CNC 가공 정확도 향상: 근본 원인 분석 및 효과적인 오류 완화

실제 작업에서 CNC 기계는 주로 공작물을 제조하는 데 사용되며, 공작물은 보통 매우 높은 가공 정밀도를 요구합니다. CNC 기계 자체의 가공 정밀도를 향상시키고 싶다면 CNC 가공의 각 단계에서 발생할 수 있는 오류를 분석하여 오류의 근본 원인을 찾아내어 지속적인 오류 발생을 방지해야 합니다. 분석된 원인에 따라 대응 조치를 수립하고 오류 발생 시 즉시 보정할 수 있습니다. 전체 CNC 가공 프로젝트에서 초기 도면 단계든 최종 제품 확정이든 어느 단계의 오류든 최종 가공 부품의 정밀도에 일정한 영향을 미칩니다.

다음에서는 자주 발생하는 몇 가지 주요 오류를 논의하고, 오류의 원인과 개선 방법을 논의하겠습니다.

1. 실제 작업에서 발생하기 쉬운 오류

1.1 프로그래밍 오류

이 오류는 주로 CNC 프로그래밍 소프트웨어 공정으로 인한 것으로, 일종의 보간 오류입니다. CNC 기계로 부품을 가공할 때 CNC 장치마다 보간 기능이 다르기 때문에 부품 윤곽과 다릅니다. 서로 접근할 때 항상 직선을 선택하고 때로는 원호를 사용합니다.

 직선이나 원호가 부품의 윤곽 곡선에 즉시 접근할 때 근사 곡선과 실제 윤곽의 원본 곡선 사이에 최대 차이가 발생합니다. 이를 흔히 보간 오류라고 하며 부품의 가공 정밀도에 영향을 미칩니다. 부품 가공 정밀도에 영향을 미치는 요인 중 매우 중요한 이유입니다.

1.2 공구 코너 R 오류

내경 절삭 과정에서 외경으로 이동할 때 공구 코너 R은 보통 크기와 형상에 영향을 주지 않습니다. 그러나 테이퍼 면이나 호를 가공할 때 공구 코너 R이 영향을 미치며, 일반적으로 과절삭 또는 미절삭을 초래합니다.

1.3 측정 오류

이 오류는 보통 측정 공구의 측정 정밀도에 영향을 받으며, 측정자가 측정에 올바른 조작 방법을 채택하지 않아 영향을 미칠 수도 있습니다. 실제 측정 치수에는 보통 편차가 있습니다.

1.4 공구 마모 오류

CNC 기계가 지속적으로 작동할 때 가공할 부품과 소재, 공구 자체가 고온 고압 환경에 있어 공구 팁이 일반적으로 마모되며, 이는 특정 오차를 유발합니다. 작업 초기에 공구 팁 마모 속도가 더 빠르고, 점차 느려지다가 결국 다시 가속되는 경향을 보입니다.

1.5 역방향 운동량 손실로 인한 오차

CNC 기계는 기계 간 간극과 공작기계 전달 부품 간의 탄성 변형으로 인해 오차를 일으킵니다.

1.6 공구 설정 오차

이러한 오류의 주요 공정은 공구 설정 과정에 있습니다. 공구가 시작점으로 이동하기 시작할 때 운영 체제는 특정 이송 조정 비율 값을 생성합니다. 이 값은 편차에 영향을 미칩니다.

1.7 기계 시스템 오차

기계 본체가 특정 영향을 미쳐 기하 공차가 발생할 수 있으며, 이는 보통 조정 불가능합니다. 서보 유닛에서 구동 장치는 작업 중 특정 반복 위치 결정 오차를 가집니다. 이유는 공작기계의 펄스 등가물이 시스템에 일정한 영향을 미치기 때문입니다. 균일성과 전달 경로가 시스템에 영향을 미치지만, 위 두 오차량은 상대적으로 작고 안정적이므로 정밀 가공 시에만 고려하면 됩니다.

2. 작업 방법 개선

실제 작업에서 CNC 공작기계의 부품 가공 오차를 완전히 피하는 것은 불가능합니다. 그러나 CNC 공작기계 작동에 특정 개선을 가하면 특정 오차를 합리적인 범위 내에서 효과적으로 제어할 수 있습니다.

프로그램 공정

부품이 수치 제어로 가공되기 전에 일정한 타당성을 가진 가공 프로그램을 작성해야 합니다. 일반적으로 프로그램을 작성하는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 수동 프로그래밍이고 다른 하나는 컴퓨터 지원 프로그래밍입니다.

수동 프로그래밍은 보통 단순 부품 프로그램 작성에만 적합하며, 이 단계에서는 일반적으로 편차가 없습니다. 컴퓨터 지원 프로그래밍은 까다롭고 복잡한 부품 프로그램 작성에 사용되지만, 해당 소프트웨어를 사용하여 공구 교환 점과 궤적을 설정해야 하므로 필연적으로 일부 문제가 발생하며, 이는 매우 높은 수정 설정을 요구합니다. 동시에 프로그램이 매우 높은 타당성을 가지는지 주의해야 합니다. 이러한 측면이 오류를 유발할 수 있습니다. 일반적으로 노드 수를 늘리면 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있지만, 프로그래밍 작업량도 크게 증가하고 가공 효율도 크게 떨어집니다.

프로그램 효율 수준은 기계 작업 효율에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 프로그래밍 품질 최적화도 CNC 기계의 작업 효율을 향상시킬 수 있습니다. 이는 기계의 모든 지령과 내부 기능을 철저히 숙지하고 효과적인 프로그래밍 방법을 지속적으로 탐구해야 합니다. 또한 컴퓨터 프로그래밍을 적극적으로 장려하고 프로그램 신뢰성을 지속적으로 향상시켜야 합니다. 또 다른 점은 프로그래밍이 합리적이어야 하며, 공작기계가 공회전하지 않도록 해야 합니다.

공구 코너 R 값

프로그램 작성이 완료되면 공구 코너 R 값 문제에 주의해야 합니다. 프로그램에서 해당 명령을 사용할 뿐만 아니라 CNC 기계가 소유한 공구 코너 R 값을 측정해야 합니다. 측정 후 매개변수 설정 페이지에 설정해야 합니다. 이 과정이 완료되어야 CNC 프로그램의 해당 명령을 사용할 수 있으며, 그렇지 않으면 시스템의 공구 코너 R 기본값은 항상 0입니다.

절삭 공구 설정

이후 수행해야 할 작업은 공구 설정으로, 보통 시험 절삭과 공구 설정을 동시에 수행합니다. 공구 선택은 한편으로 가공 품질을 개선하고, 다른 한편으로 가공 효율 향상을 촉진할 수 있습니다. 생산성을 높이기 위해 국내외 CNC 기계는 고속화 방향으로 발전하고 있습니다. 이는 기계에 더 높은 요구 사항을 제시합니다: 고속 절삭을 견딜 수 있어야 하고, 동시에 강력한 절삭 기능이 있어야 하며, 기능이 매우 높은 안정성을 가져야 합니다. 공구 소재 선택 시 초경 공구로 가공할 수 있다면 고속도강 공구를 선택하지 않아야 합니다. 조건이 허락한다면 내마모성이 더 높은 공구를 선택할 수 있습니다.

동시에 측정은 정적 환경에서 수행되어야 하지만 가공 공정은 정확히 동적입니다. 공구와 공작물은 필연적으로 외부 힘의 영향을 받아 가공 치수와 예상 치수가 일치하지 않게 됩니다. 따라서 사용된 공구 소재에 주의하고, 공작물과 공구 홀더가 클램핑되었는지, 공작물이 지그에서 돌출된 길이가 표준을 충족하는지 항상 확인해야 합니다.

CNC 기계는 일반 공작기계와 매우 다릅니다. 일반 공작기계 관리 방법을 CNC 기계에 직접 적용하는 것은 불가능합니다. 오랜 수명을 가진 공장의 경험에 따르면, 많은 CNC 기계를 보유한 공장은 중앙 집중식 관리를 채택하고 생산에 따라 배치하는 것이 가장 좋습니다. 조건이 허락하면 컴퓨터를 이용한 통합 관리를 할 수 있으며, 컴퓨터가 모든 운영 정보를 통합 관리하여 정보 공유가 가능하고, 생산에 필요한 준비 시간을 크게 줄여 생산성이 자연스럽게 증가합니다.

3. 결론

전체 가공 공정에서 오차는 피할 수 없습니다. 그러나 CNC 기계의 작동 방법을 개선하면 실제 생산 공정에서 소량 부품 생산이든 중정밀 요구 사항이든 모든 부품이 오차 감소 목적을 달성할 수 있으며, 부품도 도면이 요구하는 표준을 충족할 수 있습니다. CNC 기계 제조업체, CNC 공작기계 사용자 및 유지보수자 모두 CNC 기계의 가공 정밀도에 충분한 주의를 기울여야 합니다. CNC 기계는 보통 매우 복잡한 오차 원인을 가집니다. 이 글에서는 가장 중요한 것들만 분석하고 더 실행 가능한 개선 조치를 제안했습니다.

위의 경험 요약과 분석을 통해 CNC 기계의 일상적인 제조, 사용 및 유지보수 수준이 크게 향상되기를 바랍니다. 더 많고 더 나은 기술이 CNC 기계 분야에 적용됨에 따라 CNC 기계의 기존 오차 문제들이 확실히 더 만족스럽게 해결될 것이라고 믿습니다.