마스터캠 3D 곡면 고속 워터라인 가공경로-4

 이번에는 3D 곡면고속 워터라인 가공경로를 활요하는 방법에 대하여 알아보겠습니다.

 

 우선 워터라인 가공경로는 구 3D 곡면 가공경로 중 등고선과 유사한 방식의 가공경로 입니다.
 

등고선 가공경로와의 차이점은 다음과 같습니다.

1. 워터라인은 황삭/잔삭 가공경로를 지원하지 않습니다. 
기본적은 워터라인은 정삭 가공경로만 지원합니다.

2. 워터라인은 평면부(완전한 평면 : 각도 0도) 부분에 대한 가공경로 생성을 지원하지 않습니다.

3. 워터라인은 기본적으로 고속 곡면가공 경로 로서 공작물 모델 설정, 공구중심영역 설정, 공구 진입/복귀, 끝단이송, 헬릭스 적용 등의 경로 관련 항목은 공통된 링크 파라미터 설정에 따라갑니다.

4. 워터라인은 나선한계 값 설정등 으로 나선형(계속 이어지는 형태 : 스프링) 경로 설정이 되지 않습니다.

5. 워터라인은 등고선의 별도의 가공면의 단면 체인(공구중심영역) 적용으로 인한 급격한 곡률의 곡면의 가공 간격(Z값)의 조절 적용이 안되고 쉘로우 영역 설정(등고선 가공경로 설정)과 유사한 절삭 추가 기능이 있습니다.

6. 워터라인은 등고선 가공경로에 비하여 적용, 설정이 쉽습니다.
* 이것은 적용할 항목(설정)이 적어서 인 것이며 고속곡면 가공경로의 공통적인 특징입니다.

 

 먼저 아래와 같은 형태의 가공물을 가공하는(정삭 적용) 과정에서의 워터라인 가공경로 적용을 알아보겠습니다.

 이중 마지막 정삭과정(경사면만) 워터라인 가공경로를 적용하고 황삭(최적화 황삭 경로) - 중삭(평면부에 대한 스켈룹 정삭 경로)(워터라인 경로가 평면부를 지원하지 않으므로 먼저 평면부 정삭) - 정삭(경사면에 대한 워터라인 정삭 경로) 순으로 진행합니다.

여기까지 가공이 종료되어 이제부터 워터라인 경로를 적용합니다.

 

 먼저 해당 가공면 (평면을 제외한 경사면/곡면)을 선택합니다.

* 실제 작업 시 해당면(경사곡면)을 일일이 선택하기 어려운 경우 그냥 전체 공작물(바디)을 선택하셔도 되기는 합니다.

 다만 공작물 형태에 따라 체크곡면 적용하거나 Z 깊이값 적용등으로 한계를 설정하셔야 합니다.
(이러한 배려(?)가 없으면 공작물 전체에 대한 불필요한 가공경로가 생성될 수 있습니다.)

 

 우선 워터라인 가공경로를 선택하면 해당 가공면 선택을 위하여 모델 도형 항목이 표시됩니다.

 

 이번에는 가공면만 선택하여 가공경로를 생성할 것이므로 해당 가공면만 선택하고 가공여유(벽면 공작물 / 바닥면 공작물)는 최종 정삭 이므로 0.0으로 입력합니다.

* 해당 가공면(24개 요소)과 가공여유값(벽면 공작물 / 바닥면 공작물) 0.0이 선택되고 체크곡면은 지정되지 않았습니다.

* 모델 도형에 대한 설명은 아래 링크를 참조하시기 바랍니다.
https://momoman83.tistory.com/150

마스터캠 3D 가공경로 설명 곡면 고속가공경로-1 (공통 파라미터-모델도형)

 

 

 가공 공작물(가공곡면) 선택이 끝나면 다음 가공제어 항목으로 갑니다.

 가공제어 항목에서는 공구중심영역 설정(가공 곡면 외곽선)과 공구위치를 공구중심 영역 체인선 중심으로 하였습니다.

 다음 공구항목은 5파이 볼엔드밀을 적용하고 홀더, 공작물 항목은 생략하였습니다.

 

 

 다음 절삭 파라미터 항목에서는..

절삭 형태
절삭 방법 : 하향방향, 날 끝적용
절삭 순서 : 최적화 적용

스텝 다운
스텝 다운(Z값 절삭간격) : 0.2 적용
절삭 추가, 코너 라운딩은 미적용

공구 유지 범위
공구 유지 범위값은 공구 지름 기준 비율(%)로서 900.0%(거리 45.0)을 적용

 

경로 간 이동

이송 형태는 접하는 램프 적용
이송 형태 이송속도는 이송속도 (절삭 이송 속도 적용)

 

스텝 / 쉘로우

각도는 0 ~ 90도 사이(기본값) 적용
Z 깊이 는 최소 깊이 0.0, 최대 깊이 -40.0
접촉은 납부 접촉(기본값)

 

링크 파라미터

 링크파라미터는 대부분 기본값으로 하고 복귀 값만 증분값 Z8.0으로 하였습니다.
(사실 이러한 간단한 공작물은 절대/증분 큰 의미는 없습니다.)

 

 그리고 나머지 항목값은 기본값으로 설정하였습니다.

 

 

 이제 워터라인 가공경로를 생성해 보았습니다.

 위 이미지 설명대로 워터라인 가공경로를 생성하였지만 가운데 지정곡면이 없는 부분(평면:Z0.0)을 통하여 가공경로가 생성되었습니다.

 이러한 현상은 등고선 가공경로도 마찬가지이지만 우선 공구중심영역 내부에 있는 모든 영역(특별히 체크곡면이나 별도의 설정이 없는 한)을 가공영역으로 인지하기 때문에 현재 선택한 가공곡면을 "링" 형태로 인식하여 외부 쪽과 내부 쪽에 가공경로가 생성되는 것입니다.

 이를 방지하기 위하여는 따로 체크곡면을 지정하거나 아니면 전체 모델링(바디)을 선택하여 위 평면부에 곡면을 인지하여 마스터캠이 이곳은 막힌 부분이라는 것을 인지하게 만들어야 합니다.

 또는 2개의 공구중심영역을 선택하여 (마치 포켓가공 체인 선택과 동일하게) 2개의 공구 중심영역 사이의 영역을 인식하여 그곳에서만 가공경로를 생성하게 하는 방법이 있습니다.

 

* 단 이러한 방법은 하나의 예시이며 실제 적용하는 공작물 형태 또는 사용 공구형태에 따라 적절히 적용하여야 합니다.

 

 

 그래서 다시 위 방법 중 상단 평면부 체크곡면 설정으로 다시 가공경로를 생성해 보았습니다.

 가공경로를 생성하고 (워터라인 이외 황삭, 중삭 가공경로는 별도로 적용하였습니다.) 모의 가공을 실행해 본 결과....

* 위 이미지의 가공경로는 식별하기 용이하게 하기 위하여 절삭 간격을 조절하였습니다.

 화살표 표시된 부분이 미절삭으로 나와 있습니다.
(딱 워터라인 공구중심영역 체인선 안으로...)

 원인 분석을 해본 결과 워터라인 가공경로 전 바닥 평면부 가공경로(스켈롭 경로 사용)는 워터라인 공구중심영역부까지 무난히 절삭 경로가 생성되어 있습니다.

 그렇지만 워터라인 가공경로는 공구중심영역 체인라인보다 안쪽으로만 가공경로가 생성되어 있습니다.

 그래서 모의 가공 결과를 살펴보면 평면부(Z값 -40.0)까지는 전 공정작업에 완료되었는데. 하단 곡면부(필렛 부분)의 절삭 좌표값(Z값)이 부족해 보입니다

 가공범위 (Z 깊이값은 0.0 ~ -40.0)까지 설정하였는데 저렇게 최대 가공 깊이가 Z -39.8388(이것은 공작물 형태, 가공 공구 형태 또는 스텝다운(Z 절삭간격값)에 따라 틀려집니다.)로 나오는 이유는....

 

 

1. 가공영역 하단부에 경로생성에 방해(?)될 수 있는 요소 곡면(가공곡면, 체크곡면 모두 포함)이 있는 경우.

2. 워터라인 가공경로 스텝다운값(Z 절삭간격값) 단계 범위에서 벗어나는 경우.
(해당 바닥 곡면 Z값이 워터라인 스텝다운값 단계 중간에 있는.. 예를 들면 워터라인 스텝다운값은 -1.0, -2.0, -3.0 등으로 떨어지는데 바닥 곡면 높이가 Z -2.5인 경우)

3. 공구중심영역 체인라인에 공구가 위치하기 어려운 형태의 공작물 적용 시.


 이것은 등고선, 워터라인 가공경로 공통사항으로써 앞서 워터라인 절삭 파라미터 항목 설명에도 있다시피 가공범위(Z값) 내에 곡면이 있는 경우(가공곡면, 체크곡면) 이 곡면의 존재에 영향받아서 최종 가공깊이값(해당 곡면 Z값과 가공 최대 깊이값이 동일한 경우)이 가공 공차(마스터캠 시스템 기본공차)에 영향을 받는 것을 설명하였습니다.

https://momoman83.tistory.com/438

마스터캠 3D 곡면 고속 워터라인 가공경로-2

 

 그럼 위와 같은 경우 어떻게 해결해야 하냐면 사실상 위와 같은 형태의 공작물의 경우는 해당 공구가 공구중심영역 체인라인을 넘어가면 안 된다는 설정 때문에 그런 경우입니다.

 즉 해당 워터라인 가공경로 제어 항목에서 공구중심영역 체인에서 공구 위치를 설정 시 내측 또는 중심으로 하는 경우 내측의 경우는 당연히 공구(지름기준) 공구중심영역 안쪽에 있어야 하므로 안되고 중심으로 하면 될 것 같은데 만일 공구중심영역 체인 중심에 있다는 것은 (위 공작물 형태에서는) 워터라인 가공경로가 생성될 수 없는 평면 곡면에도 접촉한 것이 되어 가공경로가 생성불가 되는 경우입니다.

* 물론 워터라인 스텝다운 값이 커서 그 스텝다운값 적용 시 Z값 단계별로 분리된 가공영역이 공구중심영역 체인라인에서 많이 떨어져서 발생하는 경우도 있습니다.

 그럼 간단하게 생각하면 공구가 공구중심영역 체인라인을 넘어가도 된다고 마스터캠에게 알려주면 마스터캠이 안심하고 공구중심영역 체인라인에 근접하게 가공경로를 생성할 수 있어 보이니...

 워터라인 가공경로 제어 항목에서 공구중심영역 공구위치를 외측으로 하면 마스터캠 경로 연산 시 공구중심영역 체인 외부로 나갈 수도 있구나 하고 공구중심영역 체인라인에 근접한 곳까지 가공경로를 생성합니다.

 

* 다만 문제점이 2가지 있는데..

 첫 번째는 가공경로 Z값이 딱 Z -40.0으로 되지는 않습니다.
* 이것은 공작물 형태(바닥면에 곡면대상이 있는 경우)

 두 번째는 가공경로가 살짝 공구중심영역을 벗어납니다.
* 이것은 공구위치가 중심이 아니고 외측이라 조금이라도 외측에 놓여야 말이 되기 때문 인 것으로 추측합니다.

* 이러한 문제점은 공작물 하단부에 곡면대상이 없거나 있더라도 평면이 아닌 경우 해당되지 않습니다.

 

 다만 이러한 가공경로 특성이 있으니 워터라인 가공경로 적용 시 고려해 보시기 바랍니다.

 그럼 이렇게 해서 다시 워터라인 가공경로를 재생성한 후 다시 모의 가공을 해보았습니다.

 그런데(또?) 뭔가 상부필렛부 와 하부 필렛부가 가공이 뭔가 거칠어 보입니다.

 그것은 위 예제와 같이 곡면의 곡률이 급격이 달라지는 경우에 등고선 또는 워터라인 가공경로는 오직 Z절삭간격값을 유지하려는 특징(워터라인 경로의 특징)이므로 이에 대한 절삭 파라미터값을 수정하여야 하는데....

 등고선과 같은 공구중심영역 체인(단면선) 적용이 안되므로 워터라인 절삭 파라미터값 중 절삭추가 기능으로 조절하여야 합니다.

 워터라인 절삭 파라미터 값중 스텝다운 항목의 절삭 미추가 상태와 절삭 추가 상태 가공경로를 살펴보았습니다.
* 절삭 추가 항목에 대한 설명은 아래 링크를 참조해 주시기 바랍니다.

https://momoman83.tistory.com/438

마스터캠 3D 곡면 고속 워터라인 가공경로-2

 

 절삭 추가 값에 대한 정의는 아래와 같이 하였습니다.

 스텝다운값이 0.2 인 상태에서 45도 경사각에 준하는 공작물의 경우(상하부 필렛 부분이 문제인 경우) 최소 스텝다운값은 가능한 작게 설정(가공조도에 근거:여기서는 스텝다운값 0.2의 1/10 ~ 1/20 정도값))하고 최대윤곽 스텝간격값은 위에서(평면) 바라볼 때 가공경로 간 간격의 최대 값이므로 너무 작게(스텝다운 값보다 작게 주면 마스터캠이 불필요한 가공경로가 발생할 수 있다고 경고메시지를 줍니다.) 설정하지 말고 스텝다운값보다 크게 (여기서는 스텝다운값이 0.2 이므로 2배 정도 0.4를 설정) 설정하시기 바랍니다.

* 단 너무 차이나는 (스텝다운값과) 값을 설정하면 가공자체는 문제없으나 너무 촘촘한 가공경로 생성으로 가공시간 증대로 이어지니 입력값 선택 시 주의하시기 바랍니다.

* 또한 전체 가공경로 범위에서 특정 영역(곡면 각도값이나 공작물 Z높이에 따른 구분) 별로 절삭 파라미터 조절이 안되므로 파라미터값 적용 후 필히 전체 가공경로를 확인하여 주시기 바랍니다.

 

 다시 워터라인 가공경로를 재생 성한 후 모의가공을 실행하였습니다.

 이제 뭔가 쓸만하게 가공경로가 나왔습니다.

다음에는 위 공작물의 반대되는 (오목한 포켓형태의 공작물) 워터라인 가공경로 생성을 알아보겠습니다.