CAM 의소개 Computer Aided Manufacturing 제품정보로부터생산사양 (specification) 을실제기계가받아들일수있는가공정보로바꾸어주는생산기술에컴퓨터를이용하는것 설계 제품정보 생산기술 Computer 의도움 가공정보생산정보 1
CAM 의분야 공정설계 (Process Planning) 생산방법및생산순서결정 CAPP (Computer Aided Processing Planning) 생산관리 생산에관계되는자재의흐름을관리, 제어 공장의용량, 합리적생산계획, 재고관리, 생산기록관리 그룹기법 (Group Technology) 다품종소량생산 part family 조립및검사 (Robot, Vision) NC 기계 2
범용공작기계 범용선반 범용밀링 3
복잡한형상, 다품종소량생산 5 축가공에의한스크류공기압축용스크류로터 5 축가공에의한터빈블레이드 세제용기의금형가공 4
프레스금형 제품모양 프레스금형의가공 성형방향 프레스금형 프레스성형 5
사출금형 플라스틱성형품들의예 사출금형 6
사출금형 금형 제품 사출공장 7
사출금형 8
NC Milling Machine Controller 9
선삭 ( 선반작업 ) 바이트의기하하적구조 선삭 원통가공 단차가공 테이퍼가공 나사가공 총형가공등 10
선반용공구홀더와초경인서트 공구홀더 초경인서트 11
밀링작업 사이드밀 엔드밀 윤곽가공 포켓가공 12
엔드밀의종류와기본구조 (*) Flat / Fillet / Ball End Mill 볼엔드밀 기본명칭 13
CNC 선반 (Lathe) 14
CNC 머시닝센터 수직형머시닝센터 15
리드스크류로볼스크류를사용 적은토크필요 백래쉬없음 16
NC 공작기계의장점 유연성 생산모델이바뀌어도적용가능 복잡한가공물 대형공작물 공작물을공작기계간옮기지않고공구를교체 지그와고정구의비용감소 공작기계간이동필요없으므로, 장착비용감소 안정된품질 작업자의변화감소 17
동작제어 Point To Point 제어 (PTP 제어 ) 동시 2 축제어동시 2.5 축제어동시 3 축제어 (*) 동시 5 축제어 18
2 축보간의예 BLU(Basic Length Unit) : 이송최소단위 19
Part Programming 관련업무의흐름 20
NC 프로그램입력방법 - NC tape NC tape 펀치기계 KS C 5705에폭, 두께, 구멍위치및크기등규정 NC controller 의 Tape Reader 21
NC 프로그램입력방법 - CRT 조작반 기계옆에서서입력 형상복잡하면길어져서불편, 실수의여지있다 22
NC 프로그램입력방법 - DNC Direct to NC 컴퓨터 통신회선 RS232C 규격 20 m 이내 NC 제어기 Machine Tool Distribute to NC 컴퓨터 NC 기계의群관리가공스케쥴관기가공상태감시 CNC 밀링 CNC 선반머시닝센터 23
시스템의이상적인구성 24
NC 프로그래밍의단계 NC 프로그래밍의단계 설계된도면의판독 NC 가공을위한공정계획작성 NC 명령을이용한파트프로그램작성 NC 코드를 tape 등에저장 NC 가공을위한공정계획 제품도면에서 NC 가공부위를선정 해당부위의가공에적합한 NC 기계, 공구 ( 절삭방법 ), 치구선정 절삭가공순서걸정 ( 출발점, 황삭계획, 정삭계획 ) 실제 NC 공구선정수배 (cutter, adaptor, holder 등 ) 절삭조건결정 (spindle (p RPM, feed rate, coolant 등 ) 25
Manual 프로그램 M 코드 ( 기계의제어 ) M00, M02, M03 : NC Tape 및 Part Program 처리명령 M03, M04, M05 : 주축의제어명령 M06 : 공구의교환명령 M08, M09 : 절삭유및냉각수의제어명령 26
Manual 프로그램 G 코드 ( 작업의제어 ) G00, G01, G02, G03 : 공구이동현태를지정 G04 : 공구의일단정지 (0.1초정도정지 ) G17, G18, G19 : 원호보간을위한기준좌표평면선정 G20, G21 : 좌표의단위지정 G90, G91 : 좌표의입력형태지정 G92 : 작업물좌표계의설정 27
일반적인 NC 파트프로그램의구성 28
밀링가공 Manual 프로그램의예 가공물예 수동프로그램 29
수동.vs. 자동 NC 프로그램 수동프로그래밍 NC Controller가직접해독할수있는언어사용 사람이많은계산, 노력필요 복잡한형상 ( 자유곡면 ) 등은불가능 자동프로그래밍 사람이이해하기쉬운언어로파트프로그램작성 컴퓨터의도움으로 NC 코드로번역 복잡한형상가공가능 가공전검증가능 30
자동프로그래밍언어 APT (Automatically Programmed Tool) 1960 년대미국에서개발 FAPT (Fanuc APT) APT 와비슷. 보다간결, 소형화. 많이사용 KAPT (Korea APT) 1985 년 KAIST 에서개발. 상품화되었음 EXPAT SAPT COMPACT - II 31
KAPT 프로그램의예 32
자동프로그래밍의과정 개선 33
자동프로그램 ( 파트프로그램 ) 비교 수동프로그램 (NC code) 34
KAPT 프로그램의개념 도형정의 ( 직선, 원등 ) 가공조건지정 공구이동경로지정 35
SWEEP : 3 차원자동프로그램언어 36
SWEEP : 예 2 37
SWEEP 에서의곡면정의 (1) 회전곡면 기본해석곡면 단순이동곡면 38
SWEEP 에서의곡면정의 (2) BC SC BC : Base Curve SC : Section Curve SC BC 기본이동곡면 대응이동곡면 평행이동곡면 39
SWEEP 에서공구경로의생성 BC 방향 ZigZag Z 패스패스간 Direct 연결 BC SC 방향 SC ZigZag 패스패스간 Direct 연결 BC 방향 ZigZag 패스패스간 Rectangle 연결 SC 방향 Single 패스패스간 Jump 연결 40
황삭과정삭의공구경로 41
제 1 세대 CAM 시스템 설계자 파트프로그램작성 도면 검증화면 CAM System... HEADING MACH, SWEEP, ABS UNIT, MM C1 = P(1905.7,0),2035......... FROM,P(0,0,150) CUT,SS PATH=BC(8,3),(S,R),(100Z,30A) RESET END NC 공작기계 파트프로그램 (SWEEP) 42
CAD 와 CAM 연결의필요성 Over the wall 방식 We design it, you build it! 43
2 세대 CAM Computer model CAD System 검증화면 CAM System NC 공작기계 44
가공예 45
자유곡면의 NC 절삭가공원리 Copy Milling 과 NC Milling 46
NC 가공에고려할사항 황삭계획및허용공차지정 가공경로계획 (Tool Path Planning) 및영역가공 직선보간길이 (Step Length) 계산 공고경로간격 (Path Interval) 계산 공구간섭 (Overcut) 방지 절삭조건지정 47
CL Data (Cutter Location Data) r = r + R n R r L r C L C :Cutter Location : 접촉점 R : 공구반지름 n : 곡면의법선벡터 u : 수직상향벡터 u 3축 ball-end milling에서 Cutter Location 의계산 Parametric 곡면의법선벡터 48
예제 1 다음과같은곡면이있다. 2 u r( u, v) = u cosvi + u sin vj + k 2 u=1 1, v=0 0 에서의 CL-Data 를구하라. 단볼엔드밀의 반지름은 0.5 이고 3 축 NC 기계에서가공한다. 풀이 r r rl = rc + R n R u 에서 = cosvi + sin vj+ uk 이고, = u sin vi + u cosvj+ uk 이므로 u v r r r r u u 1 n = u v = - cosvi sin vj + k 과 r r 2 2 2 1+ u 1+ u 1+ u u v r = r( 1, 0) = i + 0.5k, R = 0.5, n = n(1,0), u = k C r = r + R n R u = 0.65 i + 0 j + 0. 35 k L C 를대입하면 49
황삭계획 최적의정삭절삭여유를남길때까지큰공구로빨리절삭 황삭공구경로 50
round end mill(filleted end mill) 의 CL Data 피해야할상황 절삭날이없음 51
직선보간의허용공차 δ 내부허용공차 : 아주작은값혹은 ZERO 1 δ 0 외부허용공차 : 적절한값 ( 크면사상작업필요. 작으면가공시간 ) 52
Ball End Mill 의 Cusp Cusp Height 가크면사상작업필요 Path Interval 을절반으로줄이면 Cusp Height 는 ¼ 로감소하지만절삭시간 2 배로증가 53
가공경로계획 (Cutter Path Planning) Cartesian 방식 분류방식장점 / 단점 Parametric 방식 CC-Cartesian 방식 CL-Cartesian 방식 등파라미터선을따라 CC를생성 직선절단선을따라 CC 를생성 직선절단선을따라 CL을생성 계산간단. 경로간격불균일. 이송중공구좌우움직임있음 계산많음. 경로간격균일. 이송중공구좌우움직임있음 계산매우많음. 경로간격균일. 이송중공구좌우움직임없음 (2½ 축가공가능 ) 54
가공경로계획 (Cutter Path Planning) 55
가공영역의지정 ( 일부 ) ( 내부 ) ( 외부 ) 56
가공영역지정예 동일영역의내부와외부 다중 island 곡면가공 57
허용오차에따른공구경로의계산 ( 참고 ) 허용오차와보간길이 Cusp Height 와공구경로간격 58
공구간섭 (overcut) 의방지 59
복합곡면에서의공구간섭 60
2 차원윤곽가공의절삭조건 공구회전속도 이송속도 61
자유곡면의절삭조건선정 경험에의존 62
Up-milling 과 Down-milling 의선택 일반적인경우바람직 절삭력크나품질안좋음 Tool deflection 우려황삭등에적합 63
공구의접촉점과절삭조건 절삭력우수 절삭거의안됨 절대피해야함 64
경사면가공에서상향절삭과하향절삭 상향 하향 바람직!!! 65
절삭조건에따른공구휨의영향 상향일때는미절삭 하향일때는과절삭 ZigZag는가공시간이단축되지만절삭품질에는여러이유로좋지않음 되도록사용않는다 66
5 축 NC 기계의분류 67
5 축가공의장점 3 축으로접근불가능면접근가능 공구원통면을이용한윤곽가공 자세제어를통해 Cusp양최소화 여러가지장점이있으나적절한공구경로를계산하는것이어려움 절삭성이좋은공구자세가능 - 간섭없는절삭 - 중심날없는평엔트밀로하향절삭가능 68
5 축가공의영역 69
5 축가공의예 70
다축 (5 축 ) 가공기에대한최근견해 (Vendor 사 ) 71
제 2 세대 CAM 시스템의예 - 사이드밀 공구 고정구 (fixture) 72
제 2 세대 CAM 시스템의예 - 엔드밀 볼엔드밀 73
제 2 세대 CAM 시스템의예 - 라운딩부위 74
제 2 세대 CAM 시스템의예 - 드릴링 75
제 2 세대 CAM 시스템의예 - 가공형상 76
제 2 세대 CAM 시스템의예 - 포켓가공 77
제 2 세대 CAM 시스템의예 - STL 파일생성 급속조형 (Rapid Prototyping) 78
동영상 http://www.hwacheon.co.kr/ 에서머시닝센터편소개자료 5축 : M2 3AX/5AX 장비 3축 : 기타장비 79