신기훈 교수님 수치제어 (NC) 공작기계
CAM
3강
학습목표
1 수치제어 (Numerical Control)의 정의를 학습한다.
NC 공작기계의 구성을 학습한다.
수동 및 자동 NC 프로그래밍의 개념을 학습한다.
2
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1. 수치제어 (Numerical Control)
수치제어의 정의
필요성
재래적인 방법에서는 가공하고자 하는 형상을 나무 등으로 정밀하게 만든 목형을 복제하는 copy-milling 방법을 사용 3차원 곡면제어를 필요로 하는 경우 수동으로 동작제어 하는 것이 불가능하기 때문에 수치제어(NC) 기술이 개발
기본원리
전기펄스를 받으면 모터축이 일정한 각도만큼 회전하는 스테핑모터를 이용하여 위치 제어
기본이송단위 (BLU, Basic Length Unit)
제어방식
Open-loop (플로터 등), Semi-closed loop, Closed loop 1 BLU = 0.001 mmTracer 공구
절삭되어야 할 부분
석고모델 작업물
1. 수치제어 (Numerical Control)
반폐회로 제어 (semi-closed loop)
1 BLU = 0.001 mm 일 때 0.1 mm을 이송시키기 위한 순서
100 개의 전기펄스를 컴패러터(comparator)에 순차적으로 입력 컴패러터에서 현재까지 입력된 전기펄스 개수를 저장
DAC에서 전기펄스의 개수에 비례하는 전압 발생시켜 서보모터 회전 인코더에서 서보모터가 회전한 양만큼 전기펄스를 출력
인코더에서 출력되는 전기펄스는 컴패러터에 저장된 전기펄스 개수를 하나씩 감소시킴 최종적으로 콤패러터의 값이 0이 될 때까지 동작
NC 지령 속도
제어부
구동 회로
서보 모터 타코 제너레이터
인코더
(속도 검출 기)
(위치 검출 기)
Comparator
± DAC 인코더
에러
위치 제어부
2. NC 공작기계의 구성
Hardware의 구성
기계 제어장치(Machine Control Unit) + 공작기계
DPU CLU MCU
Data Processing Unit (DPU) Control Loop Unit (CLU)
2. NC 공작기계의 구성
Control Loop Unit (CLU) Data Processing Unit (DPU)
데이터 입력장치, 데이터 판독회로 (Data-Reading Circuit),
축 동작 구동을 위한 부호 해독회로 (Decoding Circuit) 등으로 구성 테이프나 다른 저장매체로부터 파트 프로그램 (NC code)을 읽어 들임 파트 프로그램의 서술문 해독
공작기계 각 축의 위치 및 동작방향,이송 등을 CLU에 전달
보간 회로 (Interpolator)
데이터 점 사이의 중간 기계 동작 명령을 제공
X축 (table), y축 (saddle), z축 (knee)의 움직임을 동시에 제어 위치 제어 루프 : 각축의 위치를 제어
속도 제어 루프 : 이송 제어 보조기능 제어장치
절삭유 공급 및 중지,기어 변환, 주축 작동 및 정지
3. NC 시스템의 종류
2차원 위치제어
(point-to-point control)
구멍가공 작업
: DRILLING,BORING, REAMING
2차원 윤곽제어
(2D contouring)
Milling machine, Turning machine, Flame cutters, Welders, Grinders
3차원 곡면제어
(3D Sculpturing)
Milling machineTO PARK POSITION
) ( n u r
r
L
c R
) , , (x y z
rc : 공구접촉점 : 공구접촉점에서 곡면의 단위법선벡터
: 공구축 단위벡터 : 공구반지름 R
n u
공구
곡면
u R
rc
Rn
Ru
rL
4. NC 프로그래밍의 종류
도면
매뉴얼 NC 프로그래밍
언어방식의 자동프로그래밍
대화식 자동프로그래밍
CAM
시스템 DNC
CAD 데이터
NC 데이터
포스트 프로 세서
M/C
수동 NC
프로그래밍
NC code만을 이용하여 파트 프로그램을 작성하는 것자동 NC 프로그래밍
Computer software를 이용하여 가공하고자 하는 형상의
도형정보를 입력하여 NC 절삭가공에 필요한 NC code를 얻어내는 방식
NC 프로그래밍 시스템 : 2차원 윤곽제어에 이용되는 software CAM 시스템 : 3차원 곡면제어에 이용되는 software
4. NC 프로그래밍의 종류
수동 NC 프로그래밍
NC code(NC 컨트롤러가 이해할 수 있는 언어)만을 이용하여 공구의 움직임을 일일이 지정
사용이 불편하며 숙련이 필요
O1235(Tool Radius Compensation Example) (CUTTER = D01)
G21
G40 G90 G17
G92 X-15. Y-40. Z50.
F200 S1000 M03 G00 Z0
G42 G01 X 0 Y 0 : 오른쪽 방향 공구 반경 보정 시작 X50.
G03 X80. Y30. R30. : 두 NC 블록의 꺽기는 점에서 자동으로 직선 이동
G01 X0 : 경로가 만들어진다 Y0
G00 Z50.
G40 X-15. Y-40. : 보정 취소 M00
4. NC 프로그래밍의 종류
자동 NC 프로그래밍
장점
컴퓨터가 많은 계산을 수행하므로 파트 프로그램을 작성하는 시간 절감 파트프로그램의 검증이 용이하고 프로그램상의 오류를 방지
보다 효율적인 NC 가공이 가능 (절삭조건, 공구 경로 등)
언어방식 자동
NC 프로그래밍
NC 프로그래밍을 위하여 특별히 개발된 언어를 이용하여 가공할 도형과 공구운동을 정의
컴퓨터에 의해 계산이 행해져 NC data를 자동으로 생성
대화식 자동 NC 프로그래밍
CAM 시스템의 지시에 따라 명령이나 도형을 입력 또는 선택 하나의 명령에 대해 즉시 실행되어 그래픽 화면에 표시, 확인
대표적인 CAM
시스템
통합 CAD/CAM 시스템 : Pro/E, UG, CATIA 등 PowerMill, Euclid, Duct, Sweep (KAIST)
APT(Automatically Programmed Tool), FAPT(Fanuc), KAPT
4. NC 프로그래밍의 종류
CAD/CAM 시스템의 구조 형상모델러
(Geometric Modeler)
Parasolid Kernel(Pro/E, UG NX, SolidWorks) ACIS Kernel (CATIA)
COMPUTER (H/W) OS &
GUI
Plotter
Hard Copier NC Machine CMM
Pinter 이기종
CAD/
CAM Sys.
사용자 응용 프로 그램
