가공 기초: 정밀 CNC를 위한 툴패스 마스터하기

머신 샵에서 일하거나 이제 막 시작하는 분들의 CAM 지식을 복습할 수 있도록 '가공 기초' 시리즈를 만들었습니다. 버밍엄 기술 센터의 사내 머시니스트가 각 에피소드를 진행하며 툴/프로세스에 대한 자세한 개요를 제공합니다. 지난 편에서는 포스트 프로세서를 다뤘습니다. 여기서는 2D부터 5축까지 다양한 툴패스 유형을 심층적으로 살펴보고 Fusion 360으로 프로그래밍하는 방법을 소개합니다.

툴패스를 2D, 3D, 완전 5축 동시 같은 용어로 말하는 걸 들어보셨을 겁니다. 하지만 이 용어들이 무슨 뜻일까요? 이 글에서 정확히 설명하고 Fusion 360 내부에서 이러한 툴패스를 프로그래밍하는 방법도 다룹니다.

2D 툴패스란?

가장 기본적인 툴패스 유형은 2D입니다. 이름에서 알 수 있듯 2D 툴패스는 절삭 시 머신의 두 축, 즉 두 차원에서만 이동합니다. 일반적으로 X축과 Y축입니다. 위 비디오의 머신을 보면 2D 툴패스 작동을 볼 수 있습니다. 공구가 Z축으로 내려오지만 실제 절삭 패스가 시작되면 공구는 평평한 XY 평면에서만 이동합니다.

2.5D 툴패스란?

2D 툴패스 다음 단계는 2.5D 툴패스입니다. 2.5D 툴패스는 2D 패스를 가져와 여러 깊이를 추가한 것입니다. 3D가 아닌 2.5D라 불리는 이유는 공구가 여전히 두 축에서만 이동하기 때문입니다. 2D 패스가 있고, 공구가 Z축으로 위아래로 스텝 이동한 다음 같은 2D 패스가 반복됩니다.

3D 툴패스란?

다음 툴패스 유형은 3D 툴패스입니다. 이때 X, Y, Z 세 축이 모두 절삭하면서 이동합니다. 이제 필렛을 만드는 램프 공구처럼 곡면 같은 더 복잡한 지오메트리를 만들 수 있습니다. 위 비디오에서 3D 툴패스 작동을 볼 수 있습니다. 공구가 X, Y 방향으로 이동하면서 Z축으로 지속적으로 내려갑니다.

이 단계에서 이미 세 선형 축을 모두 사용합니다. 다음 단계는 회전 축 도입입니다. 이는 머신의 사용 가능한 설정에 따라 가능합니다. 일부 머신은 세 선형 축만 있어 3축 초과 툴패스가 불가능합니다. 일부는 추가 회전 축이 하나 있고, 위 비디오의 머신처럼 두 개 추가 회전 축이 있는 경우도 있습니다. 자세한 내용은 밀링 머신 가공 기초 비디오를 확인하세요.

5축 툴패스란?

내 머신에 회전 축이 두 개 있으므로 3축 툴패스 이상으로 갈 수 있습니다. 한 옵션은 4축 툴패스로, 세 선형 축에 회전 축 하나를 도입합니다. 이 옵션으로 공구에 대한 부품 상대 위치를 회전시킬 수 있어 부품 영역에 더 잘 접근할 수 있습니다. 다음 단계는 5축 툴패스로, 세 선형 축과 두 회전 축을 사용합니다. 이 옵션은 회전 축 조합으로 더 많은 영역에 접근할 수 있어 더 큰 접근성을 제공합니다. 공구가 부품과 접촉하는 각도도 제어할 수 있어 표면 조도 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

3+2 툴패스란?

들었을 수 있는 또 다른 용어는 3+2 툴패스입니다. 이게 5축 툴패스와 왜 다른지 궁금할 수 있습니다. 주요 차이는 부품이 절삭되는 동안 몇 개의 축이 움직일 수 있는지입니다. 5축 툴패스에서는 부품이 절삭되는 동안 모든 5축이 움직일 수 있습니다. 하지만 3+2 툴패스에서는 소재에서 떨어진 상태에서 회전 축으로 부품을 공구에 상대적으로 재배치합니다. 회전 축이 부품을 재배치하면 툴패스는 다른 2D나 3D 툴패스와 동일하게 실행됩니다.

비디오에서 3+2 툴패스 작동 예를 볼 수 있습니다. 표준 2D 툴패스가 부품을 절삭하는 걸 볼 수 있습니다. 공구가 물러나고 회전 축이 부품을 재배치한 후 공구가 다시 부품 위로 내려와 3축으로 가공합니다. 툴패스에서 회전 축을 포지셔닝에 사용하고 툴패스 자체의 성격이 이를 3+2 툴패스로 만듭니다.

이 지식을 Fusion 360으로 가져오기

이제 다양한 툴패스 유형을 이해했으니 Fusion 360 내부를 보며 어떻게 프로그래밍하는지 살펴봅시다. Fusion 360은 밀링 툴패스 전략을 2D, 3D, 멀티축으로 나눕니다. 여기서는 X, Y 방향에서만 발생하는 2D 프로파일 패스가 적용된 것을 볼 수 있습니다. 편집하면 여러 깊이를 추가해 2.5D 툴패스로 변환할 수 있습니다.

3D 전략 목록에서 램프 툴패스가 있는데, 실행 중 X, Y, Z축을 동시에 이동합니다. 멀티축 옵션으로 가면 로터리 툴패스가 있는데, 하나의 회전 축을 사용하는 4축 툴패스입니다. 스와프(Swarf)도 있는데, 완전 5축 동시 패스입니다. 3+2 툴패스도 논의했듯 회전 축을 포지셔닝에만 사용할 때입니다. 공구 방향을 사용하면 2D나 3D 툴패스 버전을 3+2 툴패스로 전환할 수 있습니다. 지오메트리 탭에서 카드로부터 새 축 방향을 설정하여 이 옵션을 켜야 합니다. 그러면 툴패스 프로그래밍의 나머지 부분은 동일합니다.

더 많은 가공 기초가 곧 공개됩니다

밀링 공구에 대한 이 에피소드에 이어 매주 가공 기초 에피소드를 게시할 예정입니다. 향후 주제에는 NC 코드, 작업 좌표계 등이 포함됩니다. 아래 나머지 가공 기초 비디오를 확인하세요:

가공 기초: 밀링 머신 소개
가공 기초: 밀링 공구 소개
가공 기초: 선반 소개
가공 기초: 포스트 프로세서 소개

그동안 Fusion 360을 다운로드하여 오늘부터 더 스마트하게 가공하세요. Fusion 360으로 머신을 최대한 활용하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.