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1 CNC 프로그램의기초 프로그램밍이란? 사람이이해하기쉽도록되어있는도면을 NC 장치가이해할수있도록 NC 언어 (G00, G01, M02, T0101 등 ) 를이용하여표현하는작업 올바른프로그래머 (Programmer) 가되기위해서는먼저공정계획 ( 가공계 획 ) 과 Programming 의순서를알아야한다 공정계획 ( 가공계획 ) NC 기계로가공하는범위와공작기계선정 소재의고정방법및지그선정 절삭순서결정 ( 공정의분할, 공구의출발점, 황삭, 정삭절입량과공구경로 ) 절삭공구선택 (Tool Holder 선정, Chucking 방법결정, Toolling Sheet 작성 ) 절삭조건의결정 ( 주축속도, 이송속도, 절삭유의사용유무 ) 프로그램작성

2 CNC 프로그램의기초 contd.. 프로그래밍순서 부품도면 가공계획 프로그래밍 시험가공 확인 Yes 완성 NO 수정

3 CNC 프로그램의기초 contd.. 프로그램의구성 word 의구성 NC Program 의기본단위이며 어드레스 (Address) 와수치 (data) 로구성되며, 어드레스 (Address) 는 Alphabet(A ~ Z) 중 1 개로하고다음에수치를지령한다. Word X 200. Address + 수치 워드의알람. Word의선두에는대문자 Alphabet을하나만사용할수있다. Alphabet 소문자나 Alphabet 2개이상을지령하면알람발생 단, 특수문자는하나의 Word로인식한다. MO3, M03: O와 0을잘구분해서사용해야한다.

4 CNC 프로그램의기초 contd.. 0 의생략 수치명령중에서앞에명령된 0 은생략할수있다. G00 G0 ; G01 G1 ; M03 M3 소수점 수치의최소명령단위가 0.001mm 이며, 소수점을사용할수있는어드레스는 다음과같다. X, Y, Z, U, V, W, I, J, K, R, C, F 소수점사용예 X100. : 100mm, Y100.5 : 100.5mm 소수점알람의예 X100 : 소수점이없으므로알람발생 Y : 소수점이두개이므로알람발생 S1000. : 알람발생 ( 소수점을사용할수없는어드레스사용 )

5 CNC 프로그램의기초 contd.. 어드레스의의미 기능 어드레스 의미 기능 어드레스 의미 프로그램번호 O 프로그램번호 ( 이름 ) 보조기능 M 전개번호 N 전개번호 ( 작업순서 ) 주축기능 S 준비기능 G 이동형태 ( 직선, 원호등 ) 공구기능 T 기본좌표축 직선부가축 X, Y, Z U, V, W 회전부가축 A, B, C 부가축 원호중심의축방향성분 I, J, K 각축의이동위치결정 ( 절대방식 ) 각축의이동거리와방향지정 ( 증분방식 ) 원호중심의각축성분, 모따기량 원호의반경 R 원호의반지름, 코너 R 공구보정번호 일시정지 보조프로그램 가공조건의호출 전개번호지정 D, H P, U, X P S P, Q 기계동작부의 On/OFF 제어명령 주축회전수 (rpm) 또는절삭속도 (mm/min) 공구번호및고구보정번호, 와이어경사각 공구지름보정, 공구길이보정 일시정지 (dwell) 시간의지정 보조프로그램번호및반복횟수명령 가공조건번호호출 복합고정사이클에서의시작과종료 이송기능 F, E 이송속도, 나사의리드반복획수 L 보조프로그램의반복횟수

6 CNC 프로그램의기초 Block 의구성 N G X(U) Z(W) F S T M ; Sequence 좌표어 이송기능 보조기능 번호 준비기능 주축기능 EOB 공구기능 프로그램끝 N10 G96 S150 T0100 M03 ; N20 G01 X15. Z-10. F0.2 ;

7 CNC 프로그램의기초 contd.. 주소 (address) 와데이터 (data) N01 G28 U0. W0. ; N01 G50 X200. Z250. S2000 T0100 ; N03 G96 S180 M03; N04 G00 X 60. Z2. T0100 M08; 주소 (Address) 데이터 (Data) 단어 (word) 단어 (Word) 단어 (Word) 블록 (Block) 블록 (Block) 블록 (Block) 프로그램 (program)

8 CNC 프로그램의기초 contd.. Program 의구성 O1122; N01 ; N02 ; N100 M02 ; 프로그램번호 Block 프로그램끝 주의! Program은 Block 단위의순차적인실행순서대로작성 하나의 Program은 O 부터 M02 까지이며 Block의갯수는제한이없다 Program 마지막에는 M02를사용하지만 M30이나 M99를사용할수있다

9 좌표계 좌표계의종류 좌표축을제어축이라한다. 기호는 ISO 및 KS 규격으로 CNC 공작기계의좌표축과기호를오른손좌표계로지정해놓았다. 기준축 부가축 (1차) 부가축 (2차) 회전축 벡터성분 X축 U축 P축 A축 I Y축 V축 Q축 B축 J Z 축 W 축 R 축 C 축 K

10 CNC 좌표계 좌표계의종류 기계좌표계, 절대좌표계, 상대좌표계, 잔여좌표계가있으며잔여좌표계가없는경우도있다. 기계원점 (reference point) 과기계좌표계 (machine coordinate system) 기계원점 : 기계의기준점 기계제작사가파라미터 (parameter) 로설정한점 기계좌표의설정은전원투입후원점복귀완료시에이루어진다. 기계에고정되어있는좌표계이고금지영역등의설정기준이되며기계원점에서기계좌표값은 X0, Z0 이다. 공구의현재위치와기계원점과의거리를알려고할때사용할수있다.

11 CNC 좌표계 contd... 절대좌표계 (absolute coordinate system) 공작물좌표계라고도함 가공프로그램을쉽게작성하기위하여공작물중심선상의임의의점에잡은프로그램원점을기준으로정한좌표계로프로그래밍할때이곳을기준으로치수를명령한다. 선반의경우좌표어는 X, Z 를사용한다. G50 명령을이용해서각공작물마다설정한다. 상대좌표계 (incremental coordinate system) 일시적으로좌표를 0 으로설정할때사용한다. ( 현재의위치가원점이된다.) 선반의경우좌표어는 X 축은 U, Z 축은 W 이다. 공구세팅, 간단한핸들이동, 좌표계설정등에사용된다.

12 CNC 선반공구 공구의선택기준 절삭공구가갖추어야할조건은내마멸성과인성이다. CNC 선반의가동률은프로그램, 공구준비, 공구설치시간의영향이크다. 또한 CNC 선반의절삭능률을높이려면적절한공구의선택이매우중요하다. 가공할재료의종류와절삭조건, 절삭방향, 공작물형상및치수등을고려하여알맞은공구를선택해야한다. 공구선택시에는공구를규격화하여, 공구관리를용이하게하고, 공구준비작업시간의절약, 공구의마모나파손으로교환할때호환성이좋게하기위하여폐기식 (TA; throw Away) 공구를사용하는것이효과적이다. TA 공구는팁과홀더로되어있고, 표기방법이 ISO 규격으로정해져있다. 그러나공구제작자에따라표시방법이조금씩다를수있으므로공구제작자의지정표시방법에맞추어선택할필요가있다.

13 CNC 선반공구 그림의공구들은일반적인가공에많이사용되는공구이다. 각공구의용도를구분하는방법은그공구가가공할수있는방향을이해해야공구선정을쉽게할수있다.( 화살표방향이주절삭방향이다.) 번호용도번호용도 외경모방, 단면가공 ( 황삭 ) 외경모방가공외경모방가공 ( 황삭, 정삭 ) 외경모방가공 ( 황삭, 중삭 ) 외경모방가공 ( 중삭, 정삭 ) 외경모방가공 ( 중삭, 정삭 ) 외경일반가공외경모방, 단면가공 ( 황삭 ) 외경홈가공외경나사가공외경단면가공내경모방, 단면가공 ( 황삭 ) 내경모방가공 ( 중삭, 정삭 ) 내경홈가공내경나사가공

14 CNC 선반의절삭조건 절삭조건 절삭속도 : 공구가 1 분간에가공물을절삭하면서지나간거리 (m/min) 이송량 : 공구의회전당이송량 (mm/rev) 을말하며절삭하기전에칩의두께를결정할요소이다. 절삭깊이 : 공구의절입량이며, 칩의폭을결정하는요소이다. 절삭조건과공구수명과의영향관계는절삭속도 > 이송 > 깊이의순서로된다. 재질 탄소강 ( 인장강도 60Kg/mm 2 ) 합금강 ( 인장강도 140kg/mm 2 ) 주철 알루미늄 청황 동동 스텐레스스틸 구분 황삭중삭정삭나사홈가공센터드릴드릴 황삭정삭홈가공 황삭정삭나사홈가공센터드릴드릴 황삭정삭홈가공 황삭정삭홈가공 황삭정삭홈가공 절삭속도 V (m/min) 150 ~ ~ ~ ~ ~ ~2000rpm ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~2500rpm ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 90 절삭깊이 D (mm) 3 ~ 5 2 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 0.5 이송속도 F (mm/rev) 0.3 ~ ~ ~ ~ ~ 0.15 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 0.15 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 0.15 공구재질 P10 ~ 20 " P01 ~ 10 P10 ~ 20 " HSS HSS P10 ~ 20 P01 ~ 10 P10 ~ 20 P10 ~ 20 P01 ~ 10 P10 ~ 20 P10 ~ 20 HSS HSS K10 " " K10 " " P10 ~ 20 P01 ~ 10 P10 ~ 20

15 제어축 NC 공작기계에서각각의축에대하여제어대상이되는축을제어축이라한다. 선반에서는 X 축, Z 축으로구성된다. 각각의축을따로제어하는것은물론동시에제어하는것도가능하다. 방향은오른쪽그림과같다.

16 CNC 선반프로그래밍의구성 CNC 선반프로그램을작성할때다음과같은기본양식에의해서하면프로그래밍의개념을쉽게잡을수있으며, 착오를줄이고잘못을찾아내기도용이하다. 단계프로그램설명프로그램번호 O1234; 프로그램번호를설정한다. 기본조건설정 (N01) G28 U0. W0.; G50 X200. Z250. S2500 T0100; G96 S180 M03; (G42) G00 X42. Z0. T0101 M08; 자동원점복귀를한다. 좌표계설정, 주축최고회전수지정, 공구선택 절삭속도일정제어명령, 주축정회전 ( 날끝 R 보정시작 ), 가공시작점으로급속이송, 공구길이보정, 절삭유 ON 절삭과정 공구교환점복귀 프로그램종료 G01 X0. F0.20; G00 X35. W1.; G01 Z-20.; X41.; G00 X200. Z250. T0100 M09; (T0200;) M05; M02; 직선절삭명령, 이송속도명령 - 도면내용에따라작성한다. 절삭을모두마친후공구교환점으로이동, 반드시보정기능말소 (G40, T0100), 절삭유 OFF 만약, 다음절삭과정이있을경우이자리에서공구교환을하고절삭과정을계속진행한다. 주축정지 프로그램끝

17 프로그램구성 1) 준비기능 2) 보간기능 (1) 급속이송 (G00) (2) 직선보간 (G01) (3) 원호보간 (G02, G03) (4) 자동면취 (5) 자동코너 R (6) 나사절삭 (G32) 3) 이송기능

18 CNC 선반프로그래밍 준비기능 개요 : G 기능 G 예 ) G00, G01, G02, G03 G 코드의종류 기능의미구별 One Shot G-코드 Modal G-코드 지령된 Block안에서만유효한기능동일 group의다른 G-코드가나올때까지유효한기능 00 group 00 이외의 group

19 CNC 선반프로그래밍 준비기능 One Shot G 코드와 Modal G 코드의사용방법 N10 G01 X100. F0.20 ; N20 Z50. ; N30 X150. Z100. ; N40 G00 X200. ; N50 G04 P1000 ; N60 X100. Z0. ; 이범위에서는 G01 유효 G00 유효 이 Block 에서만 G04 유효 (One Shot G 코드 ) G04 를지령하지않아도 G04 상태이다.(Modal G)

20 준비기능 (G 코드 ) 일람표 CNC 선반용 [ 원셧 G, 모달 G ] G 코드그룹기능 G 코드그룹기능 G00 급속위치결정 G70 정삭가공사이클 G01 직선보간 G71 내외경황삭가공사이클 G02 01 원호보간 (CW) G72 단면가공사이클 G03 원호보간 (CCW) G73 00 모방가공사이클 G74 단면홈가공사이클 G04 00 이송정지 (Dwell) G75 내외경홈가공사이클 G76 자동나사가공사이클 G28 00 자동원점복귀 G30 제 2 원점복귀 G90 내외경절삭사이클 G92 01 나사절삭사이클 G32 01 나사절삭 G94 단면절삭사이클 G40 공구반경보정취소 G96 02 주속일정제어 ON G41 07 공구인선 R 좌측보정 G97 주속일정제어 OFF G42 공구인선 R 우측보정 G98 05 분당이송 ( 밀링 ) G50 00 좌표계설정, 최고회전수지정 G99 회전당이송 ( 선반 )

21 보조기능 M00 기능 CNC 선반프로그래밍 보조기능 ( M 기능 ) 어드레스 M 뒤에연속되는두자리숫자에의해프로그램을제어하거나보조장치를 On/ Off 하는기능을말한다. M 코드는 1 개의블록에서 1 개만유효, 2 개이상명령할경우나중에명령한것만유효. 프로그램정지 용도 자동운전중 M00 이명령되면자동운전을정지 보조기능 기능 용도 M11 M04+M08 주축역회전과함께절삭유분사 M01 M02 M03 M04 프로그램선택적정지 프로그램종료 주축정회전 주축역회전 조작반에 M01 스위치가 On 상태이면프로그램일시정지 프로그램종료후커서는프로그램끝에위치 주축정회전 (CW) 을 S 와함께사용 주축역회전 (CCW) 을 S 와함께사용 M12 척물림 (clamp) M05+M09 척에공작물을 clamp 할때 주축정지와함께절삭유분사를정지 M13 척풀림척에서공작물의물림을풀때 M14 심압대스핀들전진공작물을지지할때사용 M05 주축정지주축을정지시키는기능 M15 심압대스핀들후진공작물지지를해제 M08 절삭유 On 절삭유펌프를가동하여절삭유를분사 M30 프로그램종료 + 리셋 M09 절삭유 Off 절삭유펌프스위치 off M48 주축속도조절 M10 M03+M08 주축정회전과함께절삭유를분사 ( 터보테크 ) M49 주축속도조절취소 프로그램종료후커서를프로그램선두로되돌리는기능 조작반의주축속도오버라이드스위치로주축속도조절 조작반의주축속도조절을 Off 하는기능 보조프로그램보조프로그램호출할때 P 와함 M98 Kangwon 호출 National University, Dept. of Vehicle Eng., WooCheul Park, M99 께사용 wchpark@kangwon.ac.kr 보조프로그램종료 보조프로그램종료후주프로그램으로복귀

22 CNC 선반프로그램 보간기능 NC 제어방식 +X A C2 B C1 B B A +Z A A : 위치결정 ( 급속이송 ) G00 B : 직선절삭 ( 직선보간 ) G01 C1: 윤곽절삭 ( 원호보간 ) G02 C2: 윤곽절삭 ( 원호보간 ) G03

23 보간기능 급속위치결정 (G00) 의미 : X(U), Z(W) 에지령된종점을향해급속으로이동 비절삭구간에서사용하는기능 공구는 parameter 에의해설정된최고속도로급속이송한다. 처음공작물에접근, 가공완료후복귀, 공구교환할때가장많이사용 지령방법 : G00 X(U) Z(W) ; G00 X50. Z0. ; 비직선형위치결정 지령 WORD 의의미 X(U) : X 축급속이동종점 Z(W) : Z 축급속이동종점 (X50,Z0) Φ50 (X0, Z0) 직선형위치결정

24 보간기능 위치결정 G00 (A B) 절대지령 (ABS) A G00 X50. Z0. ; 상대지령 (INC) B f50 f200 G00 U-150. W ; 혼합지령 100 G00 X50. W-100. ; 또는 G00 U-150. Z0. ;

25 직선보간 (G01) 의미 : 절삭가공할때사용하는기능 지령된종점으로 F 의속도에따라직선으로가공 테이퍼, 면취 ( 모따기 ) 도직선에포함된다 지령방법 : G01 X(U) Z(W) F ; X(U) : X 축가공종점의좌표 Z(W) : Z 축가공종점의좌표 F : 이송속도 G98 : 분당이송 (mm/min) G99 : 회전당이송 (rev/min) 예시 : G01 X 20. Z -15. F 0.2 ;

26 직선보간 ( 직선가공 ) 프로그램 (A B) B A 절대지령 (ABS) G01 X80. Z-120. F0.2 ; 증분지령 (INC) G01 U40. W-120. F0.2 ; 혼합방식 f f40 G01 U40. Z-120. F0.2 ; G01 X80. W-120. F0.2 ;

27 원호보간 (G02, G03) 의미 : 지령된시점에서종점까지의반경 R 크기로원호가공 지령방법 : G02 G03 X(U) Z(W) R I K F ; 가공방향 : G02 ( C.W) 시계방향원호가공 : G03 (C.C.W) 반시계방향 X(U), Z(W) : 원호가공종점의좌표 F : 이송속도 (rev/min) R : 원호반경 (mm) I, K : R 지령대신사용, 원호시작점에서중심점까지의거리 ( 반경지령 )

28 회전방향구분 G03 G02 G02 G03 우수직교좌표계 G02 G03 G02 G03 좌수직교좌표계

29 R 명령에의한원호가공 반지름 R 로원호보간을명령하는경우동시에 2 개의원호가정의된다. 180 도이하의원호를명령할때 R 값은 (+) 로명령하고, 180 도이상의원도를명령할때 R 값을 (-) 로명령한다. 선반에서 180 도원호절삭시구의형상이절단되므로 R 값은항상 + 부호를사용한다. I, K 에의한원보보간 원호의중심을 R 로명령하는대신에원호중심의벡터성분 (I, K) 으로명령할수있다.

30 원호보간예시 G02 X 30. Z -25. R5. F 0.2 ; 30, -25 R5 G03 X 20. Z -15. R4. F 0.2 ; 20, -15 R4

31 Program f80 D C R20 B A 50 f20 1 R 지령 ( 절대지령 ) A B N01 G01 Z-30. F0.3 ; B C N02 G02 X60. Z-50. R20. ; C D N03 G01 X80. ; 2 R 지령 ( 증분지령 ) A B N01 G01 W-30. F0.3 ; B C N02 G02 U40. W-20. R20. ; C D N03 G01 U20. ; 3 I, K 지령원호보간 A B N01 G01 Z-30. F0.3 ; B C N02 G02 X60. Z-50. I 20. ; C D N03 G01 X80. ;

32 일시정지, Dwell (G04) 의미 : 지령된시간동안공구의이송을정지시키는기능 홈절삭이나드릴가공에서칩을절단할목적으로사용 홈절삭에서회전당이송에의해단차량이없는진원가공을할때사용 어드레스는 P, U, X 를사용 X1.5=U1.5=P1500=1.5 초 지령방법 : G 04 X ; U ; P ; 3 개중선택 정지시간( 초) 60 일시정지회전수주축회전(rpm) X, U : 정지시간을지정, 소수점사용가능 P : 정지시간을지정, 소수점을사용할수없다. 최대지령시간 : 초 (Ex) 2초간 Program을정지시킬경우 G04 X2. ; G04 U2. ; G04 P2000 ;

33 일시정지기능 (dwell) Program 작성 홈부분에서 2 초간정지하는 Dwell 지령홈가공 Program 을작성하시오 3 5 N01 G00 X32. Z-8. ; f24 f30 N02 G01 X24. F0.06 ; N03 G04 P2000 ; N04 G00 X32. ;

34 이송기능 (F: feed function) 분당이송 (G98) 공구를분당얼마만큼이송하는가를 F 로명령 주로머시닝센터에서사용 명령방법 : G98 F ; 예 ) G99 F150 : ( 분당 150mm 이송 ) 회전당이송 (G99) 공구를주축 1 회전당얼마만큼이동하는가를 F 로명령 주로 CNC 선반에서사용 명령방법 : G98 F ; 예 ) G98 F0.25; ( 회전당 0.25mm 이송 )

35 공구기능 (T : Tool function) 공구선택 공구대에장착된공구를교환할때공구를선택하는기능 명령방법 : T 00 명령워드의의미 : : 공구선택번호 00 : 길이보정 예 ) 현재 1 번공구가선택되어있고, 3 번공구로바꾸고싶을때명령 T0300; 공구길이보정 기준공구와의길이차이값을공구옵셋화면에등록하고가공할때자동으로보상받게하는기능을공구길이보정기능이라한다. 일반적으로공구번호와동일한길이보정번호를사용한다. 명령방법 : T 명령워드의의미 : : 공구선택번호 : 길이보정번호

36 인선 R 보정 (G40, G41, G42) 의미 일반적으로공구의날끝에는인선 (nose) R 이있다. 실제프로그램을작성할때인선 R 값을고려하여계산하기는매우어렵다. 테이퍼절삭과원호절삭에서과대절삭이나과소절삭부분이발생한다. 이러한오차를자동으로보정하는것이인선 R 보정

37 가상인선 가상인선 실제로는존재하지않는점 인선반지름이없는것으로가상하여가상의인선을정해놓고이점을기준점으로나타낸것을가상인선이라한다. 인서트의반지름 R 은 0.4, 0.8, 1.0, 1.2 등이많이쓰인다. 가상인선번호와방향

38 인선보정 가공위치와이동명령 프로그램을작성할때공구가프로그램경로의어느쪽에접하여절삭하는가를지정해주어야하는데, 준비기능 G41, G42 로명령한다. 테이퍼절삭이나원호절삭의경우반드시명령하여야한다. 명령방법 : G41 G42 X(U) Z(W) ; 명령방법 :G40 : 보정취소

39

40 단일형고정사이클 단일형고정사이클의필요성 선반가공에서황삭또는나사절삭등은 1 회절삭으로는불가능하므로여러번반복하여절삭을해야한다. 단일형고정사이클을이용하면보통 4 블록으로명령하는일련의통로를 1 블ㄺ으로변경되는치수만명령하므로프로그램을간략하게할수있다. 내외경절삭사이클 (G90) 단차가공이나테이퍼가공등에서황삭을반복하는경우에이용 A B C D 의과정을 1 사이클로써가공한다. 초기 A 점에서시작하여초기 A 점으로복귀한다. R(I) 을지정하지않거나 0 으로하면직선절삭이실행된다. 지령방법 : G90 X(U) Z(W) F ; ( 직선절삭 ) G90 X(U) Z(W) R(I) F ;( 테이퍼절삭 )

41 단일형고정사이클 테이퍼절삭시 X 축값의차이값 R(I) L : L R : r L r R( I) L 테이퍼절삭시 R 값의부호 절삭종점 (C) 을기준으로하여시작점 (B 점 ) 의위치가종점보다 X 축방향으로 + 방향에있으면, + 가되고, - 방향쪽에있으면 - 가된다

42 G90 고정사이클을이용하여프로그램하시오. 구배값 R(I) 32 5 R( I) G00 X52. Z2. T0101 M08; 고정사이클초기점 G90 X52. Z-30. R-5.33 F0.25 ; G90 내외경절삭사이클명령 (1 회절삭 ) X49. ; (2 회절삭 ) X46. ; (3 회절삭 ) X43.; (4 회절삭 ) X40. ; (5 회절삭 ) G00 X100. Z150. T0100 M09 ; 공구교환점으로복귀

43 단면절삭사이클 (G94) 단면을절삭하는경우에사용되는사이클이다. 절삭할부분중이길이방향이짧고, 단면방향이클때주로사용 지령방법 : G94 X(U) Z(W) F ; ( 단면절삭 ) G94 X(U) Z(W) R(I) F ;( 단면테이퍼절삭 )

44 복합형고정사이클 의미 제품의최종형상과절삭조건등을지정해주면공구경로가자동적으로결정되는기능 프로그램을쉽고간단하게하는기능 내외경황삭사이클 (G71) 내외경을황삭하는복합형고정사이클 최종형상과절삭조건등을지정하면정삭여유만남을때까지절삭을한수사이클초기점으로복귀한다. 지령방법 : G71 U(d) R(e) G71 P(p) Q(q) U(u) W(w) F(f) ; N p G00 X ; N q --- ;

45 정삭여유 U, W 의부호관계 단면 G72

46 유형반복절삭사이클 (G73)

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