CNC 기계
산업 제조
CNC 라우터는 컴퓨터 수치 제어를 통해 공구 경로를 제어할 수 있는 기계 키트입니다. 목재, 합성물, 알루미늄, 강철, 플라스틱 및 발포체와 같은 다양한 경질 재료를 절단하기 위한 컴퓨터 제어 기계입니다. CNC 변형이 있는 여러 종류의 도구 중 하나입니다. CNC 라우터는 CNC 밀링 머신과 개념이 매우 유사합니다.
CNC 라우터는 소형 가정용 "데스크탑" CNC 라우터에서 보트 제작 시설에 사용되는 대형 "갠트리" CNC 라우터에 이르기까지 다양한 구성으로 제공됩니다. 많은 구성이 있지만 대부분의 CNC 라우터에는 전용 CNC 컨트롤러, 하나 이상의 스핀들 모터, AC 인버터 및 테이블과 같은 몇 가지 특정 부품이 있습니다.
CNC 라우터는 일반적으로 3축 및 5축 CNC 형식으로 제공됩니다.
CNC 라우터는 컴퓨터에 의해 실행됩니다. 좌표는 별도의 프로그램에서 기계 컨트롤러로 업로드됩니다. CNC 라우터 소유자는 종종 두 가지 소프트웨어 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 하나는 설계를 만드는 프로그램(CAD)이고 다른 하나는 이러한 설계를 기계에 대한 지침 프로그램(CAM)으로 변환하는 것입니다. CNC 밀링 머신과 마찬가지로 CNC 라우터는 수동 프로그래밍으로 직접 제어할 수 있지만 CAD/CAM은 윤곽 형성에 대한 더 넓은 가능성을 열어주고 프로그래밍 프로세스를 가속화하며 어떤 경우에는 수동 프로그래밍이 실제로 불가능하지는 않더라도 확실히 프로그램을 생성할 수 있습니다. 상업적으로 비현실적입니다.
CNC 라우터는 동일하고 반복적인 작업을 수행할 때 매우 유용할 수 있습니다. CNC 라우터는 일반적으로 일관되고 고품질의 작업을 생성하고 공장 생산성을 향상시킵니다.
CNC 라우터는 낭비, 오류 빈도 및 완제품이 시장에 출시되는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있습니다.
CNC 라우터는 제조 공정에 더 많은 유연성을 제공합니다. 문 조각, 실내외 장식, 나무 패널, 간판, 나무 프레임, 몰딩, 악기, 가구 등과 같은 다양한 품목의 생산에 사용할 수 있습니다. 또한 CNC 라우터는 트리밍 프로세스를 자동화하여 플라스틱의 열 성형을 더 쉽게 만듭니다. CNC 라우터는 부품 반복성과 충분한 공장 출력을 보장하는 데 도움이 됩니다.
오늘날 알려진 수치 제어 기술은 20세기 중반에 등장했습니다. 1952년, 미 공군, 그리고 존 파슨스의 이름과 미국 매사추세츠주 케임브리지에 있는 매사추세츠 공과 대학을 추적할 수 있습니다. 1960년대 초까지는 생산 제조에 적용되지 않았습니다. 진정한 붐은 1972년경, 그리고 10년 후 저렴한 마이크로 컴퓨터의 도입으로 CNC의 형태로 나타났습니다. 이 매혹적인 기술의 역사와 발전은 많은 출판물에 잘 기록되어 있습니다.
제조 분야, 특히 금속 가공 분야에서 수치 제어 기술은 혁명을 일으켰습니다. 컴퓨터가 모든 회사와 많은 가정의 표준 설비가 되기 전의 매일에도 수치 제어 시스템이 장착된 공작 기계는 기계 공장에서 특별한 위치를 찾았습니다. 최근의 마이크로 전자공학의 발전과 수치 제어에 대한 영향을 포함하여 끊임없는 컴퓨터 개발은 일반적으로 제조 부문과 특히 금속 가공 산업에 상당한 변화를 가져왔습니다.
다양한 출판물과 기사에서 수치 제어가 무엇인지 정의하기 위해 수년 동안 많은 설명이 사용되었습니다. 이러한 정의의 대부분은 동일한 아이디어, 동일한 기본 개념을 공유하며 단지 다른 표현을 사용합니다.
알려진 모든 정의의 대부분은 비교적 간단한 문장으로 요약할 수 있습니다.
수치 제어는 기계 제어 시스템에 특별히 코딩된 명령을 사용하여 공작 기계를 작동하는 것으로 정의할 수 있습니다.
지침은 알파벳 문자, 숫자 및 선택한 기호(예:소수점, 백분율 기호 또는 괄호 기호)의 조합입니다. 모든 명령은 논리적 순서와 미리 결정된 형식으로 작성됩니다. 부품을 가공하는 데 필요한 모든 명령 모음을 NC 프로그램, CNC 프로그램 또는 부품 프로그램이라고 합니다. 이러한 프로그램은 나중에 사용할 수 있도록 저장하고 반복적으로 사용하여 언제든지 동일한 가공 결과를 얻을 수 있습니다.
용어를 엄격히 준수하여 약어 NC 및 CNC의 의미에 차이가 있습니다. NC는 Order and original Numerical Control 기술을 나타내며, 여기서 CNC는 더 새로운 Computerized Numerical Control 기술, 더 오래된 친척의 현대적 스핀오프를 나타냅니다. 그러나 실제로는 CNC가 선호되는 약어입니다. 각 용어의 올바른 사용법을 명확히 하기 위해 NC 시스템과 CNC 시스템 간의 주요 차이점을 살펴보십시오.
두 시스템 모두 동일한 작업, 즉 부품 가공을 위한 데이터 조작을 수행합니다. 두 경우 모두 제어 시스템의 내부 설계에는 데이터를 처리하는 논리적 명령이 포함됩니다. 이 시점에서 유사성은 끝납니다.
NC 시스템(CNC 시스템과 반대)은 고정 논리 기능을 사용합니다. 이 기능은 제어 장치 내에 내장되고 영구적으로 연결됩니다. 이 기능은 프로그래머나 기계 조작자가 변경할 수 없습니다. 제어 로직의 고정된 쓰기 때문에 NC 제어 시스템은 가공 프로그램을 해석할 수 있지만 일반적으로 사무실 환경에서 제어 장치에서 벗어나야 하는 변경을 허용하지 않습니다. 또한 NC 시스템에서는 프로그램 정보 입력을 위해 천공 테이프를 의무적으로 사용해야 합니다.
최신 CNC 시스템은 이전 NC 시스템이 아닌 내부 마이크로 프로세서(즉, 컴퓨터)를 사용합니다. 이 컴퓨터는 논리 기능을 조작할 수 있는 다양한 루틴을 저장하는 메모리 레지스터를 포함합니다. 즉, 부품 프로그래머나 기계 작업자가 제어 프로그램 자체(기계에서)를 변경하여 즉각적인 결과를 얻을 수 있습니다. 이러한 유연성은 CNC 시스템의 가장 큰 장점이며 아마도 현대 제조에서 기술이 널리 사용되는 데 기여한 핵심 요소일 것입니다. CNC 프로그램과 논리 기능은 소프트웨어 명령으로 특수 컴퓨터 칩에 저장됩니다. 논리적 기능을 제어하는 와이어와 같은 하드웨어 연결에 의해 사용되지 않습니다. NC 시스템과 달리 CNC 시스템은 '소프트와이어드'라는 용어와 동의어입니다.
수치 제어 기술과 관련된 특정 주제를 설명할 때 NC 또는 CNC라는 용어를 사용하는 것이 일반적입니다. NC는 일상적인 대화에서 CNC를 의미할 수도 있지만 CNC는 여기에서 NC의 약어로 설명된 주문 기술을 참조할 수 없습니다. 문자 'C'는 컴퓨터화를 나타내며 유선 시스템에는 적용되지 않습니다. 오늘날 제조되는 모든 제어 시스템은 CNC 설계로 되어 있습니다. C&C 또는 C'n'C와 같은 약어는 정확하지 않으며 이를 사용하는 사람에게 좋지 않은 영향을 미칩니다.
이것은 센서가 물리적으로 감지할 수 있는 지점에 위치할 때 모든 축의 위치를 나타냅니다. 절대 영점 위치는 일반적으로 원점 명령이 수행된 후에 도달합니다.
개체가 이동하거나 회전하는 고정 참조선입니다.
볼 나사는 회전 운동을 선형 운동으로 변환하는 기계 장치입니다. 정밀 나사산 나사로 회전하는 재순환 볼 베어링 너트로 구성됩니다.
CAD(Computer-Aided Design)는 엔지니어, 건축가 및 기타 설계 전문가의 설계 활동을 지원하는 광범위한 컴퓨터 기반 도구를 사용하는 것입니다.
CAM(Computer-Aided Manufacturing)은 제품 구성 요소의 제조 또는 프로토타이핑에서 엔지니어와 CNC 기계공을 지원하는 광범위한 컴퓨터 기반 소프트웨어 도구를 사용하는 것입니다.
CNC는 컴퓨터 수치 제어를 의미하며, 특히 g-code 명령을 읽고 공작 기계를 구동하는 컴퓨터 "컨트롤러"를 나타냅니다.
제어 시스템은 다른 장치 또는 시스템의 동작을 관리, 명령, 지시 또는 규제하는 장치 또는 장치 세트입니다.
이것은 공구의 가장 낮은 부분과 기계 테이블 표면 사이의 거리입니다. 최대 일광은 테이블에서 도구가 도달할 수 있는 가장 높은 지점까지의 거리를 나타냅니다.
멀티 드릴이라고도 하는 이 드릴 세트는 일반적으로 32mm 간격으로 배치됩니다.
또는 절삭 속도는 절삭 공구와 절삭 공구가 작동 중인 부품 표면 간의 속도 차이입니다.
이것은 주어진 조명기의 기준 영점을 나타내는 값입니다. 절대 영점과 고정 영점 사이의 모든 축의 거리에 해당합니다.
G 코드는 NC 및 CNC 공작 기계를 제어하는 프로그래밍 언어의 일반적인 이름입니다.
이것은 절대 기계 영점 또는 고정 장치 오프셋 영점으로 표시되는 0,0,0이라고도 하는 프로그래밍된 기준점입니다.
선형 및 원형 보간은 알려진 데이터 포인트의 개별 세트에서 새 데이터 포인트를 구성하는 방법입니다. 즉, 프로그램이 중심점과 반경만 알면서 완전한 원의 절단 경로를 계산하는 방식입니다.
이것은 기계에 있는 모든 축의 기본 위치입니다. 원점 복귀 명령을 실행할 때 모든 드라이브는 정지를 지시하는 스위치나 센서에 도달할 때까지 기본 위치로 이동합니다.
시트에서 부품을 효율적으로 제조하는 프로세스를 나타냅니다. 복잡한 알고리즘을 사용하여 네스팅 소프트웨어는 사용 가능한 재고의 사용을 최대화하는 방식으로 부품을 배치하는 방법을 결정합니다.
CAM 소프트웨어에서 나오는 중심선 측정에서 떨어진 거리를 나타냅니다.
메인 스핀들 옆에 장착되는 공기 작동식 공구를 지칭하는 용어입니다.
표시, 인쇄 또는 가공을 위한 형식 지정과 같이 데이터에 일부 최종 처리를 제공하는 소프트웨어입니다.
이것은 프로그램에서 지정한 기준점 0,0입니다. 대부분의 경우 머신 제로와 다릅니다.
랙과 피니언은 회전 운동을 선형 운동으로 변환하는 한 쌍의 기어입니다.
스핀들은 공구 고정 장치가 장착된 고주파 모터입니다.
희생판이라고도 하며, 절단할 재료의 베이스로 사용되는 재료입니다. MDF와 파티클보드가 가장 일반적으로 사용되는 다양한 재료로 만들 수 있습니다.
이것은 재료를 절단하는 동안 도구에 가해지는 압력을 나타냅니다.
스핀들 속도라고도 하며 분당 회전수(RPM)로 측정되는 기계 스핀들의 회전 주파수입니다.
놀랍게도 툴링은 종종 CNC 장비에서 가장 잘 이해되지 않는 측면입니다. 절단 품질과 절단 속도에 가장 큰 영향을 미치는 요소이기 때문에 작업자는 이 주제를 탐구하는 데 더 많은 시간을 할애해야 합니다.
절삭 공구는 일반적으로 세 가지 다른 재료로 제공됩니다. 고속 강철, 탄화물 및 다이아몬드.
HSS는 세 가지 재료 중 가장 날카롭고 가장 저렴하지만 가장 빨리 마모되며 비마모성 재료에만 사용해야 합니다. 잦은 교체와 연마가 필요하기 때문에 작업자가 특별한 작업을 위해 사내에서 맞춤형 프로파일을 절단해야 하는 경우에 주로 사용됩니다.
카바이드 공구는 카바이드 팁, 카바이드 인서트 및 솔리드 초경 공구와 같은 다양한 형태로 제공됩니다. 모든 탄화물이 동일하지는 않다는 점을 염두에 두십시오. 결정 구조는 이러한 도구 제조업체마다 크게 다릅니다. 결과적으로 이러한 도구는 열, 진동, 충격 및 절단 하중에 다르게 반응합니다. 일반적으로 저가의 일반 초경 공구는 고가의 유명 브랜드보다 마모 및 칩 처리 속도가 더 빠릅니다.
탄화규소 결정은 코발트 바인더에 내장되어 도구를 형성합니다. 공구가 가열되면 코발트 바인더가 카바이드 결정을 붙잡는 능력을 잃고 무뎌집니다. 동시에 누락된 탄화물이 남긴 빈 공간은 절단되는 재료의 오염 물질로 채워져 둔탁한 과정을 증폭시킵니다.
이 카테고리의 툴링은 지난 몇 년 동안 가격이 하락했습니다. 뛰어난 내마모성으로 고압 라미네이트 또는 Mdf와 같은 절단 재료에 이상적입니다. 어떤 사람들은 그것이 카바이드보다 최대 100배 더 오래 갈 것이라고 주장합니다. 다이아몬드 팁 도구는 박힌 못이나 단단한 매듭에 부딪히면 칩이 발생하거나 금이 가기 쉽습니다. 일부 제조업체는 연마재를 황삭 절단하는 데 다이아몬드 도구를 사용한 다음 마무리 작업을 위해 카바이드 또는 인서트 도구로 전환합니다.
섕크는 도구 홀더에 의해 고정되는 도구의 일부입니다. 가공의 흔적이 없는 공구의 일부입니다. 생크는 오염, 산화 및 긁힘이 없어야 합니다.
이것은 도구가 생성할 절단의 지름 또는 너비입니다.
이것은 도구의 효과적인 절단 깊이 또는 도구가 재료를 절단할 수 있는 깊이입니다.
이것은 절단된 재료를 오거하는 도구의 일부입니다. 커터의 홈 수는 칩 부하를 결정하는 데 중요합니다.
이 범주에는 많은 도구 프로필이 있습니다. 고려해야 할 주요 사항은 상향 및 하향 나선, 압축 나선,
거친 도구, 마무리 도구, 낮은 나선 및 직선 절단 도구. 이 모든 것이 하나에서 네 개의 플루트의 조합으로 제공됩니다.
상향 절단 나선으로 인해 칩이 절단 밖으로 위로 날아갑니다. 블라인드 컷을 하거나 직선으로 드릴링할 때 좋습니다. 그러나 이 도구의 기하학적 구조는 들어올리기를 촉진하고 절단되는 재료의 상단 가장자리를 찢는 경향이 있습니다.
다운컷 나선형 도구는 칩을 컷으로 아래쪽으로 밀어 부품 고정을 개선하는 경향이 있지만 특정 상황에서 막힘 및 과열을 유발할 수 있습니다. 이 도구는 또한 절단되는 재료의 아래쪽 가장자리를 찢는 경향이 있습니다.
업컷 및 다운컷 나선형 공구는 모두 황삭, 칩 브레이커 또는 정삭 날과 함께 제공됩니다.
압축 나선은 업컷 플루트와 다운컷 플루트의 조합입니다.
압축 도구는 칩을 가장자리에서 재료 중심 쪽으로 밀어내고 양면 라미네이트를 절단할 때 또는 가장자리가 찢어지는 것이 문제일 때 사용됩니다.
낮은 나선 또는 높은 나선 나선 비트는 용접 및 칩 배출이 중요한 플라스틱 및 폼과 같은 부드러운 재료를 절단할 때 사용됩니다.
공구 수명을 늘리는 가장 중요한 요소는 공구가 흡수하는 열을 분산시키는 것입니다. 이를 수행하는 가장 빠른 방법은 느리게 가는 것보다 더 많은 재료를 절단하는 것입니다. 칩은 먼지보다 공구에서 더 많은 열을 방출합니다. 또한 도구를 재료에 문지르면 마찰이 발생하여 열이 발생합니다.
공구 수명을 늘리기 위해 고려해야 할 또 다른 요소는 공구, 콜릿 및 공구 홀더를 깨끗한 상태로 유지하고 침전물이나 부식이 없도록 하여 공구의 불균형으로 인한 진동을 줄이는 것입니다.
공구의 각 톱니에 의해 제거되는 재료의 두께를 칩 하중이라고 합니다.
칩 부하 계산 공식은 다음과 같습니다.
칩 부하 =이송 속도 / RPM / # 플루트
칩 부하가 증가하면 공구 수명은 증가하고 사이클 시간은 감소합니다. 또한 광범위한 칩 부하로 우수한 인선 조도를 얻을 수 있습니다. 도구 제조업체의 칩 부하 차트를 참조하여 사용할 최적의 숫자를 찾는 것이 가장 좋습니다. 권장 칩 부하 범위는 일반적으로 0.003" ~ 0.03" 또는 0.07mm ~ 0.7mm입니다.
이것은 특히 CNC 기계가 전체 비즈니스 공식에 점점 더 통합되고 있기 때문에 업계에서 점점 더 대중화되고 있는 옵션입니다. 컨트롤러는 판매 또는 일정 관리 소프트웨어에 연결할 수 있으며 부품이 가공되면 부품 라벨이 인쇄됩니다. 일부 공급업체는 레이블을 사용하여 나중에 쉽게 검색할 수 있도록 남은 재료를 식별합니다.
바코드 막대라고도 하는 이 막대는 컨트롤러에 통합되어 작업 일정에 있는 바코드를 스캔하여 프로그램을 호출할 수 있습니다. 이 옵션은 프로그램 로딩 프로세스를 자동화하여 귀중한 시간을 절약합니다.
이러한 측정 장치는 다양한 형태로 제공되며 다양한 기능을 수행합니다. 일부 프로브는 높이에 민감한 애플리케이션에서 적절한 정렬을 보장하기 위해 표면 높이만 측정합니다. 다른 프로브는 나중에 재생산하기 위해 3차원 물체의 표면을 자동으로 스캔할 수 있습니다.
도구 길이 센서는 일광 또는 커터 끝과 작업 공간 표면 사이의 거리를 측정하고 이 숫자를 컨트롤의 도구 매개변수에 입력하는 프로브와 같은 역할을 합니다. 이렇게 약간만 추가하면 작업자가 도구를 변경할 때마다 필요한 긴 프로세스에서 벗어날 수 있습니다.
이 장치는 CNC 가죽 절단기의 가구 산업에서 처음으로 나타났습니다. CNC 작업대 위에 장착된 레이저 프로젝터는 절단하려는 부품의 이미지를 투사합니다. 이는 결함 및 기타 문제를 방지하기 위해 테이블에 블랭크를 배치하는 것을 크게 단순화합니다.
비닐 칼 부착물은 간판 업계에서 흔히 볼 수 있습니다. 메인 스핀들에 부착하거나 손잡이로 압력을 조절할 수 있는 자유 회전 칼이 있는 측면에 부착할 수 있는 커터입니다. 이 부착물을 통해 사용자는 CNC 라우터를 플로터로 전환하여 샌드블라스팅용 비닐 마스크 또는 트럭 및 표지판용 비닐 문자 및 로고를 만들 수 있습니다.
냉각 공기총 또는 절삭유 분무기는 알루미늄 또는 기타 비철금속을 절단하기 위해 목재 라우터와 함께 사용됩니다. 이 부착물은 절삭 공구 근처에서 차가운 공기 또는 미스트의 절삭유를 분사하여 작업하는 동안 냉각 상태를 유지합니다.
조각기는 메인 스핀들에 장착되며 20,000에서 40,000RPM 사이에서 회전하는 작은 직경의 조각 칼을 들고 있는 플로팅 헤드로 구성됩니다. 플로팅 헤드는 재료 두께가 변경되더라도 조각 깊이가 일정함을 보장합니다. 트로피 제작자, luthier 및 목공 상점에서 상감 세공에 사용하지만 간판 제작 업계에서 가장 흔히 볼 수 있는 이 옵션입니다.
x 또는 y 축을 따라 설정된 회전 축은 라우터를 CNC 선반으로 바꿀 수 있습니다. 이러한 회전 축 중 일부는 단순히 회전하는 스핀들이며 다른 축은 인덱싱이 가능하므로 복잡한 부품을 조각하는 데 사용할 수 있습니다.
플로팅 커터 헤드는 절단되는 재료의 상단 표면에서 특정 높이에 커터를 유지합니다. 이는 표면이 고르지 않을 수 있는 부품의 상단 표면에서 형상을 절단할 때 중요합니다. 이에 대한 예는 식당 테이블 상단의 V자 홈을 자르는 것입니다.
플라즈마 절단기는 일부 기계의 추가 기능이며 사용자가 다양한 두께의 판금 부품을 절단할 수 있도록 합니다.
스트레이트 커터가 수행할 수 없는 많은 작업에 골재 도구를 사용할 수 있습니다.
CNC 가공이 기존 방법보다 우수한 이유는 무엇입니까? 전혀 우월하죠? 주요 혜택은 어디에 있습니까? CNC와 기존 가공 프로세스를 비교하면 부품 가공에 대한 일반적인 일반적인 접근 방식이 나타납니다.
1. 도면 입수 및 연구
2. 가장 적합한 가공 방법 선택
3. 설정방법 결정(워크홀딩)
4. 절단 도구 선택
5. 속도 및 피드 설정
6. 부품 가공
기본 접근 방식은 두 가공 유형 모두에서 동일합니다. 가장 큰 차이점은 다양한 데이터가 입력되는 방식입니다. 분당 10인치(10인치/분)의 이송 속도는 수동에서 동일합니다.
또는 CNC 응용 프로그램이지만 적용 방법은 그렇지 않습니다. 냉각수에 대해서도 마찬가지입니다. 노브를 돌리거나, 스위치를 누르거나, 특수 코드를 프로그래밍하여 활성화할 수 있습니다. 이러한 모든 작업으로 인해 노즐에서 냉각수가 쏟아져 나옵니다. 두 종류의 가공 모두 사용자 측에서 어느 정도의 지식이 필요합니다. 결국 금속 가공, 특히 금속 절단은 주로 기술이지만 또한 많은 사람들의 예술이자 직업이기도 합니다. Computerized Numerical Control의 응용 프로그램도 마찬가지입니다. 모든 기술이나 예술 또는 직업과 마찬가지로 성공하려면 마지막 세부 사항까지 마스터하는 것이 필요합니다. CNC 기계공이나 CNC 프로그래머가 되려면 기술 지식 이상이 필요합니다. 업무 경험, 직관, 때로는 '직감'이라고 하는 것은 모든 기술을 보완하는 데 매우 필요합니다.
기존의 가공에서 기계 작업자는 기계를 설정하고 한 손 또는 양손을 사용하여 각 절삭 공구를 이동하여 필요한 부품을 생산합니다. 수동 공작 기계의 설계는 부품 레버, 핸들, 기어 및 다이얼을 가공하는 프로세스를 돕는 많은 기능을 제공합니다. 작업자는 배치의 모든 부품에 대해 동일한 몸체 동작을 반복합니다. 그러나 이 문맥에서 '동일한'이라는 단어는 실제로 '동일한'이 아니라 '유사한'을 의미합니다. 인간은 모든 과정을 항상 똑같은 방식으로 반복할 수 없습니다. 그것이 기계의 역할입니다. 사람들은 휴식 없이 항상 같은 수준의 작업을 수행할 수 없습니다. 우리 모두에게는 좋은 순간과 나쁜 순간이 있습니다. 부품 가공에 적용할 때 이러한 모멘트의 결과는 예측하기 어렵습니다. 각 부품 배치 내에는 약간의 차이와 불일치가 있습니다. 부품이 항상 똑같은 것은 아닙니다. 치수 공차와 표면 마감 품질을 유지하는 것은 기존 기계 가공에서 가장 일반적인 문제입니다. 개별 기계공에게는 동료 동료가 있을 수 있습니다. 이러한 요소와 기타 요소가 결합되어 엄청난 양의 불일치가 발생합니다.
수치 제어하에 가공하면 대부분의 불일치가 사라집니다. 기계 가공과 동일한 물리적 개입이 필요하지 않습니다. 수치
제어 가공에는 레버, 다이얼 또는 핸들이 필요하지 않습니다. 최소한 기존 가공과 같은 의미는 아닙니다. 가공 프로그램이 검증되면 여러 번 사용할 수 있으며 항상 일관된 결과를 반환합니다. 그렇다고 해서 제한 요소가 없는 것은 아닙니다. 절삭 공구가 마모되고, 한 배치의 재료 블랭크가 다른 배치의 재료 블랭크와 동일하지 않고, 설정이 다를 수 있습니다. 이러한 요소는 필요할 때마다 고려되고 보정됩니다.
수치 제어 기술의 출현이 모든 수동 기계의 즉각적인 또는 장기간의 종말을 의미하지는 않습니다. 전산화된 방법보다 전통적인 기계가공 방법이 더 나은 경우가 있습니다. 예를 들어, 간단한 일회성 작업은 CNC 기계보다 수동 기계에서 더 효율적으로 수행될 수 있습니다. 특정 유형의 가공 작업은 수치 제어 가공보다 수동 또는 반자동 가공의 이점이 있습니다. CNC 공작 기계는 모든 수동 기계를 대체하기 위한 것이 아니라 보완하기 위한 것일 뿐입니다.
많은 경우 CNC 기계에서 특정 가공을 수행할지 여부를 결정하는 것은 필요한 부품의 수에 기반하며 다른 것은 아닙니다. 배치로 가공된 부품의 양이 항상 중요한 기준이기는 하지만 유일한 요소는 절대 아닙니다.
부품 복잡성, 허용 오차, 요구되는 표면 마감 품질 등도 고려해야 합니다. 종종 하나의 복잡한 부품은 CNC 가공의 이점을 얻을 수 있지만 50개의 비교적 단순한 부품은 그렇지 않습니다.
수치 제어는 단일 부품을 단독으로 가공한 적이 없습니다. 수치 제어는 공작 기계를 생산적이고 정확하며 일관된 방식으로 사용할 수 있도록 하는 프로세스 또는 방법일 뿐입니다.
수치 제어의 주요 이점은 무엇입니까?
가공의 어떤 영역이 이점을 얻을 수 있고 기존 방식으로 더 잘 수행되는지 아는 것이 중요합니다. 2마력 CNC 밀이 현재 20배 더 강력한 수동 밀에서 수행되는 작업을 능가할 것이라고 생각하는 것은 터무니없는 일입니다. 마찬가지로 기존 기계에 비해 절삭 속도와 이송 속도가 크게 향상될 것이라는 기대도 비합리적입니다. 가공 및 툴링 조건이 동일하면 두 경우 모두 절단 시간이 매우 가깝습니다.
CNC 사용자가 개선을 기대할 수 있고 기대해야 하는 주요 영역:
1. 설정 시간 단축
2. 리드 타임 단축
3. 정확도 및 반복성
4. 복잡한 모양의 윤곽
5. 단순화된 툴링 및 작업 유지
6. 일관된 절단 시간
7. 전반적인 생산성 향상
각 영역은 잠재적인 개선 사항만 제공합니다. 개별 사용자는 현장에서 제조되는 제품, 사용되는 CNC 기계, 설정 방법, 고정물의 복잡성, 절삭 공구의 품질, 경영 철학 및 엔지니어링 설계, 인력의 경험 수준, 개인에 따라 실제 개선 수준이 다릅니다. 태도 등
많은 경우에 CNC 기계의 설정 시간을 상당히 극적으로 줄일 수 있습니다. 설정은 수동 작업이며 CNC 작업자의 성능, 고정 장치 유형 및 기계 공장의 일반적인 관행에 크게 의존한다는 것을 깨닫는 것이 중요합니다. 설정 시간은 비생산적이지만 필요합니다. 이는 비즈니스 수행의 간접비의 일부입니다. 설정 시간을 최소로 유지하는 것은 모든 기계 공장 감독자, 프로그래머 및 작업자의 주요 고려 사항 중 하나여야 합니다.
CNC 기계의 설계로 인해 설정 시간은 큰 문제가 되지 않습니다. 모듈식 고정 장치, 표준 툴링, 고정 로케이터, 자동 공구 교환, 팔레트 및 기타 고급 기능은 기존 기계의 유사한 설치보다 설치 시간을 더 효율적으로 만듭니다. 현대 제조에 대한 좋은 지식이 있으면 생산성을 크게 높일 수 있습니다.
설정 시간 비용을 평가하려면 한 번의 설정으로 가공된 부품의 수도 중요합니다. 하나의 설정에서 많은 수의 부품을 가공하는 경우 부품당 설정 비용은 매우 중요하지 않을 수 있습니다. 여러 다른 작업을 단일 설정으로 그룹화하여 매우 유사한 감소를 달성할 수 있습니다. 설정 시간이 더 길더라도 기존의 여러 기계를 설정하는 데 필요한 시간과 비교할 때 정당화될 수 있습니다.
일단 가공 프로그램이 작성되고 입증되면 짧은 시간에라도 나중에 다시 사용할 수 있습니다. 첫 번째 실행의 리드 타임은 일반적으로 더 길지만 후속 실행에서는 거의 0입니다. 부품 설계의 엔지니어링 변경으로 인해 프로그램을 수정해야 하는 경우에도 일반적으로 신속하게 수행할 수 있으므로 리드 타임이 단축됩니다.
기존 기계를 위한 여러 특수 고정구를 설계하고 제조하는 데 필요한 긴 리드 타임은 종종 파트 프로그램을 준비하고 단순화된 고정 장치를 사용하여 줄일 수 있습니다.
최신 CNC 기계의 높은 정확도와 반복성은 많은 사용자에게 단일한 주요 이점이었습니다. 가공 프로그램이 디스크에 저장되거나 컴퓨터 메모리에 저장되거나 테이프(원래 방법)에 저장되더라도 항상 동일하게 유지됩니다. 모든 프로그램은 마음대로 변경할 수 있지만 일단 입증되면 일반적으로 더 이상 변경할 필요가 없습니다. 주어진 프로그램은 포함된 데이터의 단일 비트를 잃지 않고 필요한 만큼 재사용할 수 있습니다. 사실, 프로그램은 공구 마모 및 작동 온도와 같은 변경 가능한 요소에 따라야 하며 안전하게 보관해야 하지만 일반적으로 CNC 프로그래머 또는 작업자의 간섭이 거의 필요하지 않으며 CNC 기계의 높은 정확도와 반복성이 높은 수준을 허용합니다. 시간이 지나도 일관되게 생산되어야 하는 고품질 부품.
CNC 선반 및 머시닝 센터는 다양한 형태의 윤곽을 형성할 수 있습니다. 많은 CNC 사용자는 복잡한 부품을 처리할 수 있을 때만 기계를 구입했습니다. 좋은 예는 항공기 및 자동차 산업의 CNC 응용 프로그램입니다. 3차원 공구 경로 생성을 위해서는 어떤 형태의 컴퓨터 프로그래밍을 사용해야 합니다.
금형과 같은 복잡한 형상도 트레이싱용 모델을 만드는 추가 비용 없이 제작할 수 있습니다. 미러링된 부품은 버튼, 템플릿, 나무 모델 및 기타 패턴 제작 도구의 스위치로 문자 그대로 얻을 수 있습니다.
수치 제어 응용 프로그램을 위해 특별히 설계된 표준 도구를 사용하면 기존 기계 주변의 벤치와 서랍을 어지럽히는 표준 및 수제 도구를 제거할 수 없습니다. 파일럿 드릴, 스텝 드릴, 콤비네이션 도구, 카운터 보어 등과 같은 다단계 도구는 여러 개별 표준 도구로 대체됩니다. 이러한 도구는 종종 특수 및 비표준 도구보다 저렴하고 쉽게 교체할 수 있습니다. 비용 절감 조치로 인해 많은 도구 공급업체가 낮은 가격을 유지하거나 아예 없는 상태로 유지해야 했습니다. 표준의 기성 도구는 일반적으로 비표준 도구보다 더 빨리 얻을 수 있습니다.
CNC 기계의 고정 및 작업 고정은 한 가지 주요 목적을 가지고 있습니다. 바로 부품을 견고하게 고정하고 배치 내의 모든 부품에 대해 동일한 위치에 고정하는 것입니다. CNC 작업용으로 설계된 고정구에는 일반적으로 지그, 파일럿 구멍 및 기타 구멍 위치 지정 도구가 필요하지 않습니다.
CNC 기계의 절단 시간은 일반적으로 사이클 시간으로 알려져 있으며 항상 일정합니다. 작업자의 기술, 경험 및 개인 피로도가 변경되는 기존의 가공과 달리 CNC 가공은 컴퓨터의 제어 하에 있습니다. 소량의 수동 작업은 부품 설정 및 로딩 및 언로딩으로 제한됩니다. 대규모 배치 실행의 경우 비생산적인 시간의 높은 비용이 많은 부품에 분산되어 덜 중요합니다. 일관된 절단 시간의 주요 이점은 개별 공작 기계에 대한 생산 일정 및 작업 할당을 매우 정확하게 수행할 수 있는 반복적인 작업에 대한 것입니다.
The main reason companies often purchase CNC machines is strictly economic – it is a serious investment. Also, having a competitive edge is always on the mind of every plant manager. The numerical control technology offers excellent means to achieve a significant improvement in the manufacturing productivity and increasing the overall quality of the manufactured parts. Like any means, it has to be used wisely and knowledgeably. When more and more companies use the CNC technology, just having a CNC machine does not offer the extra edge anymore. The companies that get forward are those who know to use the technology efficiently and practice it to be competitive in the global economy.
To reach the goal of major increase in productivity, it is essential that users understand the fundamental principles on which CNC technology is based. These principles take many forms, for example, understanding the electronic circuitry, complex ladders diagrams, computer logic, metrology, machine design, machine principles and practices and many others. Each one has to be studied and mastered by the person in charge. In this handbook, the emphasis is on the topics that relate directly to the CNC programming and understanding the most common CNC machine tools, the machining centers and the lathes (sometimes also called the turning centers). The part quality consideration should be very important to every programmer and machine tool operator and this goal is also reflected in the handbook approach as well as in numerous examples.
Different kinds of CNC machines cover an extremely large variety. Their numbers are rapidly increasing, as the technology development advances. It is impossible to identify all the applications; they would make a long list. Here is a brief list of some of the groups CNC machines can be part of:
1. Mills and machining centres
2. Lathes and turning centres
3. Drilling machines
4. Boring mills and profilers
5. EDM machines
6. Punch presses and shears
7. Flame cutting machines
8. Routers
9. Water jet and laser profilers
10. Cylindrical grinders
11. Welding machines
12. Benders, winding and spinning machines, etc.
CNC machining centres and lathes dominate the number of installations in industry. These two groups share the market just about equally. Some industries may give a higher need for one group of machines, depending on their needs. One must remember that there are many different kinds of lathes and equally many different kinds of ma-chining centres. However, the programming process for a vertical machine is similar to the one for a horizontal ma-chine or a simple CNC mill. Even between different ma-chine groups, there is a great amount of general applications and the programming process is generally the same For example, a contour milled with an end mill has a lot in common with a contour cut with a wire.
Standard number of axes on a milling machine is three-the X, Y and Z axes. The part set on a milling system is al-cutting tool rotates, it can move up and down (or in and out), but it does not physically follow the tool path.
CNC mills sometimes called CNC milling machines are usually small, simple machines, without a tool changer or other automatic features. Their power rating is often quite low. In industry, they are used tool room work, maintenance purposes, or small part production. They are usually designed for contouring, unlike CNC drills.
CNC machining centres are for more popular and efficient that drills and mills, mainly for their flexibility. The main benefit user gets out of a CNC machining centre is the ability to group
several diverse operations into a single setup. For example, drilling, boring, counter boring, tapping, spot facing and contour milling can be incorporated into a single CNC program. In addition, the flexibility is enhanced by automatic tool changing using pallets to minimize idle time, indexing to a different side of the part, using a rotary movement of additional axes, and a number of other features, CNC machining centres can be equipped with special software that controls the speeds and feeds, the life of the cutting tool, automatic in-process gauging and offset adjustment and other production enhancing and time saving devices.
There are two basic designs of a typical CNC machining centre. There are the vertical and the horizontal machining centres. The major difference between the two types is the nature of work that can be done on them efficiently. For a vertical CNC machining centre, the most suitable type of work are flat parts, either mounted to the fixture on the table, or help in a vise or a chuck. The work that requires machining on two or more faces in a single setup is more desirable to be done on a CNC horizontal machining centre. A good example is pump housing and other cubic-like shapes. Some multi-face machining of small parts can also be done on a CNC vertical machining center equipped with a rotary table.
The programming process is the same for both designs, but an additional axis (usually a B axis) is added to the horizontal design. This axis is either a simple positioning axis (indexing axis) for the table, or a fully rotary axis for simultaneous contouring.
This handbook concentrates on the CNC vertical machining centres applications, with a special section dealing with the horizontal setup and machining. The programming methods are also applicable to the small CNC mills or drilling and/or tapping machines, but the programmer has to conceder their restrictions.
A CNC lathe is usually a machine tool with two axes, the vertical X axis and the horizontal Z axis. The main future of the lathe that distinguishes it from a mill is that the part is rotating about the machine center line. In addition, the cutting tool is normally stationary, mounted in a sliding turret. The cutting tool follows the contour of the programmed tool path. For the CNC lathe with a milling attachment, so called live tooling, the milling tool has its own motor and rotates while the spindle is stationary.
The modern lathe design can be horizontal or vertical. Horizontal type is far more common than the vertical type, but both designs exist for either group. For example, a typical CNC lathe of the horizontal group can be designed with a flat bed or a slant bed, as a bar type, chucker type or universal type. Added to these combinations or many accessories that make a CNC lathe is an extremely flexible machine tool. Typically, accessories such as a tailstock, steady rests or followup rests, part catchers, pullout-fingers and even a third axis milling attachment are popular components of the CNC lathe. A CNC lathe can be very versatile so versatile in fact, that it is often called a CNC turning centre. All text and program examples in this handbook use the more traditional term CNC lathe, yet still recognizing all its modern functions.
Computers and machine tools have no intelligence. They cannot think, they cannot evaluate a station in a rational way. Only people with certain skills and knowledge can do that. In the field of numerical control, the skills are usually in the hands of two key peopleone doing the programming, the other doing the machining. Their respective numbers and duties typically depend on the company preference, its size, as well as the product manufactured there. However, each position is a quite distinct, although many companies combine the two functions into a one, often called a CNC programmer/operator.
The CNC programmer is usually the person who has the most responsible in the CNC machine shop. This person is often responsible for the success of numerical control technology in the plant. Equally this person is held responsible for problems related to the CNC operations.
Although duties may vary, the programmer is also responsible for a variety of tasks relating to the effective usage of the CNC machines. In fact, this person is often accountable for the production and quality of all CNC operations.
Many CNC programmers are experienced machinists, who have had a practical, hands-on experience as machine tool operations they know how to read technical drawings and they can comprehend the engineering intent behind the design. This practical experience is the foundation for the ability to ‘machine’ a part in an office environment. A good CNC programmer must be able to visualize all the tool motions and recognize all restricting factories that may be involved. The programmer must be able to collect, analyze process and logically integrate all the collected data into a signal, cohesive program. In simple terms, the CNC programmer must be able to decide upon the best manufacturing methodology in all respects.
In addition to the machining skills, the CNC programmer has to have an understanding of mathematical principles, mainly application of equations, solutions of arcs and angles. Equally important is the knowledge of trigonometry. Even with computerized programming, the knowledge of manual programming methods is absolutely essential to the through understanding of the computer output and the control of this output.
The last important quality of a truly professional CNC programmer is his or her ability to listen to the other people – the engineers, the CNC operators, the managers. Good listing skills are the first prerequisites to become flexible. A good CNC programmer must be flexible in order to offer high programming quality.
The CNC machine tool operator is a complementary position to the CNC programmer. The programmer and the operator may exist in a single person, as is the case in many small shops. Although the majority of duties performed by conventional machine operator has been transferred to the CNC program, the CNC operator has many unique responsibilities. In typical cases, the operator is responsible for the tool and machine setup, for the changing of the parts, often even for some in-process inspection. Many companies expect quality control at the machine – and the operator of any machine tool, manual or computerized, is also responsible for the quality of the work done on that machine. One of the very important responsibilities of the CNC machine operator is to report findings about each program to the programmer. Even with the best knowledge, skills, attitudes and intentions, the "final" program can always be improved. The CNC operator being the one, who is the closest to the actual machining, knows precisely what extent such improvements can be.
The cost of a CNC machine might make most manufacturers nervous but the benefits of owning a CNC router will most likely justify the cost in very little time.
The first cost to take into consideration is the machine cost. Some vendors offer bundled deals that include installation, software training and shipping charges. But in most cases, everything is sold separately to allow for customization of the CNC router.
Low-end machines cost from $2,000 to $10,000. they are usually bolt-it yourself kits made of bent sheet metal and use stepper motors. They come with a training video and an instruction manual. These machines are meant for do-it-yourself use, for the signage industry and other very light duty operations. they will usually come with an adapter for a conventional plunge router. accessories such as a spindle and vacuum work holding are options. These machines can be very successfully integrated into a high production environment as a dedicated process or as part of a manufacturing cell. for instance, one of these CNC’s can be programmed to drill hardware holes on drawer fronts before assembly.
Mid-range CNC machines will cost between $10,000 and $100,000. these machines are built of heavier gauge steel or aluminium. They might use stepper motors and sometimes servos; and use rack and pinion drives or belt drives. they will have a separate controller and offer a good range of options such as automatic tool changers and vacuum plenum tables. these machines are meant for heavier duty use in the signage industry and for light panel processing applications.
These are a good option for start-ups with limited resources or manpower. They can perform most operations needed in cabinet making although not with the same degree of sophistication or with the same efficiency.
High-end routers cost upward of $100,000. This includes a whole range of machines with 3 to 5 axes suited for a broad range of applications. these machines will be built out of heavy gauge welded steel and come fully loaded with automatic tool changer, vacuum table and other accessories depending on the application. these machines are usually installed by the manufacturer and training is often included.
Transporting a CNC router carries a considerable cost. With routers weighing anywhere from a few hundred pounds to several tons, freight costs can range from $200 to $5,000 or more, depending on location. remember that unless the machine was built nearby, the hidden cost of moving it from europe or asia to the dealer’s showroom is likely included. additional costs may also be incurred just to get the machine inside once it is delivered as it is always a good idea to use professional riggers to deal with this kind of operation.
CNC vendors typically charge from $300 to $1,000 per day for installation costs. It can take anywhere from a half day to a full week to install and test the router. This cost could be included in the price of buying the machine. some vendors will provide free training on how to use the hardware and software, usually on-site, while others will charge $300 to $1,000 per day for this service.
One the wall of many companies is a safety poster with a simple, yet powerful message:
The first rule of safety is to follow all safety rules.
The heading of this section does not indicate whether the safety is oriented at the programming or the machining level. The season is that the safety is totally independent. It stands on its own and it governs behaviour of everybody in a machine shop and outside of it. At first sight, it may appear that safety is something related to the machining and the machine operation, perhaps to the setup as well. That is definitely true but hardly presents a complete picture.
Safety is the most important element in programming, setup, machining, tooling, fixturing, inspection, chipping, and-you-name it operation within a typical machine shop daily work. Safety can never be overemphasized. Companies talk about safety, conduct safety meeting, display posters, make speeches, call experts. This mass of information and instructions is presented to all of us for some very good reasons. Quite a few are passed on past tragic occurrences – many laws, rules and regulations have been written as a result of inquests and inquire into serious accidence.
At first sight, it may seem that in CNC work, the safety is a secondary issue. There is a lot of automation; a part program that runs over and over again, tooling that has been used in the past, a simple setup, etc. All this can lead to complacency and false assumption that safety is taken care of. This is a view that can have serious consequences.
Safety is a large subject but a few points that relate to the CNC work are important. Every machinist should know the hazards of mechanical and electrical devices. The first step towards a safe work place is with a clean work area, where no chips, oil spills and other debris are allowed to accumulate on the floor. Taking care of personal safety is equally important. Loose clothing, jewellery, ties, scarves, unprotected long hair, improper use of gloves and similar infraction, is dangerous in machining environment. Protection of eyes, ears, hands and feet is strongly recommended.
While a machine is operating, protective devices should be in place and no moving parts should be exposed. Special care should be taken around rotating spindles and automatic tool changers. Other devices that could pose a hazard are pallet changers, chip conveyors, high voltage areas, hoists, etc. disconnecting any interlocks or other safety features is dangers – and also illegal, without appropriate skills and authorization.
In programming, observation of safety rules is also important. A tool motion can be programmed in many ways. Speeds and feeds have to be realistic, not just mathematically "correct". Depth of cut, width of cut, the tool characteristics, all have a profound effect on overall safety.
All these ideas are just a very short summery and a reminder that safety should always be taken seriously.
CNC 기계
내성이란 무엇입니까? 치수 정확도라고도 하는 가공 공차는 부품 크기의 허용 가능한 변동량입니다. 이것은 부품의 최대 및 최소 크기 제한으로 표현됩니다. 부품의 크기가 이러한 제한 내에 있으면 부품은 공차 범위 내에 있는 것으로 간주됩니다. 그러나 부품의 치수가 이러한 제한을 초과하면 부품이 허용 오차를 초과하여 사용할 수 없는 것으로 간주됩니다. CNC 가공과 관련하여 공차는 CNC 기계 측면과 CNC 가공 설계 측면에서 두 가지 다른 맥락에서 사용됩니다. CNC 기계에서 공차는 부품을 가공할 때 기계가 달성할 수 있는 치
냉각탑이라는 용어를 들었을 때 떠오르는 것은 원자력 발전소에서 볼 수 있는 높고 바닥이 넓은 원통형 타워입니다. 그러나 냉각탑은 원자력 발전소뿐만 아니라 다른 산업에서도 냉각 시스템의 일부로 사용됩니다. 이 특수 장치는 전체 시스템을 정지시킬 수 있는 과열 가능성을 방지하여 시스템이 제대로 작동하도록 합니다. 냉각탑 작동 방식 이름에서 알 수 있듯이 냉각탑은 시스템에서 순환하는 물을 식히는 데 사용됩니다. 일련의 팬이 많은 양의 공기를 냉각탑으로 끌어들입니다. 그런 다음 공기는 응축기에서 가열된 물과 직접 접촉하게 됩니다. 소량