5축 CNC 프로그래밍에서 툴 벡터(IJK) 활용 실전 가이드

5축 프로그래밍 시 회전 이동과 위치를 명령하는 두 가지 명확한 옵션이 있습니다. 회전 각도(Rotary Angles) 또는 툴 벡터(Tool Vectors)로 데이터를 출력할 수 있습니다. 각각 장단점이 있지만, 선택권이 주어진다면 포스트 프로세서를 설정해 이러한 회전 명령을 더 흔한 ABC 축 회전 각도 대신 IJK 툴 벡터로 출력하는 것을 선호합니다.

IJK 툴 벡터를 사용하면 프로그램이 특정 머신 구성에 독립적이게 됩니다. 특정 축 호출(A, B, C)을 하지 않으므로, 머신은 사용 가능한 축들을 자유롭게 사용해 공구를 명령된 위치와 틸트 각도로 위치시킬 수 있습니다. 이 자유로움 덕분에 동일한 파트 프로그램을 숍 내 여러 다른 머신들 간에 공유할 수 있습니다. 머신 구성에 관계없이 말이죠. 이는 작업장 바닥에서 작업을 스케줄링할 때 엄청난 자유를 줍니다.

툴 벡터는 포스트 프로세서 생성도 쉽게 만듭니다. CAM 시스템으로 5축 툴패스를 프로그래밍할 때, 소프트웨어는 내부적으로 툴 벡터를 사용해 명령된 이동을 자동 계산합니다. 따라서 이미 생성된 이 이동들을 번역 없이 그대로 출력하는 포스트 프로세서가 훨씬 만들기 간단할 것입니다. 모든 이동을 A, B, C축 명령으로 변환하도록 포스트를 설정하면, 포스트 프로세서가 더 많은 일을 해야 하므로 더 복잡해지고 구성 및 테스트에 더 많은 시간이 걸립니다.

그럼 툴 벡터란 무엇일까요? 툴 벡터는 단순히 프로그램의 IJK 값들로, XYZ 위치 끝에 추가되어 공구가 명령된 XYZ 위치에서 어떤 각도와 방향으로 기울어야 하는지 결정합니다. 예: G01 X10. Y10. Z10. I0.5 J0.5 K0.707106 툴 벡터 명령은 G01 X10. Y10. Z10. B45. C45 같은 축 위치와 동일합니다. 단, 특정 축 명령을 호출하지 않아도 됩니다. 두 번째 명령은 BC 머신 구성에서만 사용할 수 있습니다.

툴 벡터 데이터 포인트는 측정된 거리가 아니며, 어떤 단위도 없지만, 명령된 공구 틸트 각도를 시각화하려 할 때 저는 이렇게 봅니다. 벡터에 쓰인 세 글자는 머신의 세 축에 대응합니다. I는 X축, J는 Y축, K는 Z축 방향입니다. 아래 예시에서 시각화용으로만 각 IJK 토큰이 인치 단위 측정값이라고 가정해 봅시다. XYZ 공구 접촉점에서, X축 양방향 0.50", Y축 양방향 0.50", Z축 양방향 0.70716" 위 공간의 한 점을 가정합니다. 이제 공구 팁 중심에서 시작해 IJK 토큰들로 생성된 공간의 점을 지나 위로 뻗은 선을 상상해 보세요. 그게 공구의 명령된 틸트 각도와 방향입니다. 그냥 그만큼 쉽습니다!

툴 벡터로 5축 프로그래밍 시 마지막으로 논의해야 할 것이 있습니다. 머신이 사용 가능한 회전축을 어떻게 사용해 공구를 명령된 틸트 각도로 위치시킬지 결정하게 허용하고, 모든 5축 조합에 대해 최소 두 가지 허용 가능한 해가 있음을 인식할 때, 현재 머신 구성에 가장 적합한 해를 선택하도록 컨트롤러를 강제하는 방법이 필요합니다. 이를 '틸트 축 선호도(Tilt Axis Preference)'라고 부르는, 툴 벡터 입력이 가능한 각 머신 툴 컨트롤의 컨트롤 파라미터 내 설정으로 적용합니다.

틸트 축 선호도는 현재 5축 명령의 해를, 프로그램이 실행되는 머신에 가장 적합한 회전 방향으로 강제하는 데 사용됩니다. 예: A축이 음 방향으로 110도, 양 방향으로만 30도 틸트 가능한 트러니언 머신(허코 5축 트러니언 머신들처럼)에서, 가능한 한 항상 음 방향으로 기울이도록 컨트롤러를 '강제'해 축 이동량이 충분한지 보장해야 합니다.