정하여 균일한 수직 절단면을 얻습니다.

적용 시나리오: 정밀 기계 부품, 유압 밸브 블록, 고급 기기 등에서 가장 엄격한 모서리 품질 요구를 직접 충족하여 밀링 및 연마와 같은 후속 공정을 제거합니다.

가치 두 번째: 용접 전처리를 위한 궁극적 솔루션

기술 세부사항: 용접 공정 요구에 따라 임의 각도로 V-그루브, U-그루브, 이중 J-그루브 등을 프로그래밍 및 가공할 수 있으며, 각도 오차는 ±0.5° 이내로 제어되고 루트 페이스 높이도 제어 가능합니다. 이는 용접을 위한 매우 일관된 인터페이스를 제공합니다.

적용 시나리오: 건설 기계, 압력 용기, 철도 운송 등 고품질 용접이 필요한 모든 분야에 적용 가능. 깔끔한 베벨은 용접 간극을 줄이고 침투 일관성을 향상시키며, 융합 부족 및 불완전 침투와 같은 숨겨진 위험을 근본적으로 제거하고 구조적 강도와 안전 성능을 크게 향상시킵니다.

가치 세 번째: 두꺼운 판재 절단의 "최종 도전" 극복

기술 세부사항: 20mm 이상 판재에서 첫 절단이 바닥까지 완전히 절단되지 않는 문제("불완전 절단")를 해결하기 위해 2차 베벨링은 역 가우징 절단을 수행하며, 특수 매개변수를 사용해 바닥 연결점을 정밀하게 제거하여 완전 분리를 보장하고 단일 단계에서 과도한 에너지 투입으로 인한 판재 열 변형을 방지합니다.

스카이 아이 시스템의 실시간 모니터링 및 폐쇄 루프 오차 보정

가공 중 불확실성은 품질의 또 다른 주요 적입니다. 스카이 아이 시스템은 중간 공정 단계에서 "수호자" 역할을 합니다.

실시간 품질 모니터링: 2차 베벨링 공정 중 스카이 아이 시스템은 절단 영역을 지속적으로 모니터링합니다. "빔 끊김", "노즐 막힘", "초점 렌즈 오염"과 같은 이상 상황을 지능적으로 식별하여 즉시 기계를 정지시키고 경보를 발령하여 배치 스크랩을 방지하고 고가의 베벨 절단 헤드를 보호합니다.

동적 오차 보상: "고정구 풀림" 또는 "열 변형"으로 인해 가공 중 판재가 이동할 수 있어 실제 경로와 이론 경로 사이에 편차가 발생합니다. Sky Eye 시스템은 두 경로를 실시간으로 비교하여 편차 값(X/Y/Z 축)을 자동으로 계산하고 이를 제어 시스템에 피드백하여 절단 헤드 위치를 동적으로 조정함으로써 실시간 폐쇄 루프 보상을 실현하며 최종 가공물의 치수 공차를 ±0.03mm 이내로 안정적으로 유지합니다. 이는 수 미터 길이의 대형 가공물 처리에 매우 중요합니다.

데이터 저장 및 추적성: 시스템은 각 배치의 절단 이미지, 매개변수(전력, 속도) 및 편차 데이터를 자동으로 저장하여 "가공 기록"을 형성합니다. 이후 결함이 발견되면 데이터를 검토하여 문제 위치(예: 판재 열 변형으로 인한 배치 편차)를 파악할 수 있어 공정 최적화가 가능하며 항공우주 및 의료기기 등 산업의 "전 공정 추적성" 요구를 충족합니다.

지능형 생산 폐쇄 루프: 1+1+1 > 3

이 세 가지의 결합은 단순한 기능의 누적이 아니라 고도로 지능적인 생산 폐쇄 루프를 구성합니다:

• 초기 단계(스캐너): "스캔 및 위치 지정" – "재료가 어디에 있는가?"라는 문제를 해결하여 2차 베벨링을 위한 정밀 가공 기준점을 제공하고 재료 활용도를 극대화합니다.
• 중기 단계(스카이 아이): "모니터링 및 보정" – "공정이 안정적인가?"라는 문제를 해결하여 2차 베벨링 공정의 신뢰성과 일관된 품질을 보장합니다.
• 후기 단계(2차 베벨): "정밀 가공" – "모서리가 허용 가능한가?"라는 문제를 해결하여 궁극적으로 고부가가치의 즉시 사용 가능한 완벽한 가공품을 출력합니다.

최종 이점: 이 시스템은 스크랩률을 5%에서 1% 미만으로 크게 줄이고, 단일 배치 생산 능력을 20%-30% 증가시키며, 용접 전 연삭 공정을 완전히 제거하여 진정한 "무인" 마감을 실현할 수 있습니다.

비디오 및 샘플 전시：

BOCHU 2차 베벨 솔루션의 추가 장점

BOCHU의 2차 베벨 솔루션은 전통 공정의 단순 대체가 아니라 포괄적인 업그레이드입니다 재료 활용도, 공정 조정, 가공 능력, 속도 및 정밀도, 비용, 유연성.

1. 더 많은 재료 절약

단일 단계 베벨링의 단점: 전체 판재에서 직접 베벨링할 때, 베벨 절단 경로를 위해 부품 사이에 공간을 확보해야 하므로 판재 낭비가 큽니다.

2차 베벨 개선: 먼저 직선 절단 초기 블랭킹을 수행하여 부품을 최대한 공통 모서리로 절단할 수 있게 합니다. 그 다음 베벨 마무리를 진행합니다.

이미지 설명: 일회 절단 및 공통 모서리

실제 효과: 단일 단계 베벨링과 비교할 때, 2차 베벨링은 폐기 영역을 크게 줄여 재료 활용도를 5%~10% 증가시키며, 이는 대형 두꺼운 판재 생산에 특히 중요합니다.

2. 더 쉬운 공정 조정

예를 들어 30mm 탄소강 판재에 K형 베벨 가공 시 (상하 베벨 각도 모두 45°, 높이 10mm, 루트 페이스 10mm):

단일 단계 베벨링: 실제 베벨 절단 두께가 42.4mm에 달해 높은 절단 에너지가 필요하며; 슬래그는 단단한 용융물로 청소가 어렵습니다.

2차 베벨링: 두께 14.1mm만 절단하면 되며, 절단 에너지 요구량이 3분의 1로 감소합니다; 슬래그는 부드러운 용융물로 처리하기 쉽습니다.

효과 차이: 2차 베벨링은 절단 속도가 더 빠르고, 열영향부가 작으며, 절단면 품질이 크게 향상되고, 후속 용접 일관성이 더 좋습니다.

3. 더 강력한 가공 능력

전통적인 단일 단계 베벨링의 가공 능력은 레이저 출력에 의해 제한되지만, 2차 베벨링은 공정 분해 최적화를 통해 이 병목 현상을 돌파합니다: