마스터캠 2021를 활용한 2D가공경로에 대하여 -14(윤곽가공 절삭 파라미터-6(깊이가공))

 

 이번에는 윤곽가공 절삭 파라미터 중 깊이가공 파라미터에 대하여 알아보겠습니다.

* 깊이가공 파라미터는 상단의 깊이가공 체크칸을 체크하여 활성화하여 사용하셔야 합니다.

* 깊이가공 체크칸 체크해제하면 해당 파라미터값이 보여도 적용되지 않습니다.

 

 

① 최대 황삭 간격

 이항목의 파라미터 값은 윤곽가공 시 일정 깊이(Z축방향) 단계별 값의 최댓값(이 값이상으로 절삭간격이 발생하지 않는다는 의미입니다.)을 입력합니다.

 

 먼저 예제로서 다음과 같은 모델링을 소재로 깊이가공을 설명하겠습니다.

 우선 모델링의 상부 윤곽을 솔리드 체인으로 하여 윤곽가공(깊이가공 : 최대 황삭 간격값 : 2.0)을 생성하였습니다.

* 재료상단(가공시작 높이 산출 기준점(실제 가공경로가 생기지는 않는 깊이 계산을 하기 위한 최초 깊이값)) 높이값을 Z0.0으로 설정하고 최종 가공깊이는 Z-12.0로 정의하며 이러한 가공경로 깊이를 지정한 깊이가공값(2.0)으로 등분하여(최대 황삭 간격이라고 명기된 것은 무조건 깊이가공값(2.0) 단계로 등분되지 않고 깊이 가공값을 기준으로 최대한 유사한 값으로 등분되도록 생성됩니다.) 각 평행한 가공경로를 각 산출된 깊이 가공 깊이만큼 등분 생성합니다.

 

* 예제에서는 값이 딱 떨어지게 0.0~12.0(전체 깊이값 12.0)을 2.0으로 등분하므로 값이 딱 떨어지는(소수점이 안 남는) 값이라 2.0,4.0,6.0~12.0으로 깊이 값이 생성되지만 실제 여러 가지 사항을 조합하면 이렇게 딱 떨어지게 깊이 값이 안 나오게 됩니다.

* 아래에서 다시 설명하지만 먼저 간단히 얘기하면 만일 재료상단값(Z-0.2)이고 가공깊이값(Z-12.8)인 상태에서 동일한 깊이가공값(2.0)을 설정하면 맨 처음 가공경로 깊이가 재료상단값(-0.2)+깊이가공값(2.0)이 합산(?)한 깊이값(Z-2.2)이 아니고 첫 번째 가공깊이값은 Z-2.0 이 됩니다.

 왜냐면 Z-0.2 ~ Z-12.8 을 보면 결국 가공총 깊이값은 12.6이 됩니다.

 

 그러므로 12.6을 2.0으로 등분하게 됩니다.

 12.6/2.0=6.3 그렇지만 경로 단계별 증분개수가 소수점으로 떨어질 수 없으니(6.3층은 없지요) 작은 쪽으로 몰아 7.0등분으로 마스터캠이 연산합니다.

 그럼 12.6/7.0=1.8 이렇게 되어 마스터캠의 경로 연산은 각 단계별 경로연산 깊이를 1.8 단계로 생성합니다.

* 여기서 만일 깊이가공 파라미터 중 정삭 횟수를 입력하면 그 정삭 횟수 깊이값을 빼야 합니다.

 이렇듯 최대 황삭 간격은 입력된 값을 기준으로 하여 가공 전체 깊이값을 등분하는 값의 기준값으로 입력된 값이하로 적용됩니다.

 만일 여기서 최대 황삭 간격값을 0.0으로 입력할 경우 해당 윤곽 가공경로는 황삭 가공경로(재료상단값에서 가공깊이값 사이에 생성되는 가공경로)가 없다고 판단되어 바로 가공깊이 값에 근거한 정삭 가공경로를 생성합니다.

 

② 정삭 횟수

 윤곽 가공 시 최종 가공 깊이값에 도달하여 이에 정삭 가공경로를 생성하고 싶다면 정삭 횟수 값에 1.0(1회 정삭경로 생성) 또는 그 외 값(입력된 횟수만큼 경로생성)을 넣으면 해당 횟수만큼의 가공경로가 생성됩니다.

 이때 정삭 간격값은 최종 가공깊이 값에 준하여 입력된 정삭 간격값에 의하여 절댓값으로 등분됩니다.
* 앞서 최대 황삭 간격과 달리 여기 정삭 간격은 입력된 값 그대로 적용됩니다.

 즉 만일 위 예제에서 정삭 횟수 3.0 / 정삭간격 0.5를 대입했다고 할시 아래와 같이 가공경로가 생성됩니다.

 풀이하면 정삭 횟수를 정의하면 가공경로 단계깊이값은 반대로 최종가공깊이에서부터 산출됩니다. 

 우선 최종 가공깊이값 (Z:-12.8)에서 정삭 횟수 3회+정삭 간격 0.5 = 1.5이므로 -12.8 - 1.5 = -11.3 즉 정삭경로 시작점은 -11.3-0.5=-11.8이 되는 것이고 황삭 최종 깊이는 -11.3 이므로 황삭경로는 Z-0.2 ~ Z-11.3(11.1 깊이) 이므로 11.1/2.0 = 5.55 이므로 황삭 경로 단계 횟수는 6.0회 다시 계산하여 11.1/6.0=1.85 즉 황삭 가공경로는 1.85(입력한 최대 황삭 간격값은 2.0)를 등분되어 황삭 가공경로가 생성됩니다.

* 다시 얘기해서 황삭 가공경로만 적용한 경우 전체 가공깊이를 최대 황삭 간격값으로 최대한 등분하여 배분해 가공경로를 생성하지만 정삭 가공경로가 활성화되면 우선 최종 가공깊이에서 정삭 횟수/간격값만큼 뺀 나머지 깊이를 가지고 황삭 가공경로가 연산하여 가공경로를 등분하여 생성합니다.

* 만일 황삭 가공경로는 비활성화 (최대 황삭 간격란에 0.0 입력)하면 가공경로는 정삭 횟수/간격값만큼의 높이를 최종 가공깊이값에서 뺀 높이부터 시작합니다.
(위 예제를 대입하면 Z-11.3부터 가공경로 생성 합니다.)

* 약간 주의가 필요한데 정삭 횟수는 경로 횟수가 아니고 정삭경로 간 간격수 (정삭 횟수가 3이면 생성되는 정삭경로는 4개 이고 경로 간 간격이 3개가 됩니다.
(그래서 간혹 마지막에 정삭 2회만 하자고 정삭 횟수 2를 입력했는데 가공경로 횟수는 3회 실행됩니다.)

 

③ 공구 유지

 윤곽가공 적용 시 깊이가공이 활성화되면 해당 가공경로는 정해진 깊이의 가공경로를 완료한 후 우선 일차적으로 링크 파라미터의 이송높이값으로 복귀한 후 다시 다음 깊이단계 가공경로로 진입합니다.

* 이른바 공구가 오르락내리락하는 현상입니다.

* 이러한 공구 복귀 방식이 꼭 낭비요소는 아닙니다.

 

 그래서 이러한 과정이 가공시간 증대를 가져오는 경향이 있어 이를 방지(제외)하고자 공구 유지(이송높이 복귀취소) 항목이 존재합니다.

 이 공구 유지 항목을 체크(활성화)하면 해당 가공정의 내에서는 해당 가공경로 다음단계 가공깊이값으로 이송 시 이송높이 복귀를 하지 않고 그 가공깊이 높이로 수직 절삭이송(피드값은 Z축이송속도)으로 진입합니다.

 

* 공구 유지를 적용하지 않은 한 단계 가공경로 깊이가공 완료 후 이송높이로 복귀 후 다시 다음 단계 가공깊이로 진입합니다.

 

* 공구 유지를 적용하면 한단계 가공경로 깊이가공 완료 후 그 위치 그대로 복귀/진입하여 다음 단계 가공깊이로 진입합니다.

 이러한 동작은 닫힌 도형에서는 외경 내경 관계없이 무난히 작동합니다.
(링크 파라미터의 높이값이 절댓값으로 적절히 적용된 경우에서 입니다.)

 

 

* 닫힌 도형요소 외경 윤곽가공의 경우 공구유지를 활성화하여도 무난히 경로가 생성됩니다.
(다만 각 도형요소 위치값이 Z축방향으로 일치한 경우(평행한)에 해당됩니다.)

 

* 닫힌 도형요소 내경 윤곽 가공의 경우도 공구유지 적용 시 적절하게 경로가 생성됩니다.
(만일 체인 된 도형요소의 높이값이 틀린 경우에 한해서 링크파라미터에서 이송높이값에 주의하여야 합니다)

 

 

* 열린 도형요소 내경 윤곽 가공 시에도 공구유지 적용 시 무난히 경로가 생성됩니다.
(다만 열린 방향으로 절삭이송이 이루어지므로 이 부분에 대한 미절삭 소재가 있어서는 안 됩니다.(공구충돌 우려))

 

* 각 도형요소의 위치 높이값이 틀려서 링크파라미터의 각항목값을 증분값으로 지정 시(여러 개 높이값을 같이 적용하기 위하여) 한 개 도형요소 가공경로를 완료하고 다음 도형요소 가공영역으로 이송 시 다음 도형요소 높이값을 고려하지 않기 때문에 다음 도형요소가 높은 위치값을 가지면 충돌 우려가 발생할 수 있습니다.

(이것은 공구유지 항목에 의한 오류라기보다 링크파라미터 설정(증분값 사용 시)에 대한 문제이므로 이러한 점이 있다는 것만 인지하시고 자세한 설명은 링크파라미터 설명에서 하겠습니다.)

* 참고로 윤곽가공의 공구유지 형태와 포켓가공의 공구유지 형태와 다소 다릅니다.
(윤곽가공의 공구유지는 가공형태상 무난하지만 포켓가공의 경우는 좀 충돌 가능성이 많습니다.)

* 마스터캠 상위버전(2022 이후) 윤곽가공 깊이가공에 정삭시 해당 공구의 절삭조건(회전수, 이송피드값)을 조절할 수 있습니다.

 

④ 서브프로그램

 서브 프로그램 항목은 위 깊이가공으로 인한 동일한 가공경로의 가공깊이값만 틀리기 때문에 다수의 깊이가공값(횟수) 적용 시 가공데이터가 대용량이 되므로 이러한 문제를 해결하기 위하여 동일한 형태의 가공경로를 서브프로그램(호출)화 하여 계속 가공깊이만 달리하여 동일한 가공경로를 호출하여 가공하도록 하는 방법입니다.

* 출력된 메인 프로그램(O0000) 한 개의 가공경로만 호출프로그램(O1001) 형식으로 계속 호출(M98 P1001)하여 Z값만 변경하여 가공경로를 실행하는 것을 볼 수 있습니다.

 

* 별도 호출프로그램(O1001)은 한개의 가공경로 데이터로 이루어진 것을 볼 수 있습니다.

 

 절대값/증분값은 해당 호출프로그램의 가공데이터 좌표형식이 G90(절댓값), G91(증분값)으로 선택 출력됩니다.

* 메인프로그램은 G90(절댓값)이며 증분값(G91) 경우에만 모달코드 관련으로 증분값 출력 시만 G91로 출력됩니다.

* 증분값 출력은 해당 가공경로을 가공원점(워크좌표)에 따라 재활용 가능하게 활용 시 적용됩니다.



⑤ 깊이가공 방향

 이 항목은 깊이가공 적용시 가공깊이 순을 스텝다운(위에서 아래로)과 스탭업(아래에서 위로)중 하나를 선택합니다.

 

* 통상적인 경우 스텝다운을 기본으로 합니다.

 

 

* 위 동영상처럼 바닥면 부터 가공경로가 실행되므로 바닥면 가공엽에 주의하셔야 합니다.
 

 

⑥ 깊이 절삭 순서

 이 항목은 깊이가공 적용시 같이 적용된(한 개 가공정의 안에 같이 체인 된 도형요소) 체인요소에 대하여 각 도형요소의 가공경로(깊이 가공별) 적용 순서를 설정합니다.

윤곽기준 : 깊이가공별 가공경로 선택순을 체인 된 도형요소별로 구분합니다.
(해당 선택된 체인 도형요소 윤곽 가공(깊이가공)이 완료되면 다음 도형요소 가공경로로 이송합니다.

 

 

 

깊이기준 : 깊이가공별 가공경로 선택순을 깊이가공값별로 구분합니다.
(해당 선택된 체인 도형요소 전부의 동일한 깊이가공별 위치 가공경로를 완료하면 다음 깊이가공값 위치로 이송합니다.

 

 

 

 

⑦ 경사가공 실행

 이 경사가공 실행 기능은 선택한 체인 도형요소의 형태를 그대로 깊이가공값(최대 황삭 간격/정삭 간격)을 기준으로 입력된 경사각도의 임의면에 해당 공구 절삭면접점에 이루는 좌표를 기준으로 가공경로를 생성하는 기능입니다.

 

* 즉 작업자가 원하는 경사 각도(각도는 선택한 도형 수직면과 꺾인 각도(사용자 입력각도))와 깊이가공 간격(최대 황삭 간격값 / 정삭 간격값)의 만나는 공구 접점을 기준하게 됩니다.

* 다시 말씀드리지만 입력된 경사가공 실행 각도값과 깊이가공 간격값의 만나는 점에 위치한 공구의 절삭면과 경사면 접점을 기준한 절삭간격(수평)이 생성됩니다.

* 공구 진입 복귀나 측면 가공값도 다 같이 일반 윤곽 가공과 동일하게 적용됩니다.

 

 

예를 들면..

* 평엔드밀로 45도 경사가공 실행(깊이 가공값 1.0)의 경우 위와 같이 체인 도형요소 위치 원점에서 깊이가공값 만큼 나뉜 깊이값과 경사면에 만나는 공구접점에서 가공경로가 생성됩니다.

* 불노우즈 엔드밀의 경우에도 동일하게 60도 경사가공 실행(깊이 가공값 1.0)의 경우 불노우즈 엔드밀 R부분에 접하는 경사면에 기준하여 가공경로가 생성됩니다.

 

* 볼엔드밀 경우 절삭면이 넓으므로 30도 경사가공 실행 시 볼엔드밀 절삭면 상부 쪽이 접점을 이루며 75도 완만한 경사가공 실행 시 볼엔드밀 절삭면 하부에 접점을 기준으로 가공경로를 생성합니다.

* 가공공구 특성상 평엔드밀은 황삭 가공용으로 불노우즈 또는 볼엔드밀의 경우 정삭 가공경로(커습값:피치=깊이가공값)로 사용되는 경향이 있습니다.

* 절삭 간격(수평)은 경사각도와 가공깊이값에 의하여 결정되며 해당 공구경 또는 형태에 따라 변화됩니다.(조절 불가)

* 경사 각도값은 마이너스"-"값은 적용되지 않습니다.

* 절삭 시작높이 부분이 좀 절삭 간격(수평)이 넓어지는 경향이 있습니다.

* 해당 공구의 과절삭이나 충돌 또는 다른 가공영역(다른 체인)등의 간섭이 체크되지 않고 링크 파라미터 가공깊이값에 기준하여 가공경로가 생성됩니다.



⑧ 언더컷

 이 항목은 언더컷(undercut) 공구(티커터처럼 일정 절삭두께(?)가 있는 공구) 사용 시 가공시작 높이(깊이 가공 적용 시) 값을 해당 공구의 언더컷 가능 범위값(절가 두께)만큼 해당 가공깊이를 오프셋 하는 기능입니다.

* 주목적은 언더컷 가능 공구의 깊이가공 시 언더컷 가능 두께 값만큼 가공깊이를 더 내려서 처음부터 최대 가공깊이로 진행하는 것을 말합니다.

예를 들면....

 

 우선 해당 언더컷 공구는 티커터 30.0파이 두께 6.0로 선택하였고 이을 윤곽가공 깊이가공값(2.0) 링크 파라미터 가공깊이 Z-10.0으로 선택하였습니다.

 먼저 깊이가공의 언더컷 적용을 하지 않고 가공경로를 생성하면 일반적인 대로 가공깊이(Z0.0 ~ -10.0 간격 2.0) 간격값 Z-2.0에서 시작하여 링크 파라미터 가공깊이 Z-10.0에서 완료됩니다.

 이번에는 깊이가공의 언더컷 적용을 활성화하면 동일한 가공정의인데 해당 공구의 절삭길이(두께)만큼 가공깊이가 오프셋 되어 가공 시작깊이가 Z-6.0(해당 공구 두께)에서 시작합니다.

 

* 주의 사항이 이러면 최종 가공깊이가 Z-10.0이 아니고 Z-14.0(첫 번째 가공깊이가 황삭 간격값이 아니 해당 공구 절삭 두께만큼 내려와 시작함)로 변경되므로 이 항목을 적용 시 가공깊이값 변동에 주의하여야 합니다.

* 이러한 관계는 해당 공구 형태에 따라 조금씩 차이 날 수 있습니다.

* 통상적으로 사용하지 않습니다.