과학기술의 발달로 인해 사람들은 부품가공 품질에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있습니다. 동시에 제품 수정이 빈번합니다. 일반적인 기계 가공에서는 단일 제품과 중소 규모 배치 제품의 비율이 증가하고 있습니다. 제품 품질을 보장하고 생산성을 향상하며 비용을 절감하기 위해 공작 기계는 더 나은 다양성과 유연성을 가질 뿐만 아니라 가공 과정에서 더 높은 수준의 자동화가 필요합니다. 이러한 환경에서 개발된 CNC 가공기술은 CNC 공작기계의 디지털 정보로 제어되며, 고정밀도, 복잡한 형상의 단일 부품, 중소형 배치 생산에 적합한 효율적이고 유연한 자동화 가공 기술입니다.
CNC 공작 기계는 컴퓨터 기술, 현대 제어 기술, 감지 및 감지 기술, 정보 처리 기술, 네트워크 통신 기술, 유압 및 공압 기술, 광학 및 전기 기계 기술 등을 통합하는 효율적이고 유연한 가공 도구입니다. 메카트로닉스 장비는 현대 제조 기술의 기초입니다.
1. CNC 공작기계의 구성과 CNC 가공과정
CNC 공작기계는 미디어에 기록된 디지털 정보를 이용하여 CNC 장치를 통해 공작기계를 제어하는 것을 의미하므로 지정된 가공을 자동으로 수행할 수 있는 공작기계입니다.
1) CNC 공작기계의 구성
CNC 공작기계는 미리 프로그래밍된 가공 프로그램에 따라 공작물을 자동으로 가공합니다. CNC 공작 기계는 일반적으로 그림 2-61과 같이 공작 기계 본체, 서보 시스템, CNC 장치 및 제어 매체의 네 부분으로 구성됩니다.
그림 2-61: CNC 공작 기계의 구성
(1) 제어 매체. 정보 매체라고도 알려진 제어 매체는 인간의 작업 의도를 CNC 공작 기계에 전달하는 중간 매체입니다. 여기에는 부품을 가공하는 데 필요한 모든 정보가 포함되어 있습니다. 일반적으로 사용되는 제어 매체에는 천공 테이프, 테이프, 디스크 및 명령 정보를 저장할 수 있는 기타 캐리어가 포함됩니다. 짧은 CNC 가공 프로그램의 경우 CNC 조작반의 키보드를 통해 CNC 장치를 직접 입력할 수 있습니다.
(2) CNC 장치. CNC 장치는 CNC 공작 기계의 중심으로, 제어 매체에서 보낸 정보를 수신하여 변환 및 처리한 다음 이를 펄스 신호로 변환하여 공작 기계 동작을 제어합니다.
(3) 서보 시스템. 서보 시스템은 서보 구동 메커니즘과 공작 기계의 가동 부품을 포함하여 공작 기계의 가동 부품을 CNC 시스템에 연결하는 장치입니다. 공작기계 CNC 시스템의 실행 부분으로 CNC 장치에서 전송된 펄스 신호를 공작 기계 부품의 움직임으로 변환하여 작업 테이블이나 공구 받침대가 정확한 위치에 놓이거나 엄격한 상대 움직임을 만들 수 있도록 합니다. 예상 궤적 및 설계 요구 사항을 충족하는 부품을 처리합니다.
(4) 공작기계 본체. 공작기계 본체는 CNC 공작기계의 기계부품으로 주전송장치, 이송전송장치, 베드, 작업대, 보조부품 등의 일반 부품 외에 공구를 보관하는 공구 매거진, 자동 공구 교환기 및 회전 공구 등.
2) CNC 공작기계 부품 가공 공정
CNC 공작 기계 부품 가공 공정은 가공 도면에 따라 작업자가 먼저 제조 공정으로 진입하여 정리하는 내용이다 가공 기술에 대한 친숙함을 바탕으로 가공 프로그램은 규정된 코드와 프로그램 형식을 사용하여 인간의 의지를 CNC 공작 기계가 수용할 수 있는 정보로 변환합니다. 제어 매체(펀칭 테이프, 자기 테이프, 디스크 등의 정보 입력 매체)에 정보를 기록하여 공작 기계 제어를 위한 지침으로 변환합니다. CNC 장치는 입력 정보를 처리한 후 공작 기계의 각 좌표축의 서보 시스템에 명령 펄스를 보내고 해당 공작 기계의 움직이는 부분을 구동하며 속도 변경, 공구 변경 및 시작과 같은 기타 동작을 제어합니다. 공작물의 설계 요구 사항을 충족하는 제품을 자동으로 처리하기 위해 공작 기계를 중지합니다.
2 CNC 공작기계의 분류
CNC 공작기계는 가공 용도, 운동 궤적, 제어 방법 등에 따라 분류할 수 있습니다. 여기서는 가공 용도에 따른 분류만 소개합니다. CNC 공작기계는 공정 용도, 즉 가공 특성이나 완료된 주요 가공 절차에 따라 구분되며 주로 CNC 선반(터닝 센터 포함), CNC 밀링 머신(밀링 센터 포함), CNC 보링 머신, 머시닝 센터 등이 있습니다. 밀링 및 보링에 중점을 두고 있으며 CNC 연삭기(연삭 센터 포함), CNC 드릴링 머신(드릴링 센터 포함), CNC 브로칭 머신, CNC 플래너, CNC 절단 공작 기계, CNC 기어 가공 공작 기계 및 CNC 전기 연소 공작 기계( 전기 머시닝 센터 등 포함). 그림 2-62는 CK50 CNC 선반의 모습을 보여줍니다. 가공 범위는 주로 샤프트, 디스크 등 회전 부품을 가공하는 것과 동일합니다. 그림 2-63은 XJK125 CNC 밀링 머신의 모습을 보여줍니다. 특히 복잡한 부품을 가공하는 데 적합하며 밀링, 드릴링 및 보링을 완료할 수 있습니다.
그림 2-62: CK50 CNC 선반의 모습
그림 2-63: XJK125 CNC 밀링머신의 모습
머시닝센터(MC)는 다양한 작업을 수행한다 공작물에 대한 프로세스 처리를 위한 CNC 공작 기계입니다. 툴 매거진과 자동 툴 체인저(ATC)가 있습니다. 공작물을 한 번 클램핑한 후 머시닝 센터는 CNC 시스템의 제어에 따라 다양한 프로세스에 따라 공구를 자동으로 선택하고 교체할 수 있습니다. 보조 기능을 수행하고 각 표면에서 여러 작업물을 순차적으로 처리합니다. 따라서 공작물 클램핑, 측정 및 공작 기계 조정 시간을 줄이고 공작물 보관 및 운송 시간을 단축하며 생산성 및 공작 기계 활용도를 향상시키는 것이 CNC 공작 기계의 중요한 개발 방향입니다. 그림 2-64는 JCS-018 머시닝 센터의 레이아웃을 보여줍니다. 외관은 수직 밀링 머신과 유사합니다. 침대(1)에는 가로 이동(y축 방향)을 위한 슬라이딩 시트(2)가 있습니다. 작업대(3)는 슬라이드 상에서 종방향(x축 방향)으로 이동한다. 침대 뒤쪽에는 프레임 기둥 5가 있습니다. 메인 스핀들 박스(9)는 컬럼 가이드 레일 위에서 수직 리프팅 운동(z축 방향)을 수행한다. 컬럼 좌우측에는 CNC장치(6)가 있고, 좌측 전면부에는 공구매거진(7)과 자동공구교환 조작기(8)가 설치되며, 좌측하단부에는 윤활장치(4)가 설치된다. 공구 매거진에는 다양한 구멍 가공 및 밀링 공정을 완료할 수 있는 16개의 공구가 있습니다. CNC조작반(10)은 작업자의 우측 앞쪽에 걸려있어 조작이 용이하다. 공작기계의 각 작동 상태가 패널에 표시됩니다. 머시닝센터는 일반적으로 가공 중 스핀들의 공간적 위치에 따라 수평형, 수직형, 범용 머시닝센터로 구분됩니다.
그림 2-64 JCS-018 머시닝 센터 레이아웃
1—선반 베드, 2—작업대, 4—윤활 장치, 6—CNC 장치 ; 7-도구 매거진; 8-도구 변경 조작기; 10-작업 패널
3 프로그래밍
소위 프로그래밍은 부품의 프로세스를 처리하는 것입니다. 공정, 공정 매개변수, 공구 이동량 및 방향, 기타 보조 작업(공구 교환, 냉각, 클램핑 등)은 CNC 공작 기계에서 제공하는 이동 순서와 명령 코드 및 프로그램 형식에 따라 특정 테이블로 컴파일됩니다. 이 테이블을 "부품 가공 프로그램 목록" 또는 간단히 "프로그램 목록"이라고 합니다. 프로그램 목록의 모든 내용은 제어 매체(예: 천공된 종이 테이프, 자기 테이프 등)에 기록됩니다. 그런 다음 CNC 장치로 전송되어 CNC 공작 기계에 처리를 명령합니다. 부품 도면 분석부터 CNC 공작 기계에 필요한 제어 매체 생산까지의 전체 프로세스를 프로그래밍이라고 합니다.
일반적으로 CNC 프로그래밍 단계는 공정 설계 → 수치 계산 → 부품 가공 프로그램 작성 → 제어 매체 또는 프로그램 입력 준비 → 프로그램 검증 및 시험 절단입니다.
1) 공정 설계
부품 도면에 대한 종합적인 분석을 바탕으로 부품의 클램핑 및 위치 결정 방법과 가공 경로(예: 공구 설정 지점, 공구 교환 지점 등)를 결정합니다. 및 전진 포인트)(피드 경로), 공구 및 절삭량(예: 이송 속도, 스핀들 속도, 절삭 폭 및 절삭 깊이 등) 및 기타 공정 매개변수.
2) 수치 계산
부품 도면과 결정된 가공 경로를 기반으로 공구 이동 궤적을 계산합니다.
일반 CNC 장치에는 선형 보간과 원호 보간 기능이 있습니다. 호와 직선으로 구성된 단순한 부품을 가공하려면 부품 윤곽선에서 인접한 기하학적 요소의 교차점이나 접선점(기준점)의 좌표값을 계산하고 시작점과 끝점만 구하면 됩니다. 직선, 호의 시작점과 끝점, 원 중심 좌표값. 부품의 형상이 상대적으로 복잡하고 CNC 장치의 보간 기능과 일치하지 않는 경우 더 복잡한 계산이 필요합니다.
3) 계산된 공구 동작 궤적의 좌표와 결정된 절삭량 및 보조 동작을 기반으로 에서 지정한 명령 코드 및 지침을 결합하여 부품 가공 프로그램 목록을 작성합니다. CNC 시스템 프로그램 세그먼트 형식, 부품 처리 프로그램 목록 작성.
4) 제어 매체 또는 프로그램 입력 준비
프로그램 시트가 작성된 후 작업자 또는 프로그래머는 처리 정보를 CNC 장치에 입력하거나 그에 따라 장치를 입력 및 출력해야 합니다. CNC 시스템으로 다른 경우 먼저 프로그램을 일종의 제어 매체로 이동하십시오. 일반적으로 사용되는 제어 매체에는 U 디스크, 디스크, 테이프 등이 포함됩니다.
5) 프로그램 검증 및 테스트 커팅
작성된 프로그램은 정식으로 사용되기 전에 검증과 테스트를 거쳐야 합니다. 검증 방법은 제어 매체의 내용을 CNC 장치에 직접 입력하여 공구의 이동 궤적이 올바른지 확인하는 것입니다.
CRT 그래픽 디스플레이가 있는 CNC 공작 기계에서는 검증을 위해 공작물의 절단 과정을 시뮬레이션하는 방법을 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 칼 대신 펜을 사용하고 공작물 대신 그래프 용지를 사용할 수 있습니다. 도구를 건조시키고 처리 궤적을 그립니다.
위의 방법은 공구의 이동 궤적이 올바른지 확인할 수 있을 뿐 가공 정확도를 확인할 수는 없습니다. 따라서 부품의 시험 절단도 수행해야 합니다. 시험 절단을 통해 부품의 정확도가 요구 사항을 충족하지 못하는 것으로 확인되면 프로그램 시트와 제어 매체를 수정해야 하며 적격 부품이 처리될 때까지 오류 보상 방법을 사용해야 합니다.
4 CNC 공작기계의 특징과 응용
1) CNC 공작기계의 특징
(1) 가공 정밀도가 높고 가공 품질이 안정적이다. CNC 공작 기계 자체는 제조 정밀도가 높고 사전 결정된 절차에 따라 자동으로 처리되기 때문에 인간의 조작 오류가 방지되어 동일한 배치의 부품이 제품 품질에서 일관되고 안정적입니다.
(2) 높은 생산성. 한번의 클램핑으로 부품의 여러 부품을 가공할 수 있기 때문에 중간 공정(마킹 등)이 많이 생략되는 것이 일반적입니다. 일반적으로 첫 번째 부품 검사만 필요하므로 생산 준비 시간이 크게 단축되므로 생산성이 높습니다. .
(3) 높은 수준의 자동화는 노동 강도를 줄이고 작업 조건을 개선합니다. 블랭크의 수동 클램핑을 제외하고 모든 가공 공정은 공작 기계에 의해 자동으로 완료되므로 작업자의 노동 강도가 줄어들고 작업 조건이 향상됩니다.
(4) 강력한 적응성과 우수한 경제적 이점. CNC 공작기계로 가공할 때 가공 대상이 변경되면 CNC 프로그램만 다시 작성하면 됩니다. 일반적으로 공구, 고정구, 금형을 재설계하지 않고도 부품을 가공할 수 있습니다. 이는 제품 개발 주기를 크게 단축하고 신제품 개발의 지름길을 제공합니다. 동시에 가공 정밀도가 높고 품질이 안정적이며 불량률이 감소하고 생산 비용이 절감되며 생산성이 높아 경제적 이점을 얻을 수 있습니다.
(5) 생산 관리의 현대화에 도움이 됩니다. CNC 공작 기계 가공을 사용하면 부품 가공 시간을 정확하게 계산할 수 있고 공구 고정 장치 및 반제품의 검사 및 관리를 효과적으로 단순화할 수 있어 생산 관리 현대화에 도움이 됩니다. 그리고 디지털 정보의 활용으로 인해 컴퓨터 지원 설계와 제조를 긴밀하게 통합하는 통합 시스템을 쉽게 구성할 수 있습니다.
그러나 CNC 공작기계는 가격이 비싸고 기술적으로 복잡하며 유지 관리가 어려워 고품질의 관리 및 운영 인력이 필요합니다.
2) CNC 공작 기계의 적용
CNC 공작 기계는 널리 사용되며 특히 다음과 같은 특성을 가진 부품 가공에 적합합니다. 구조 및 고정밀 요구 사항 CNC 공작 기계는 많은 툴링 비용을 절감할 수 있어 비싸고 긴급하게 필요한 부품을 폐기할 수 없는 고품질 부품을 처리합니다. 생산주기가 가장 짧습니다.