마스터캠 2021를 활용한 기존 곡면 가공경로 공통 파라미터 항목에 대하여-2

 

 

 

 이번에는 마스터캠 기존 곡면 가공경로의 파라미터 중 공통으로 쓰이는 "곡면 파라미터"항목에 대하여 알아보겠습니다.

 곡면 파라미터

 곡면 파라미터는 선택한 가공대상 곡면 또는 체크 대상곡면, 공구중심영역 체인의 대한 링크 파라미터값 적용과 가공여유값, 가공영역 설정 방식의 정의 항목입니다.

* 특이점은 일반 2D 가공정의 경우 링크 파라미터에는 가공깊이 (가공 시작에서 가공 끝까지의 깊이값)이 있지만 곡면 가공 링크 파라미터에는 이러한 깊이값을 해당 가공정의 절삭 파라미터 항목에서 정의합니다.

* 또한 링크 파라미터의 높이값을 증분으로 적용 시 2D 가공경로처럼 가공물(체인 선택한) 기준값으로 되지만 곡면 링크 파라미터의 각각 생성된 가공경로의(시작과 끝) 높이값에 따라 증분 되어 적용됩니다.

 

 링크 파라미터 항목

* 기본적인 계념은 일반 2D 가공정의 링크 파라미터 항목과 동일합니다.
https://momoman83.tistory.com/472

마스터캠 2021를 활용한 2D가공경로에 대하여 -19(윤곽가공 절삭 파라미터-11(링크 파라미터-1))

https://momoman83.tistory.com/473

마스터캠 2021를 활용한 2D가공경로에 대하여 -20(윤곽가공 절삭 파라미터-12(링크 파라미터-2))

 

 

① 안전 높이 (Clearance)
 안전 높이는 축 이송 이 가능한 영역 중 비가공영역(위험성이 없는?)을 구분하는 경계선 높이를 말하는 것으로 가공기능성에 관련되었다기보다 개념적인 의미입니다.

* 곡면 가공경로에 한하여 얘기하면 가공물 최상위 높이(이송 높이)에서 좀 더 안전한(충돌위험이 없는) 일정한 높이로 도달하도록 한 높이값이 됩니다.

* 이송 높이와 틀린 것은 이송 높이는 수평 급속이송 하기 위한 높이이지만 안전 높이는 톨체인지 높이에서 가공경로 진입점 위치(X, Y)로 이동후 내려오는 지점 높이값으로 이해하시면 됩니다.
(해당 장비 사항에 따라 조끔씩 차이 납니다.)

* 그래서 사실 큰 의미부여가 안되어서 링크 파라미터 기본값으로는 비활성화되어 있습니다.
(다만 다수의 가공물(또는 가공 높이가 들쑥 날쑥한 다수 돌출형태 가공물들) 이송 높이값이 여러 가지 될 경우(증분값 사용)에 설정해 주는 것이 안전합니다.)

* 위 이미지처럼 안전 높이는 절댓값 또는 증분값으로 선택 가능하며 절댓값은 지정된 높이값의 절대적인(고정적인) 적용이 되고 증분값은 변동적인 첫 가공경로 시작점 높이값에서 증분값만큼 증분 된 높이에서 시작합니다.

* 사실상 2D 가공경로와 동일한 문제(가공정의에서 다른 가공정의로 급속이송(안전높이) 높이값이 일정한 높이로 유지되며 이송하는 것이 안전하므로)로 절댓값으로 많이 사용됩니다.

* 다만 이송시간이 절댓값인 경우 낭비적인 요소가 있지만 이러한 것은 2D 가공경로에 있어 다수의 공작물(다수의 바이스 체결구 사용시등)의 경우이며 흔히 3D 가공 시 1개 가공물을 작업하는 경우 큰 의미가 없어 증분값을 적용하여도 큰 문제는 없습니다.

* 그렇지만 증분값 적용 시(특히 가공물 높이값이 차이가 많이 나는 다수의 공작물 적용시 이송 시간의 단축의 유리..) 이송경로가 높이 올라오지 않고 바로 다음 가공물로 이동하는 경우 소재와 공구 간 충돌이 염려되므로 사전에 충분한 주의 및 검토가 필요합니다.

* 위 이미지처럼 안전높이값을 절대 50.0으로 하면 작업평면 Z: 0.0 기준으로 Z: +50.0 위치로 일정하게 급속이송 됩니다.

 

* 위 이미지처럼 안전높이값을 증분 15.0(이 의미 자체는 가공 시작점 위치에서 높이 +15.0 위치까지 급송이송 되고 복귀 시 가공 종료점 위치에서 +15.0부터 급속이송 되길 바란다는 의미가 됩니다.)으로 하면 가공 시작점 증분높이 +15.0까지 급속이송 되고 가공 종료점 증분높이 +15.0에서부터 급속이송이 시작됩니다.

* 그렇지만 실제 출력되는 G-code 지령문을 보면 안전높이-이송높이-진입높이값 까지는 그대로 급속이송으로 진행되므로 큰 의미는 없습니다.

* "처음/마지막 작업에 적용 작업의 시작과 끝" 옵션은 원래 2D 가공경로에서는 선택사항이지만 3D 곡면 가공경로에서는 가공경로 시작점 높이값과 끝점 높이값이 절댓값(윤곽체인)이 아닌 증분값(3D 곡면)에 좌우되기 때문에 가공정의 중간에 안전 높이로 복귀할 이유가 없어서(계속적으로 곡면을 따면서(근접해) 경로가 생성되므로) 사실상 가공정의 시작과 끝점에서 진입과 복귀가 이루어지므로 비활성 상태(시작점과 끝에서 진입/복귀 이송)하는 것으로 고정됩니다.

 

 

 

② 이송 높이 (Retract)
 이송 높이는 현재 가공정의 중 여러 개의 곡면요소(가공영역)가 있는 경우 하나의 곡면요소(가공영역) 작업을 완료한 후 다음 곡면요소(가공영역)로 가기 위하여 급속이송으로 수직 복귀/이송/진입 작업을 수행하는 높이를 말합니다.
* 이송 높이값도 안전 높이와 같은 작동과 의미를 가지고 있습니다. 

 다만 차이점으로 본다면 다수의 돌출 가공영역을 가진 경우 안전높이는 절댓값 적용을 권장한다면 이송높이는 좀 더 증분값을 권장한다는 정도입니다.

(다만 이것은 가공물의 형태(가공영역 간 높이차이가 너무 큰 경우)에 따라 조절하여야 하며 특이점으로는 안전 높이는 수직 진입/복귀 위주라면 이송높이는 증분값 적용 시 대각선(최 단선 경로) 형태로 이송될 가능성이 높다는 얘기입니다.)

(이때 대각선 이송 시(가공영역에서 다른 가공영역으로 이동시에만) 해당 가공물의 위치, 형태를 고려하지 않고 무조건에 가까운 직선(최 단선 경로) 형태로 이송하므로 충분한 주의, 검토가 필요합니다.)

* 일반적으로 이송 높잇값은 각 가공영역의 최 상/하단 높이값 차이를 고려하여 어느 정도 높이를 조절하여 설정하나 일반적으로는 가공경로 최상단위 얼마 정도 유지하는 높이값으로 지정합니다.

* 이러한 이송 높이는 한 개 가공정의 내 여러 가공영역을 이송할 때 적용되며 다수의 공작물(다수의 바이스 체결구) 간 이송은 안전 높이값이 적용되지 이송 높이값이 적용되지 않습니다.

* 이러한 이송높이값은 가공영역이 다수인 경우에 유효하며 오직 한 개의 가공영역(또는 가공정의)인 경우에는 크게 의미 없습니다.

* 그래서 2D 가공경로 링크 파라미터와 동일하게 안전높이와 이송높이를 비활성화하는 경우가 있으나 권장하지는 않습니다.

* 위 이미지처럼 이송 높이값을 절대 50.0 으로 하면 작업평면 Z: 0.0기준으로 Z: +50.0 위치로 일정하게 다음 가공영역으로 급속이송 됩니다.

* 위 이미지 처럼 이송 높이값을 증분 6.0으로 하면 다음 가공영역 이송 시 그다음 가공영역의 최상단 경로 높이값에서 증분 된(+6.0) 값으로 급속이송합니다.

 그리고 다시 그다음 가공영역으로 이송 시에는 다음 가공영역 가공경로 시작점 높이값에 따라 더 올라가기도 하고 다음 가공영역 시작경로 높이값이 더 낮은 경우에는 현재 가공경로 최상단 높이값보다 절삭 간격정도 더 높게 높이값이 증분 되어 이송됩니다.

* 이것은 가공물 형태에 따라 이송 높이값이 달라지므로 복잡한 가공물(높이값이 많이 차이나는) 경우 필히 모의 가공이나 경로 확인이 필요합니다.

* 또한 특이한 경우(절삭 간격이 큰 경우) 이송높이로 이송 때 다음 가공영역 경계선에 도달 시 바로 수직진입하여 최하단 경로를 이송 후 그 높이에서 상단 최고 경로높이값으로 직선경로(대각선)로 진입하여 나머지 경로를 진행하는 경우가 있으므로 주의가 필요합니다.

 

 

* 또한 주의 사항으로 해당 곡면 가공경로는 선택되지 않은 가공물(마스터캠에 여기 이런 것 있다 얘기)의 경우 인식을 하지 않아 만일 이송높이 경로가 그 선택하지 않은 공작물을 그대로 관통하는 경우가 있습니다.

 즉 가공대상 곡면으로 선택하지 않은 곡면(솔리드) 요소는 가공경로 생성에 관여되지 않습니다.

* 그래서 중간의 충돌가능성이 있는 공작물이 있는 경우에 가공과 관련 없어도 체크곡면으로 선택하여 충돌을 방지하여야 합니다.

* 위와 같이 가운데 돌출물을 체크곡면으로 선택하면 이송높이값에 따라 회피하여 가공영역 간 이송 됩니다.

* 다만 이것도 공작물 형태에 따라 회피하는 경로가 틀리므로 하나의 예로서 보고 가공경로를 생성하시기 바랍니다.

 

 

* 또한 이송 높이 증분값 적용 시 가공방향을 "바닥에서 위쪽으로 절삭" 옵션 사용 시 현재 종료된 가공영역의 경로 끝점이 다음 이송할 가공영역 경로 시작점 보다 높으면 해당 이송 높이값은 다음 가공영역 경로 높이값이 아니 종료된 가공영역 끝점의 높이값에 증분 하여 이송 높이값이 결정됩니다.

 

 이외에도 이러한 문제로 인하여 불량 발생하는 경우도 있습니다.

 아래와 같이 이송높이를 증분값으로 지정하였는데 일단 경로확인에서 보면 문제없어 보이는데 모의가공을 하면 아래와 같이 높은 돌출물 부분을 파먹는 경우가 있습니다.

 그래서 다시 한번 경로확인의 경로와 모의가공의 경로를 비교해 보았습니다.
* 출력되는 G-code는 동일하게 경로확인 좌표와 동일합니다.

* 위 이미지처럼 X, Y, Z 축 3축이 동시 지령되는 대각선 형태 급속이송 지령입니다.

 이것이 왜 문제시되는 이유는 급송이송(G00) 이기 때문입니다

 화낙은 버전과 장비에 따라 다르지만(3축 동시 이송 가능여부) 우선적으로 직선 보간 형태에 따라 실제 이송(G00)되는(지령문과 관계없이) 경로 형태가 달러집니다.

 우선 화낙 매뉴얼 내용을 보면..

* 위 내용을 보면 급속이송(G00) 시 대각선 방향으로 진행 시(보통의 경우 급속이송은 한 방향으로 진행하는 것으로 생각하시면 대충 좋습니다.....) 직선보간형(대각선 가능), 비직선보간형(고정대각선만 가능)의 두 가지 방법으로 진행되는 것을 볼 수 있습니다.
(다만 이것은 해당 장비 특성에 따라 차이가 많습니다.)

 이것이 무슨 얘기이냐면 머시닝 장비의 축 이송은 기본적으로 볼스크루의 이송으로 이루어집니다.

 그런데 좀 쉽게 얘기해서 만일 어떠한 이송 지령이 내려질 때 각축의 볼스크루 이송속도가 동일하면(45도 고정으로 대각선 이송) 축 제어의 이점이 있는 경우가 있습니다.

* 즉 각축 이송속도가 동일한 45도 방향 대각선 이송은 좀 쉬운데, 만일 45도가 아닌 좀 애매한 각도로 이송한다면 각축은 제작기 다른 이송 속도로 이송되어야 합니다.

 거기다가 만일 3축 동시 이송제어(X, Y, Z 축 전부 지령 : 예제와 같은)되는 경우 각축 3개의 이송 속도제어를 해야 하는 어려움이 있습니다.
(그래서 구버전의 장비(또는 화낙 버전)에서 잘 발생하는 문제입니다.)

 그래서 화낙에서는 이런 경우 이송제어가 용이한 45도 방향으로 이송 후 한쪽의 좌표값에 도달한 후 평행이송(한축만 이송제어)하여 좀 더 축 이송제어에 무리가 없도록 유도(?) 합니다.

* 위 이미지는 이해를 돕기 위한 이미지 예제입니다.

* 즉 현재 장비가 직선보간 이송을 지원하는 상태이면 축의 이송은 이송 시작점과 끝점을 바로 직선으로 연결하는 경로로 이송되고 비직선보간 이송을 적용된 상태이면 우선 축제어가 유리한 45도(동일 이송속도) 각도로 이송하다가 어느 한축 좌표값에 도달하면 평행이송으로 진행되는 것입니다.

 이러한 이송 차이(G-code 자체는 차이 없습니다.)때문에 실제 경로확인으로 확인할 수 있는 경로(직선보간형태)에서는 문제 발견 못하지만, 실제 장비에서는 비직선보간 형태로 이송되면 위와 같은 문제가 발생되는 것입니다.

* 이러한 문제는 장비의 특성을 많이 타므로 미리 해당 장비의 상태를 확인하시기 바랍니다.

* 특히 구형 장비에서 많이 볼 수 있습니다.

* 또한 이러한 문제 때문에 마스터캠 포스팅 시 미리 한 번에 출력되는 각축 수량을 제한하여(한 번에 3축이 동시에 출력 안되도록) 구형 장비에서는 이러한 문제을 방지 하는 조치도 취합니다.

* 또한 이러한 문제가 제어가 어려우시면 이 곡면가공 링크 파라미터 항목의 이송높이값을 절댓값으로 설정하여(무조건 수직 복귀) 아예 문제 발생 소지를 없애기도 합니다.

 참고로 이러한 머시닝장비의 제어 방식(직선보간형, 비직선보간형)의 선택은 아래 파라미터값에서 설정합니다.
파라미터 번호는 1401 #1 LRP 값입니다.

 

 

 

③ 진입 높이 (Feed plane)
 진입 높이는 지금 까지 해당 장비의 급속이송(G00)에 기준하여 이송되었지만 이제 실제 가공영역에 진입/복귀하므로 가공정의에서 설정된 해당 공구의 피드값(가공에 적합한)으로 변경하여 이송하는 것으로 해당 가공정의 각 가공대상 곡면요소(가공영역)의 앞뒤(진입/복귀)에 작업자가 지정한 피드값으로 공구 이송을 시작/종료합니다.

* 즉 지금까지는 안전높이 - 이송높이는 급속이송(G00)으로 이송되는데 이 진입 높이부터는 해당 가공정의에서 지정한 절삭이송(Z 축 이송속도)(G01) 값으로 이송됩니다.

* 여기까지는 자연스럽게 급속이송으로 진입하여 진입 높이부터 절삭이송으로 진행하므로 진입 예비동작으로 생각하시고 높이값을 지정하시며 되며 간단히 생각하면 해당 가공정의가 황삭 경로이면 해당 황삭 절삭간격값보다 좀 더 크게(즉 소재 접촉하기 바로 전에 진입 깊이값에 도달하여 절삭이송으로 진입하기 좋게) 설정해 입력해 주시고 정삭경로의 경우는 황삭 후 남는 가공여유값의 두 배정도 진입 높이값으로 정해주시면 최선이 됩니다.
( 다만 이러한 값을 그때그때 계산하여 설정하기 어려우니 어느 정도 근접한 높이로(가공환경에 따라) 정하고 동일한 높이값을 설정하셔도 무방합니다.)

* 그러므로 경우에 따라 진입높이에서부터 소재 절삭이 이루어진다면 수평으로 이송되는 절삭이송 속도(실 가공 중인) 보다 작게 Z 축 이송속도를 지정하고(최초 소재진입이라 공구부하 감소목적) 이후 실제 적용되는 절삭이송 속도로 이송됩니다.

* 위 이미지처럼 진입높이를 절댓값으로 하면 해당 가공경로와 관계없이 작업평면에 기준한 절대적인 높이값으로 진입높이 이송 됩니다.

* 진입높이값을 증분값으로 하면 해당 가공영역 경로시작점 높이값을 기준으로 진입 높이값이 결정되며 해당 가공영역 경로 끝점에서 복귀할 때도 해당 경로 높이값에서 증분 되어 진입높이(복귀높이) 값이 지정됩니다.

* 진입높이값은 어찌 보면 단순히 급속이송에서 절삭이송으로 변경되는 구간으로 볼 수 있어 별의미 없어 보이지만 일반 2D 가공경로 진입/복귀와 달리(윤곽가공 경우 진입/복귀가 수평으로 이송되지만) 곡면가공의 경우는 가공소재와 접촉하는 방향이 주로 Z 축 방향으로 수직 진입하는 경우가 많습니다.

 물론 곡면가공의 경우 평엔드밀 형태의 공구 보다 볼엔드밀 형태의 공구가 많이 사용되므로 이러한 관점이 좀 차이 납니다.
* 다만 진입높이의 이송속도는 절삭 Z축 이송속도(해당 가공정의 공구설정)이므로 공구 부하를 고려하여 좀 작게 잡습니다.
(소재 수직 진입의 경우)

 

④ 재료 상단 (Top of stock)
 재료상단은 해당 가공물의 가공영역 상단높이 값(주로 Z0.0 값으로 설정하는)을 정의합니다.

* 재료상단값은 위와 같지만 곡면 가공경로는 3D 형태이므로 사실상 가공깊이값(절대적인 값)이 없습니다.

* 당연하지만 어떻게 곡면 가공은 가공깊이값이 사실상 0.0이므로 의미가 없고 재료상단 높이라는 것은 가공 대상 곡면 전체를 나타내는 것으로 증분적인 높이값을 가집니다.

* 그러므로 재료 상단값은 무시하셔도 무방합니다.
(그래서 비활성화되어 있습니다.)

 

 

 

⑤ 날끝 보정(Tip compensation)

 이것은 마스터캠에서 생성하는 가공경로의 Z값의 기준점을 해당 공구의 날밑바닥(날끝)을 기준으로 하는가 와 해당 공구의 형태가 볼엔드밀(날형태가 중심점이 존재하는 공구형태만 해당(볼엔드밀, 롤리팝 공구 등)) 경우 가공경로의 중심점이 해당 공구 날형태의 중심에 있는 경우 해당 중심점을 기준하는 방식을 의미합니다.

* 롤리팝 공구의 한 종류입니다. 

* 주로 볼엔드밀 또는 롤리팝 공구 같이 공구 날형태가 정원 형태이라 공구 가공접점이 날바닥면이 아닌 날전체에 적용해서 가공해야 하는 경우 적용되는 방식으로 거의 롤리팝 같은 경우에만 적용됩니다.

날끝 적용 보정

* 위 이미지처럼 날끝 보정(날 끝적용)을 적용하면 생성된 가공경로는 해당 공구 날끝(날밑바닥 접점)에 기준하여 좌표값이 적용됩니다.
(일반적인 형태로서 흔히 적용하는 공구 길이 보정방식(길이 기준이 날 끝기준)의 경우에는 무리 없는 보정 방식입니다.)

 

 

* 위 이미지처럼 날끝 보정(중심적용)을 적용하면 생성된 가공경로는 해당 공구날 중심점(공구날 형태 중심점)에 기준하여 좌표값이 적용됩니다.
(특이한 형태 공구(롤리팝) 경우 공구 발끝점이 아니고 해당 날형태 전체 적용을 하기 위하여 날의 중심점을 공구 보정위치로 사용합니다.)

* 이러한 날끝 중심 보정사용 시 생성된 가공경로의 Z값보다 공구반경만큼 실제 공구 가공범위가 낮으므로 경로확인이나 다른 검증 프로그램 시 출력되는 Z값에 주의하셔야 합니다.