20 단원 3:수직 밀링 센터 기계 동작

목표

이 단원을 마치면 다음을 수행할 수 있어야 합니다.

• 수직 밀링 센터 머신 모션을 이해합니다.
• 머신 홈 위치를 이해합니다.
• CNC 기계 좌표를 이해합니다.
• 작업 좌표계를 이해합니다.
• 기계 및 도구 오프셋을 이해합니다.
• 각 도구에 대해 도구 길이 오프셋을 설정합니다.

VMC 머신 모션

CNC 기계는 3D 직교 좌표계를 사용합니다. 그림 10.은 일반적인 수직 밀링 센터(VMC)를 보여줍니다. 가공할 부품이 기계 테이블에 고정됩니다. 이 테이블은 XY 평면에서 이동합니다. 작업자가 기계를 바라보면 X축이 테이블을 좌우로 움직입니다. Y축은 테이블을 앞뒤로 이동합니다. 기계 기둥이 도구를 잡고 회전합니다. 열은 Z축을 제어하고 위아래로 이동합니다.

그림 1. VMC 머신 모션

CNC 기계 좌표

CNCMachine Coordinate System은 그림 11에 나와 있습니다. Machine Coordinate System의 제어점은 기계 스핀들의 중심면으로 정의됩니다. 기계 좌표계의 원점을 기계 홈이라고 합니다. Z축이 완전히 후퇴하고 테이블이 왼쪽 뒤쪽 모서리 근처의 한계까지 이동할 때 기계 스핀들의 중심면 위치입니다.

그림 2. VMC 기계 좌표계(홈 위치에서 )

그림 12와 같이 CNC로 작업할 때는 항상 테이블의 움직임이 아닌 도구의 움직임이라는 관점에서 CNC 프로그램을 생각하고 작업하고 작성하십시오. 예를 들어, +X 좌표 값을 늘리면 도구가 테이블과 관련하여 오른쪽으로 이동합니다(테이블은 실제로 왼쪽으로 이동하지만). 마찬가지로 +Y 좌표 값을 높이면 공구가 기계 뒤쪽으로 이동합니다(테이블이 작업자 쪽으로 이동). +Z 명령을 높이면 도구가 위로 이동합니다(테이블에서 멀어짐).

머신 홈 포지션 정보

CNC 기계를 처음 켤 때 축이 작업 공간에서 어디에 위치하는지 알지 못합니다. 홈 위치는 제어 전원을 켠 후 기계 제어 장치의 버튼을 눌러 작업자가 시작한 전원 켜기 다시 시작 시퀀스에 의해 발견됩니다.

Power On Restart 시퀀스는 세 축 모두를 극한 한계(-X, +Y, +Z)까지 천천히 구동합니다. 각 축이 기계적 한계에 도달하면 마이크로 스위치가 활성화됩니다. 이는 해당 축의 홈 위치에 도달했음을 제어 장치에 알립니다. 3개의 축이 모두 이동을 멈춘 후에는 기계를 "원점 복귀"라고 합니다. 기계 좌표는 이후 이 홈 위치와 관련됩니다.

작업 좌표계

분명히 기계 좌표와 관련하여 CNC 프로그램을 작성하는 것은 어려울 것입니다. 홈 위치는 테이블에서 멀리 떨어져 있으므로 CNC 프로그램의 값은 크고 부품 모델과의 관계를 쉽게 인식할 수 없습니다. CNC 프로그래밍 및 설정을 보다 쉽게 ​​하기 위해 각 CNC 프로그램에 대해 WCS(Work Coordinate System)가 설정됩니다.

WCS는 부품, 스톡 또는 고정 장치에서 CNC 프로그래머가 선택한 지점입니다. WCS는 CAD의 부품 원점과 같을 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없습니다. 기계 엔벨로프의 어느 위치에나 위치할 수 있지만 선택 시 신중하게 고려해야 합니다.

• WCS 위치는 에지 파인더, 동축 표시기 또는 부품 프로브와 같은 기계적 수단으로 찾을 수 있어야 합니다.
• 높은 정밀도로 위치해야 합니다. 일반적으로 플러스 또는 마이너스 0.001인치 이하입니다.
• 반복 가능해야 합니다. 부품은 매번 정확히 같은 위치에 배치되어야 합니다.
• 부품의 다른 면이 가공될 때 부품이 회전하고 이동하는 방식을 고려해야 합니다.

예를 들어, 그림 13은 바이스에 파지된 부품을 보여줍니다. 부품의 외부 치수는 CNC 기계에 설정되기 전에 수동 기계에서 크기에 맞게 이미 밀링되었습니다.

CNC는 이 부품의 구멍, 포켓 및 슬롯을 만드는 데 사용됩니다. WCS는 블록의 왼쪽 상단 모서리에 있습니다. 이 코너는 Edge Finder 또는 Probe를 사용하여 쉽게 찾을 수 있습니다.

상단 보기                            

그림 3. 작업 좌표계(WCS)

기계 및 도구 오프셋

기계 오프셋:

매번 기계의 정확히 같은 위치에 바이스를 배치하기가 어렵기 때문에 일반적으로 바이스가 설정되고 기계와 정렬될 때까지 홈에서 WCS까지의 거리는 알 수 없습니다. 기계 설정은 프로그램이 완전히 작성된 후에 수행하는 것이 가장 좋습니다. CNC 프로그래밍이 완료될 때까지 CNC 기계를 유휴 상태로 유지하는 데 비용이 많이 들기 때문입니다. 게다가 프로그래머는 CAM 프로세스 중에 마음을 바꿔 미리 계획된 설정을 쓸모없게 만들 수 있습니다.

문제를 더욱 복잡하게 하는 것은 다른 도구가 기계 스핀들에서 다른 길이로 확장되며 또한 사전에 결정하기 어려운 값입니다. 예를 들어, 롱 엔드밀은 스터브 길이 드릴보다 스핀들 면에서 더 확장됩니다. 공구가 마모되거나 파손되어 교체해야 하는 경우 매번 공구 홀더에서 정확한 길이로 설정하는 것이 거의 불가능합니다.

따라서 기계 좌표계를 부품 WCS와 연결하고 다양한 도구 길이를 고려하는 방법이 있어야 합니다. 이것은 machineTool 및 Fixture Offset을 사용하여 수행됩니다. CNC 기계에는 많은 오프셋이 있습니다. 작동 방식을 이해하고 올바르게 함께 사용하는 것은 성공적인 CNC 가공에 필수적입니다.

부품 오프셋 XY:

고정구 오프셋은 CNC 제어가 기계 홈 위치 및 부품 WCS로부터의 거리를 알 수 있는 방법을 제공합니다. 도구 오프셋과 함께 고정 장치 오프셋을 사용하면 기계 좌표 대신 WCS와 관련하여 프로그램을 작성할 수 있습니다. CNC 프로그램을 작성하기 전에 기계 엔벨로프에서 부품의 정확한 위치를 알 필요가 없기 때문에 설정이 더 쉽습니다.

공구가 모든 가공 작업에 도달할 수 있는 위치에 부품이 위치하는 한 기계 영역의 어느 위치에나 위치할 수 있습니다. Fixture Offset 값이 발견되고 컨트롤에 입력되고 CNC 프로그램에 의해 활성화되면 CNC 컨트롤은 프로그램 좌표를 WCS 좌표로 변환하기 위해 장면 뒤에서 작동합니다.

그림 14에서 부품 오프셋(+X, -Y)을 사용하여 기계 스핀들의 중심선을 WCS 위로 직접 이동하는 방법에 주목하십시오.

그림 4:부품 오프셋으로 기계를 WCS로 이동

부품 오프셋 Z 

부품 오프셋 Z 값은 도구 길이 오프셋과 결합되어 도구의 길이를 고려하여 Z-데이텀을 부품 홈에서 부품 Z-제로로 이동하는 방법을 기계에 표시합니다. Fixture Offset Z는 기계 설정 및 작동 방식에 따라 사용되거나 사용되지 않을 수 있습니다.

도구 길이 오프셋(TLO) 

기계에 로드된 모든 도구는 길이가 다릅니다. 실제로 마모나 파손으로 인해 공구를 교체하게 되면 홀더에 새 공구를 기존 공구와 동일한 위치에 고정하는 것이 거의 불가능하기 때문에 교체 기간이 변경될 가능성이 높습니다. CNC 기계는 각 도구가 스핀들에서 팁까지 얼마나 멀리 확장되는지 알 수 있는 방법이 필요합니다. 이것은 도구 길이 오프셋(TLO)을 사용하여 수행됩니다.

가장 간단한 사용에서 TLO는 아래 그림 17의 맨 왼쪽에 표시된 것처럼 기계 홈 Z 위치에서 부품 Z 제로 위치로 공구를 사용하여 스핀들을 조깅하여 찾을 수 있습니다. 공구가 부품 데이텀 Z로 조그되고 이동 거리가 측정됩니다. 이 값은 해당 도구의 TLO 레지스터에 입력됩니다. 이 방법의 문제점에는 도구를 설정하기 전에 부품을 올바른 깊이로 평면 밀링해야 한다는 점입니다. 또한 Z-데이텀이 잘린 경우(3D 표면 부품의 일반적인 경우) 도구가 파손되거나 마모되어 교체해야 하는 경우 데이텀을 설정할 수 없습니다. 새 작업이 설정될 때마다 모든 도구를 재설정해야 합니다. 이 방법을 사용하면 Fixture Offset Z가 사용되지 않고 0으로 설정됩니다.

중앙에 표시된 방법이 이 책에서 훨씬 더 우수하고 사용됩니다. 모든 도구는 기계 테이블에 있는 정밀 1-2-3 블록의 상단과 같이 알려진 Z 위치로 설정됩니다. 이렇게 하면 마모되거나 파손된 도구를 매우 쉽게 재설정할 수 있습니다.

공구 프로브는 기계가 TLO를 자동으로 찾기 위해 특수 사이클을 사용한다는 점을 제외하고는 1-2-3 블록 방법과 매우 유사합니다. 팁이 프로브에 닿을 때까지 도구를 천천히 낮추고 TLO 레지스터를 업데이트합니다. 이 방법은 빠르고 안전하며 정확하지만 장비에 공구 프로브가 장착되어 있어야 합니다. 또한 도구 프로브는 고가이므로 도구가 프로브에 충돌하지 않도록 주의해야 합니다.

두 번째 및 세 번째 방법 모두 도구 설정 위치(1-2-3 블록 또는 도구 프로브의 상단)에서 Fixture Offset Z에서 찾아 입력할 부품 데이텀까지의 거리도 필요합니다. 기계는 두 가지를 추가합니다. 값을 함께 사용하여 총 도구 길이 오프셋을 결정합니다. 이 작업을 수행하는 방법이 포함되어 있습니다.

도구 길이 오프셋을 설정하는 3가지 방법

그림 5. TLO 설정 방법

단위 테스트

1. 머신 홈 위치를 설명합니다.

2. 수직 밀링 센터(VMC)에서 X축이 테이블을 어떤 방향으로 이동시킵니다.

3. 수직 밀링 센터(VMC)에서 Y축이 테이블을 어떤 방향으로 이동시킵니다.

4. 수직 밀링 센터(VMC)에서 Z축이 테이블을 어떤 방향으로 이동시킵니다.

5. 도구 길이 오프셋을 설정하는 3가지 방법을 나열하십시오.