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경희 노
5 years ago
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1 6 장 CNC 공작기계

2 제 6 장 CNC 공작기계 - 가공자동화 가공공정의무인화 CNC 공작기계 6.1 CNC의정의 ASCII : computer EIA ISO : NC - 숫자, 문자로구성된정보로기계운동을자동제어 NC hardwired CNC softwired 2

3 6.2 가공기계의자동화 가공 소재제거, 변형 : 공작기계, Press 자동화 작업자수의감소 가공시스템 - 작업자, 공작물, 공작기계, 공구, 환경 소재, 정보, 에너지입력 제품이출력됨 3

4 6.2 가공기계의자동화 정보 작업자 소재 공구 공작물 제품 환경 공작기계 에너지 < 가공시스템의기본구성 > 4

5 6.2 가공기계의자동화 가공시스템의자동화 CNC, CAM 목적 - 생산성향상 - 품질향상 - 인간부담경감 - 위험회피 - 안전성증대 5

6 6.2 가공기계의자동화 공구위치자동화 가공속도, 이송속도, 공구설치각의적절한조정 테이블 나사 눈금 핸들 테이블 치차 너트 (a) 수동식 회전검출기 너트 볼나사 (c) 서보식 서보모터 모터 (b) 기구식 < 이송기구의자동화 > 6

7 다양성 6.2 가공기계의자동화 자동화가공기계의유형 범용공작기계 NC CNC DNC FMSC FMS FA Transfer Machine 생산성 < 자동화가공기계의유형 > 7

8 6.2 가공기계의자동화 1) 생산성지향형자동화기계 - 자동화 - 전용공작기계 - transfer machine in-line independent transfer line system system 일부가고장 전체 system이 stop hard 2) 다양성지향형생산시스템 - 모방공작기계 - 수치제어공작기계 8

6.2 가공기계의자동화 < 유압식모방기계의구조 > http://www.youtube.

9 6.2 가공기계의자동화 < 유압식모방기계의구조 > 9

10 6.2 가공기계의자동화 자동화가공기계의비교 항목 기계 수동선반자동선반 CNC 선반 공구제어정보작업자두뇌캠, 링크 프로그램, 마이크로프로세서 공구이동작업자손, 팔모터, 캠, 링크서보모터, 볼스크류 위치 속도파악작업자눈 X 센서 자동화수준 X 단순고급 적용분야 정도를문제시하지않는소량 (10 여개이하 ) 주문생산 단순형상부품의 대량생산 복잡한형상부품의 소 중량생산 문제점효율저하, 품질결함융통성결여프로그래밍기술 10

6.3 CNC 의역사 6.3.1 연대사 연도개발기관개발기계비고 1952 1955 1957 MIT( 미국 ) 서보기구연구소 동경공업대 (TIT, 일본 ) 정밀공학연구소 Fujitsu NC 밀링 (3 축제어 ) NC 밀링 100 대제작 (3,500 만 $) NC 선반 (2 축제어 ) NC

11 6.3 CNC 의역사 연대사 연도개발기관개발기계비고 MIT( 미국 ) 서보기구연구소 동경공업대 (TIT, 일본 ) 정밀공학연구소 Fujitsu NC 밀링 (3 축제어 ) NC 밀링 100 대제작 (3,500 만 $) NC 선반 (2 축제어 ) NC 터렛펀치프레스 미국공군지원 미국공군 Step 모터 + 유체변속기조합 1958 마끼노프라이스 + Fujitsu NC milling 1959 Kearney & Trecker 기계시험소 Machining Center (Milwaukee-Matic) NC Jig Borer 자동공구교환장치광학검출계 11

12 6.3 CNC 의역사 연도개발기관개발기계비고 Cincinatti Milacron( 미국 ) Hitachi Toyoda kokki( 일본 ) Molins ( 영국 ) Ikegai + Fujitsu NC 원통연삭기 Machining Center NC 캠연삭기 DNC (System 24) NC 캠연삭기 1969 Sundstrands ( 미국 ) DNC (Omni-Control) 1970 Rank Pneumo Precision 사 ( 미국 ) 1971 미국 CAM-I 협회조직 비구면가공기 Air bearing spindle Laser interferometer system CAD/CAM 시스템이용활발 1977 KIST + 화천기공 NC 선반 1981 통일 Machining Center 1986 통일 Vertical, Horizontal Machining Center 12

13 6.3 CNC 의역사 발달단계 1 단위 NC 기계 2 단위기계 CNC 3 머시닝센터 Tool magazine : 공구교환의효율성 ATC 복합공정의가공시스템 4 群제어시스템 Direct NC System Distributed NC System, 생산시스템의확장가능성 13

14 6.3 CNC 의역사 5 FMS - 다양화, 분산화, 다품종화에대처 - 24시간, 72시간무인운전 - flexibility, versatility - 일정및실적집계, 공구수명관리 - 가공, 조립검사등의다른공정이동시혹은동일공간에서행하는복합화생산시스템 - 유연한 modular 구조 6 CIM (Computer Integrated Manufacturing) - 설계, 생산, 관리를일관제어 Database 중심으로통합화 14

15 6.4 CNC 의장점과단점 1) 융통성 (flexibility) - modification 용이 - 1차 setup에서 2차 setup으로변경하는 setup time이줄어든다 2) 복잡형상처리성 3) 가공집중화 ( 센터 ) - 다른기계에옮기지않고공구교환만으로여러가지 가공공정을같은기계에서행하는것 15

16 6.4 CNC 의장점과단점 4) 정밀도향상 - 설치오차, 작업자사이의편차 - 기능 / 손재주의존도 컴퓨터의존 5) 생산계획성향상 6) 공장자동화실현 - 가공프로그램 Computer file 화 distribute 가공 / 조립 / 검사 Cell 별 /module 별로제어 연계 유기적가동 공장자동화 (FA: Factory Automation) 단점 - 가격고가 - 전문보수요원 - Programmer 의필요 16

17 6.5 CNC 적용분야 lot size 생산방식가공기계 ~ ~ 10 대량생산 batch production 단품주문생산 전용기계 CNC 기계범용기계 생산경비 범용기계 CNC 기계 전용기계 생산성 전용기계 CNC 기계 범용기계 CNC 적용생산량 생산량 형상복잡성 생산경비 생산량 생산량 형상복잡성 17

18 6.6 CNC 가공의원리 CNC 기계시스템의구성 NC : 숫자와문자로구성된정보매체로기계를자동제어하는것 제어주체 : 논리회로 CNC : 숫자와문자로구성된정보매체로기계를자동제어하는것 제어주체 : microprocessor CNC 장치 Data 입출력부, 연산제어부, 서보제어부, PLC 제어부 공작기계부 MDI (Manual Data Input) MCU (Machine Control Unit) ON-OFF 제어공구, 공작물장 탈착주축정지 회전절삭유유 무 18

19 6.6 CNC 가공의원리 CNC 기계시스템의구성 CNC 장치 공작기계부 연산제어부 서보모터제어부 ( 주축 이송축 ) 주축모터 입력부기억부연산부 위치제어부 속도제어부 엔코더 서보모터 볼나사 M S T 시퀀스제어부 19

20 6.6 CNC 가공의원리 < CNC 장치의외부접속도 >

21 6.6 CNC 가공의원리 이송축제어 Ball Screw Encoder 나사끝에설치된회전검출센서 회전량검출 1) open-loop 제어 - pulse 를그냥 pulse motor 에준다 - no feedback (a) 스테핑모터를사용한경우 ( 열림회로방식 ) 21

22 6.6 CNC 가공의원리 2) semi-closed loop 제어 - 위치, 속도 feedback을축상의검출기 (encoder) 를통해 feedback (b) 엔코더를모터의출력축반대쪽에붙인경우 ( 반닫힘회로방식 ) 3) closed loop 제어 - linear sensing scale 사용, 보정회로를추가한것 (c) 직선검출기를테이블에붙인경우 ( 닫힘회로방식 ) 22

23 6.6 CNC 가공의원리 동시다축제어 -PTP 운동 : 동시 1축제어 -CP 운동 : 동시 2축제어 -3D 궤적운동 : 동시 3축제어 23

24 6.6 CNC 가공의원리 < 5 축수평머시닝센터의구조 > 24

25 6.6 CNC 가공의원리 펄스보간기 (Pulse interpolator) 필요한이동량을시시각각계산해서상당하는 pulse 를각축에 보낸다 연속경로 : 직선, 원호, 나선 (helical), 포물선, 3 차곡선 (cubic) Pulse 보간기법 工學에서가장많이쓴다 MIT DDA (Digital Differential Analyzer) 대수연산 (Stairs Approximation) SFG (Saita Function Generation) 25

26 6.6 CNC 가공의원리 < 동시제어축수 > 26

27 6.7 공작기계의구성 CNC 공작기계 = 일반공작기계 + MCU, 서보모터 머시닝센터 (a) 선반 =CNC 공작기계마키노머시닝센터 - 수평형 + 공구저장대 + 자동공구교환기 (ATC) + 자동팔렛교환기 (APC) (b) 밀링기 (c) 수직형머시닝센터 27

28 6.7 공작기계의구성 MCU-CNC 제어기 서보모터 이송나사

29 6.7 공작기계의구성 자동공구교환기 Turret 형 : 지시된공구가주축위치에오도록 Turret이회전 공구장착수의제한 Carousel 형 Magazine + 돌개팔형 CNC 지령에따른해당번호의공구가주축대에삽입됨 (a) 터릿형 29

30 6.7 공작기계의구성 30

31 6.7 공작기계의구성 자동팔렛교환기 공작물교환기구 : 공작물이가공되는동안다른 pallet에다음에가공될물건을장착 Pallet 장착 : 유휴시간 (idle time) 의축소 Automatic Pallet Changer (APC) 장기간무인운전을위해 pallet 을 3 개이상설치가능 31

32 6.7 공작기계의구성 1 단계 2 단계 3 단계 < 자동팔렛교환기 > 32

33 6.8 CNC 활용을위한구비조건 1CNC기능이 specification에맞아야한다 ( 정밀도, 속도, 동시제어축 ) 2정기적인보수를할것 3작업자를충분히훈련시킬것 4생산계획이충분히검토될것 5알맞은 CAM S/W를구입한다 6Auto, Manual part program의 management and utilization 33

예스폼 프리미엄 템플릿

예스폼 프리미엄 템플릿 회사소개서 회사소개 - 개요 [ 회사개요 ] 소재지 업체명 에스피시스템스설립년월 1988 년 5 월 1 일 전화번호 82-55-371-5600 E-mail spsales@spsystems.kr 본사경남양산시어곡동 858-2 어곡지방산업단지 3-2 블럭자가 1 공장 주소 양산시어곡지방산업단지 2 공장 주소 양산시산막지방산업단지 대지 2,000 평대지 3,000