식품 재료 이송용 더블 헬리컬 기어 모델링 및 가공경로 생성에 관하여-2

 

 

 

 이번에는 저번에 이어서 더블 헬리컬 기어의 가공경로 생성 방법에 대하여 알아보겠습니다.

 우선 먼저 고민하여야 하는 점은 이것이 원통형 소재를 가공하는 것이라 부가축(A 축)의 인덱스 장비를 갖춘 3+1축 장비에서 하는 것으로 해야 하며 또한 이러한 가공형태로 인하여 해당 가공경로도 다축경로를 사용하여야 하는 문제점(?)이 있습니다.

* 이 이야기는 다축경로는 마스터캠 3D버전 + 다축기능 의 마스터캠...(시가 3000)에 있으므로 실제 이것을 사용할 작업자는 얼마 없다는....

 

 그래서 우선 3가지 정도 방법을 권장 하겠습니다.

1. 2D 가공경로(블랜드밀)적용후 해당 경로를 회전 선형배열 한다.

2. 다축 가공경로중 모프(유니파이)의 다축기능을 적용하여 생성한다.

3. 다축 가공경로중 로터리 다축경로를 적용하여 생성한다.

* 여기서 저는 크게 향상공차에서 큰 문제가 없으면 1번 가공경로를 권장합니다.
 이유는 각 가공경로 설명하면서 얘기하겠습니다.


 먼저 작업환경(소재 세팅)에 대하여 설명합니다.

 우선 자동제어되는 인덱스(A 축 기준)에 소재 고정용 지그(ZIG) 고정 후 해당 소재(1차 가공 완료품)를 체결하여 계속하여 가공하는 방식입니다.

 가공 소재는 먼저 1차적으로 원통형(정사이즈)의 스플라인 작업을 끝낸 것을 2차적으로 머시닝에서 작업하는 것을 원칙으로 합니다.

 이후 2차 가공은 아래와 같은 지그에 고정된 키위치에 스플라인위치를 정의하여 소재 고정용 링으로 밀어서 고정합니다.
* 소재 고정은 너트로 대체 가능합니다.

 

 다만 고정용 키의 위치(방향)와 해당 제품 스플라인과 일치를 위하여 키 위치를 정의하기 위하여 해당 지그(ZIG)에 각도 측정용 평면부 을 가공 하여 이 가공면(키 위치와 연동되는)을 지그 인덱스 연동척에 고정 시 인디게이트 등으로 측정하여 위치 선정을 합니다.

* 만일 더블 헬리컬 기어의 이빨 위치와 스플라인 홈의 위치가 연관되어 있으면 항상 모든 가공 제품의 이빨과 스플라인 홈위치가 일치하도록 하기 위하여 위 조치가 필요하며 위치(각도) 정의 시 해당 각도값을 인덱스 가공원점(A 축) 위크좌표값으로 지정하여야 합니다.

 한 개 가공제품 가공 완료 후 다음 제품 가공 소재 체결 시 앞서 가공품과 동일한 위치에서 시작하기 때문에......(주의 필요)

* 가능한 심압대를 사용하여 해당 지그를 지지하시기 바랍니다.


1. 2D 가공경로(블랜드밀) 적용 후 해당 경로를 회전 선형배열 한다.

 

 위 방법은 해당 분리 가능한 가공영역(이빨과 이빨 사이)을 정의하여 그 사이공간에 블랜드밀 가공경로를 적용하여 한 단위 영역 가공경로를 생성하고 그 가공경로를 선형배열 회전이동으로 동일 워크좌표값으로 출력하는 것입니다.

* 생성한 가공경로(사실 블랜드밀이 아니더라도)를 회전 이동 하는 것은 작업 평면을 따로따로 생성하여 적용하는 것 도 가능합니다.

 이것은 작업자가 적용하기 용이한 방식으로 응용하시기 바랍니다.

 먼저 해당 모델링의 이빨과 이빨 수량이 6개 이므로 360 / 6 = 60도 간격으로 6회전 시키는 것으로 하고 먼저 해당 곡면의 블랜드 가공경로를 생성하였습니다.

* 블랜드 밀을 사용한 것은 두 개의 커브를 이용하여 가공영역을 지정할 수 있고 또한 가공경로의 진행방향을 커브를 이용하여 조절할 수 있는(이빨 사이 홈과 같은 방향으로 경로 생성) 장점이 있어 적용하였습니다.

 다만 블랜드 밀은 사실상 황삭경로로 사용하기 어렵기 때문에 (예제는 부드러운 소재(아세탈)이라 황삭과정을 좀 무시하고 깊게 절입하여 가공합니다.) 만일 황삭 가공경로가 필요하면 별도 다른 가공경로를 정의하셔야 합니다.

 우선 블랜드밀 가공정의를 선택하고 해당 영역 가공 대상곡면을 선택합니다.

* 이때 예정되는 가공영역 외 연장되는 곡면도 같이 선택하셔도 됩니다.

 오히려 가공영역이 서로 살짝 겹치도록 가공영역을 확장하므로 약간 크게 가공 대상 곡면을 선택하셔야 합니다.

 그리고 블랜드밀의 커브(2개)를 생성하여야 하는데 우선 여러 가지 방법이 있지만 저 같은 경우 우선 작업모드을 2D 모드(Z값도 높게 설정)로 하고 해당 모델링의 곡면 간 접선을 커브 한끝단 기능으로 선택하여 생성합니다.

 우선 현재 모델링의 가공영역을 선택하기 용이하게 가공영역(예정)의 외곽선(블랜드밀용 커브 요소)을 임의로 생성하거나 예제 같은 경우 해당 모델링 접선(곡면이 만나는)을 와이어프레임의 커브 한 끝단 기능으로 선택하여 생성하는데 관리 편의를 위하여 2D모드에서 Z값을 임의 높이값으로 하여 허공에 뛰어 커브를 생성합니다.

* 이때 사실상 해당 블랜드밀로 사용할 커브요소가 곡면의 접선 상태 그대로 3D 도형요소로 생성하거나 2D모드에서 허공에 2D 도형요소로 생성하여 블랜드밀 커브 요소로 선택하거나 사실상 차이점은 없으며 단지 작업자의 취형에 따라 편리한쪽으로 선택하시면 됩니다.

 

* 위 이미지처럼 블랜드밀의 커브 도형요소로 2D, 3D 요소 둘 다 사용 가능합니다.

 

 블랜드밀 커브 선택은 먼저 해당 커브확장(가공영역 확장)을 해서 가공경로가 서로 겹치게 수정 작업합니다.

* 이때 가공영역 외내측으로 삐져나오거나 모자라게 된 경우 알맞게 트림(자르기) 해주셔야 합니다.

* 이러한 과정이 필요하기 때문에 3D 도형요소로 선택하는 것보다 평면상의 2D 도형요소(도형 편집이 용이한)로 작업하시기 권장합니다.

 그렇게 수정된 도형요소를 블랜드밀 커브(무조건 2개 선택) 체인으로 선택하며(체인 진행 방향의 통일 중요) 해당 블랜드밀 가공경로를 생성합니다.

* 만일의 경우 블랜드밀 커브 진행방향이 서로 엇갈리는 경우 생성되는 가공경로가 꼬여서 생성됩니다.

 

 

 

 

 일반적으로 블랜드 밀은 간단한(?) 파라미터 설정을 가지고 있어 여기서는 전체공차값(황삭 : 0.025, 정삭 : 0.01~0.005)을 적용하고 최대 스텝 간격값은 황삭에서 1.0~1.5 , 정삭은 0.15 정도 지정하였습니다.

 절삭방법은 황삭/정삭 모두 왕복으로 정의하고 가로방향 / 3D모드로 진행하였습니다.

 

 

 일반적인 블랜드밀 파라미터의 설명은 여기서 하기 어려우므로 대강 파라미터 항목 특징만 보겠습니다.

 

절삭 방법
 절삭 방법은 하나의 가공경로 단위를 종료 시 다음 가공경로 이송방식을 어떻게 하는지를 결정합니다.

* 여기 예제 공작물 기준 왕복과 한 방향&나선(원뿔형 같은 형태 적용 등고선...)으로 나눠 볼 수 있습니다.


가로방향 / 세로방향
 가로/세로 방향은 해당 블랜드밀 커브의 진행방향(가로방향)과 커브의 범하는 방향(90도)(세로방향)으로 구분되어 가공경로가 생성됩니다.

* 현재 화면방향이 아니고 선택한 블랜드밀 커브 진행방향 기준입니다.

2D / 3D
 해당 블랜드밀 가공영역의 평면 기준 가공경로 생성(2D)과 해당 블랜드밀 가공 대상 곡면 형상에 맞추어 가공경로 생성(3D)으로 나누어집니다.

 

블랜드 가공방향 절삭 설정

 생성할 블랜드밀의 가공경로 생성방식의 대한 정밀도(전체 가공공차 와 최대 스텝 간격과 달리)의 설정을 지정합니다.

* 보통 최대 스텝간격값은 고정하고 생성되는 경로의 연산 계산의 정밀도(정성?)를 정의합니다.

블랜드밀 경로연산 시간의 증대율과 정밀도(조도)를 좌우합니다.

* 거르기 기능과 거의 유사하기는 하지만 블랜드 가공방향(가로방향)의 경로에만 적용됩니다.

 예로서 

 이제 블랜드밀 가공경로(1개 이빨 단위별)를 생성하는 방식을 알았으니 다시 가공공정에 맞추어 다시 황삭, 중삭, 정삭 가공경로를 생성합니다.

* 소재가 아세탈이라 반드시 이렇게 할 필요는 없으나 교육적 목적에서 설명합니다.

 먼저 황삭은 동일한 절삭 조건에서(스텝 간격만 1.5로 증대) 이빨 홈 간격의 깊은 가공깊이를 좀 순조롭게 하기 위하여(한 번에 절입량이 너무 많으면 좀 소재 이동이 염려되어 1차적으로 깊음 부분만 걷어내는 경로) 한번 깊은 부분만 경로를 생성합니다.

 

즉..

 1차 황삭 가공경로는 블랜드밀로 가공영역을 작게(커브 체인을 안쪽으로 오프셋)하여 가장 깊은 쪽만 살짝 걷어냅니다.
* 황삭 과정 없이 하면 간혹 아세탈 소재가 공구에 밀려 위치 이탈하는 경우가 있습니다.
* 최대 절삭간격은 1.5, 가공여유 3.0 정도 주고 가공영역을 좁게 하여 살짝 깊은 홈 부분만 절삭합니다.

  
 2차 중삭 가공경로는 원래 블랜드밀 가공영역(원래 커브 영역) 기준으로 동일하게 전체 가공영역을 절삭합니다.
* 정삭 가공여유값(0.15)을 남기고 최대 절삭간격값 1.0으로 정의하였습니다.

 

 3차 정삭 가공경로는 위 블랜드밀 가공 영역에서 적절한 조도(살짝 매끄러워야 함) 기준으로 절삭합니다.
* 최대 절삭간격값 0.2로 전체공차값 0.005 거르기 적용으로 작업합니다.

 

 그러면 이제 1개 단위 이빨 간 가공경로가 전부 정의되었으므로 이를 전체 가공영역에 적용되도록 선형배열의 회전이동설정, 그리고 출력 프로그램은 서브프로그램(같은 패턴을 계속 사용하므로)으로 하였습니다.

 

 선형배열 정의는 아래와 같이 정의하였습니다.

①종류
 인덱스 (A 축) 적용이므로 회전이동 으로 합니다.

② 적용방법
 목적이 해당 일정한 가공경로를 A축 이송만으로 제자리에서 반복 가공하는 것이므로 평면값이 변화하는 것은 아니며 그렇다고 좌표값 적용으로 하면 동일각도의 회전좌표값으로 출력되므로 공구 평면으로 하여 원점만 포함(적용)만 적용하여 해당 가공원점 기준으로 회전만 허용되게 설정합니다.
 
③ 원본
 작업 원본은 Nci(가공경로)으로 합니다.
* 도형자체가 복사될 필요가 없으니....

④ 가공 관리자 대화상자 적용기준
 한번 호출된 절삭공구로 모든 면 가공을 완료 후 다음 절삭공구로 넘어가야 하니 작업종류로 설정

⑤ 대상 가공정의 선택
 해당 선형배열한 블랜드밀 가공정의를 선택합니다.

⑥ 실행결과 앞으로 대상 가공정의 복사
 단순하게 선형배열 정의 하나만 선택하면 해당 가공정의가 전체 생성되도록 포스팅작업이 선형배열에 국한되도록 선택하며 원래 블랜드밀 가공경로는 포스팅 불능 상태로 유지합니다.

⑦ 서브 프로그램
 그대로 출력하면 동일한 가공데이터가 반복 출력되므로 가공 프로그램 용량 축소를 위하여 서브프로그램 형태로 포스팅하게 합니다.

⑧ 회전이동 조건
 회전 조건은 사이간 각도(이빨 간 일정 각도)로 선택하고 반복 횟수는 6 = 1(기본적으로 적용) + 5(더 필요한 숫자)을 지정하였습니다.

⑨ 사이간 각도
 회전이동하는 좌표값의 시작 각도값과 사이간 각도값을 지정하는 설정입니다.

 첫 번째 각도값은 회전이동 시작하는 각도값을 넣는 것인데 왜 60도 이냐면 첫 번째 가공각도값이 사실상 0도이지만 현재 "⑥실행결과 앞으로 대상 가공정의 복사"와 "⑦서브프로그램" 항목을 활성화하였기 때문에 0도의 해당하는 가공경로는 "⑤대상 가공정의 선택"에 선택되어 있어 실제로는 두 번째부터 실행됩니다.
* 앞서 회전 이동 조건 값이 "5"인 이유입니다.

 그러므로 실제 선형배열되는 두 번째 가공경로 배열각도가 60도 이므로 60도 지정하는 것입니다.
* 당연한 것이지만 이것은 해당 가공물의 특성에 따라 다른 값이 들어갑니다.

 두 번째 각도값은 이빨 간 회전되는 사이간 각도값입니다.

 그러므로 60도가 입력됩니다.

⑩ 회전 평면
 회전 이동하는 배열이므로 회전축(Z 축 방향)을 알려 줄 수 있는 평면을 지정해 줍니다.
* 현재 예제는 X축 방향(A 축)으로 회전하는 인덱스 장비를 사용할 것이므로 우측면(Z 축이 X축 방향) 또는 좌측면을 선택합니다. 

 우측면/좌측면 적용 차이점은 회전값 CW / CCW적용 여부입니다.

 

 여기까지 적용된 가공정의를 살펴보면 다음과 같습니다.

 선형배열 정의만 선택하여 포스팅하면 다음과 같이 출력됩니다.

 

 이것을 모의가공으로 검증해 보면 아래와 같이 실행됩니다.