CNC 공작물 정밀도 극대화 검증 기법: 치수·형상·위치 정밀도 확보법

가공 정밀도는 가공 후 부품 실제 기하 파라미터(크기, 형상, 위치)가 도면 지정 이상적 기하 파라미터와 일치 정도. 일치도 높을수록 가공 정밀도 높음.

가공 시 다양한 요인 영향으로 부품 모든 기하 파라미터 이상적 기하 파라미터와 완전히 일치시키기 불가능, 항상 편차 존재. 이 편차 = 가공 오차.

오늘 다음 세 측면에서 소개:

1. 부품 치수 정밀도 획득 방법
2. 형상 정밀도 획득 방법
3. 위치 정밀도 획득 방법

부품 치수 정밀도 획득 방법

(1) 시험 절삭법(Trial Cutting Method)

가공 면 일부 먼저 시험 절삭, 시험 절삭 치수 측정, 가공 요구사항 따라 공구 절삭날 위치 공작물 상대 조정, 재시험 절삭·측정. 2-3회 반복 후 기계 가공 요구 치수 도달하면 전체 가공 면 절삭.

시험 절삭법 '시험 절삭-측정-조정-재시험 절삭' 반복으로 요구 치수 정밀도 달성. 예: 박스 홀 시스템 시험 보링 가공.

시험 절삭법 달성 정밀도 매우 높을 수 있음, 복잡한 장치 불필요. 하지만 시간 소요(다중 조정, 시험 절삭, 측정, 계산), 효율 낮음, 작업자 기술 수준과 측정기 정밀도 의존, 품질 불안정. 단품 소량 생산만 사용.

시험 절삭법 유형 - 맞춤법(Matching): 가공된 공작물 기준, 다른 맞춤 공작물 가공, 또는 2개(이상) 공작물 결합 가공. 맞춤 가공 최종 치수 요구사항은 가공된 부품과 맞춤 요구사항 기준.

(2) 조정법(Adjustment Method)

공작기계, 픽스처, 공구, 공작물 정확 상대 위치 샘플이나 표준 부품으로 사전 조정해 공작물 치수 정밀도 보장. 크기 미리 조정되므로 가공 중 시험 절삭 불필요, 크기 자동 획득, 한 배치 부품 가공 중 불변. 예: 밀링머신 픽스처 사용 시 공구 위치 공구 세팅 블록으로 결정. 조정법 본질: 공작기계 고정 거리 장치, 공구 세팅 장치, 사전 조정 공구 홀더로 공구 공작기계/픽스처 상대 특정 위치 정밀도 도달 후 한 배치 공작물 가공.

공작기계 다이얼 따라 공구 이송 후 절삭도 조정법 일종. 이 방법은 시험 절삭법으로 다이얼 눈금 먼저 결정 필요. 양산 시 고정 거리 스톱, 샘플, 템플릿 등 공구 세팅 장치 자주 사용해 조정.

조정법은 시험 절삭법보다 가공 정밀도·안정성 우수, 생산성 높음. 공작기계 조작자 높은 기술 불필요, 공작기계 조정 작업자 높은 요구. 배치·대량 생산 자주 사용.

(3) 정형법(Sizing Method)

해당 크기 공구 사용해 가공 공작물 크기 보장 방법 = 정형법. 표준 크기 공구로 가공, 가공면 크기 공구 크기로 결정. 일정 치수 정밀도 공구(리머, 리밍 드릴, 드릴 등) 사용해 공작물 가공면(홀 등) 정밀도 보장.

정형법 조작 쉽고 생산성 높음, 가공 정밀도 상대적 안정. 작업자 기술 수준 거의 무관, 생산성 높음. 다양한 생산 널리 사용. 예: 드릴링, 리밍 등.

(4) 능동 측정법(Active Measurement Method)

가공 중 가공 크기 측정하며 측정 결과 설계 요구 크기 비교, 공작기계 계속 작동 또는 정지. 능동 측정법.

현재 능동 측정 값 디지털 표시 가능. 능동 측정법 측정 장치 공정 시스템(공작기계, 공구, 픽스처, 공작물 통일)에 추가, 제5 요소 됨.

능동 측정법 품질 안정, 생산성 높음, 발전 방향.

(5) 자동 제어법(Automatic Control Method)

측정 장치, 이송 장치, 제어 시스템 구성. 측정·이송 장치·제어 시스템 구성 자동 가공 시스템, 가공 공정 시스템 자동 완료.

치수 측정, 공구 보상 조정, 절삭, 공작기계 정지 등 일련 작업 자동 완료, 요구 치수 정밀도 자동 달성. 예: CNC 공작기계 가공 시 부품 프로그램 각종 지시로 가공 순서와 정밀도 제어.

형상 정밀도 획득 방법

1) 궤적법(Trajectory Method)

공구 끝단 이동 궤적으로 가공면 형상 형성 가공법. 일반 선삭, 밀링, 평삭, 연삭 공구 끝단 궤적법 해당. 이 방법 획득 형상 정밀도 주로 성형 운동 정밀도 의존.

2) 성형법(Forming Method)

성형 공구 기하형상으로 공작기계 일부 성형 운동 대체해 가공면 형상 획득. 성형 선삭, 밀링, 연삭 등. 성형법 획득 형상 정밀도 주로 절삭날 형상 의존.

3) 전개법(Generation Method / Expansion Method)

공구와 공작물 발생 운동으로 형성된 포락면으로 가공면 형상 획득. 예: 기어 호빙, 기어 쉐이빙, 기어 연삭, 널링 등. 이 방법 획득 형상 정밀도 주로 날 형상 정밀도와 발생 운동 정밀도 의존.

위치 정밀도 획득 방법

가공 중 가공면 타 면 상대 위치 정밀도 주로 공작물 클램핑에 의해 결정.

1) 직접 정렬 클램핑(Direct Alignment)

다이얼 인디케이터, 선긋기 판, 육안 검사로 공작물 위치 공작기계 직접 정위치 클램핑 방법.

2) 선긋기 정렬 클램핑(Scribing Alignment)

부품 도면 따라 가공 필요 각 면 중심선, 대칭선, 가공선 블랭크에 먼저 선긋기, 공작물 공작기계 장착 후 선긋기 따라 공작물 클램핑 위치 정렬.

이 클램핑법 생산성 낮고 정밀도 낮음, 작업자 높은 기술 수준 필요. 단품 소량 생산 복잡·중량 부품, 또는 블랭크 치수 공차 커 픽스처 직접 클램핑 불가 시 주로 사용.

3) 픽스처 클램핑(Clamping with Fixture)

가공 공정 요구사항 따라 픽스처 특별 설계. 픽스처 위치결정 요소 공작물 공작기계·공구 상대 정확 위치 신속 점유, 정렬 없이 공작물 클램핑·위치결정 정밀도 보장. 위치결정 정밀도 높음, 특수 픽스처 설계·제작 필요, 배치·대량 생산 널리 사용.