마스터캠 3D 가공경로 설명 곡면 고속가공경로-8 (최적화 황삭-1)

 이번에는 곡면고속가공중 최적화 황삭에 대하여 알아보겠습니다.

 최적화 황삭(Dynamic Optirough Toolpaths)은 곡면을 활용한(모델도형) 다이나믹 가공 방식을 적용한 가공경로 입니다.

 그러한 관계로 외부에서 가공공구가 진입하는 방식에 적합한 가공경로 입니다.
(물론 소재 내부에서도 진입이 가능 합니다.)

 즉 해당 공구의 측면 절삭날위주로 절삭하는 방식 의 가공경로 입니다.
(2D 고속가공의 다이나믹 가공 과 동일한 형태 을 가집니다.)

 다만 3D 곡면고속 가공 이므로 마스터캠 에서 곡면 인식이 가능한 솔리드 또는 서페이스 형태 모델링 이 필요합니다.
(2D 도형만 으로는 적용이 되지 않으며 와이어프레임 또 불가능 합니다.)
(STL 형식 파일도 적용은 되지만 실제 가공경로가 생성되지 않습니다. 오류 발생)
* 해당 모델링 파일이 있으면 사전에 작업화면에 로딩(열기)가 되어 있어야 하며 외부파일 참조형식으로 는 적용 할수 없습니다.

 우선 예제 모델링 두개중 한개을 먼저 곡면 고속가공 최적화 황삭 을 적용해 보겠습니다.

(우측 보스형태(돌출) 모델링 을 먼저 가공해보겠습니다.)

 우선 가공 조건은 200 X 100 X 57T 소재을 사용하여 상면 Z35.0 부분만 가공하는것으로 정의 합니다.

 소재 정의 는 공작물 설정 에서 아래와 같이 정의 합니다.

(소재 Z값을 37.0 올린 이유는 가운데 평탄부분을 Z0.0 으로 정의 합니다.)
(실제 그 Z0.0 값을 기준으로 위로 Z35.0 까지 가공합니다.)

 우선 가공소재 재질은 45C로 정의 합니다.

먼저 해당 모델링 을 작업화면에 위치한 후 해당 가공경로 을 선택합니다.

선택방법 은 팝업 메뉴에서 해당 가공경로 아이콘을 찾아 클릭하는 방법

가공경로 관리자창 에서 마우스 우클릭 으로 나오는 선택메뉴에서 해당 가공경로 을 선택합니다.

그러면 해당 가공경로 절삭 파라미터 입력창이 나옵니다.

1. 모델도형 정의(선택) 하기

 해당 가공도형(모델링)의 가공영역을 정의 하는 과정 입니다.

 해당 파라미터 모델도형 항목을 열어서 해당 항목중 가공도형 항목을 선택합니다.

 먼저 황삭 가공경로 생성 과정 이므로 가공여유 을 설정하여야 합니다.
그래서 가공도형의 벽면 공작물 과 바닥면 공작물 값에 가공여유 값인 (0.15mm)을 입력합니다.

가공여유 입력후 하단의 가공도형 선택 버턴 을 클릭하여 가공도형물을 선택합니다.

 여기서 선택할수 있는 방법이 두가지 인데 먼저 살펴보면 해당 가공도형 전체 을 가공하는것이 아니고 현재 작업평면 기점 Z0.0 에서 상부 Z35.0 까지만 가공하고 하부 Z-20부분은 가공하지 않습니다.

 그러므로 상부 가공물(Z0.0~Z35.0) 의 가공도형만 선택하는 방법 , 가공물 전체을 선택한후 절삭파라미터 의 스팁/쉘로우 옵션중 Z값 깊이 최소,최대 한도을 설정 하여 그 부분만 가공 적용 받도록 하는 방법이 있습니다.

 즉 아래와 같이 가공도형의 정면부에서 상부 가공도형 부분만 선택(원도우) 하여 그부분만 모델도형의 가공도형에 정의하여 자동적으로 가공범위가 Z0.0 ~ Z35.0 까지 적용 되도록 하는 방법 이 있습니다.

* 이러한 경우 자동적으로 가공 범위가 산정되는 장점이 있으나 가공도형 형태가 다소 복잡하여 해당 가공면 선택이 어려운경우 다음과 같은 방법 으로 사용 합니다.
* 작업자 편의상 이방법이 편해서 선호하는 방식 입니다.

 우선 가공도형 선택시 상부 선택바의 솔리드선텍 의 보디 선택으로 선택 한후 해당 가공도형 의 한점을 선택 하여 전체 모델링 을 가공도형 으로 선택 합니다.
*이때 주의 사항은 이렇게 하면 선별적으로 가공범위가 Z-20.0 ~ Z35.0 으로 정의 되므로 이에 대한 조치 및 인식 이 필요합니다.

 이렇게 전체 모델링을 솔리드 보디로 선택 하면 가공도형 요소에 해당 곡면요소 수량 만큼 등록 됩니다.

 이렇게 마무리 하여도 무방하지만 기능 설명을 위하여 회피도형도 설정합니다.
예제로서 Z0.0 평탄 부분을 다른 사정이 있어서 가공여유을 1.0mm 설정하는것으로 정의 합니다.

 그래서 모델도형 파라미터창 도피도형에서 해당 도형선택 을 클릭합니다.

 이번에는 솔리드 선택에서 솔리드면 을 선택하여 Z0.0 부분을 선택해 줍니다. 

 그러면 회피도형 입력칸에 도형요소가 1개 선택되고 가공여유 1.0mm 가 설정되었습니다.
* 여기서 자세히 보신분은 처음 솔리드 보디(전체) 선택시 가공도형 요소 수량이 147개 이었는데 회피도형에서 1개 요소을 선택 하자 자동적으로 가공도형 요소 수량이 146개로 줄어둔것을 볼수 있습니다.

 그럼 모델도형 설정을 끝내고 가공경로 제어 로 넘어갑니다.

 

 

가공경로 제어(공구중심영역)

 자세한 설정 설명은 아래 주소로 보시기 바라며 일단 공구중심영역 설정을 실루엣 바운더리로 지정하였습니다.

2023.02.12 - [마스터캠 2021 기능 교육 자료(초안)/3D 곡면 , 솔리드 적용 가공 경로 관련] - 마스터캠 3D 가공경로 설명 곡면 고속가공경로-2 (공통 파라미터-가공제어-공구중심영역)

 여기서 공구중심영역을 실루엣 바운더리로 설정한 이유는 소재 외곽선이 공구중심영역 경계선과 동일하기 때문 입니다.
 다시말해서 실루엣 바운더리 영역 과 따로 소재외곽을 공구중심영역으로 설정한것 과 동일한 효과가 있으므로 작업 편의상 선택한것 입니다.

 만일 따로 공구중심영역을 선택하신다면 해당 메뉴에서 윤곽체인 버턴을 선택하여 원하고자 하는 공구중심영역(가공영역) 을 선택 하여주시기 바랍니다.

위와 같은 공구중심영역 경계선을 정의 하기 위하여 솔리드 체인중 루프 기능 을 이용 하여 소재 외곽선을 선택 해줍니다.
* 물론 실루엣 바운더리 (사각형) 과 여기서 따로 공구중심영역 (사각형에서 4군데 모따기 된 형태) 가 틀리지만 가공경로 생성 하는데 문제가 없으므로 이에 따라 적용 합니다.

 공구진입 방법은 외측에서 진입하는것으로 정의 하였습니다.
*가공물 형태상 (보스 : 돌출형) 외부에서 공구 진입하여 가공하는것이 유리하다 판단되어 최적화 황삭 가공경로(다이나믹) 을 적용 하였습니다.
* 만일 공구진입을 내측으로 하면 영역황삭 가공경로 와 유사하게 적용 됩니다.

 

 공구 포함은 공구 날끝 적용 으로 합니다. 

 공구 위치 는 소재 외곽까지 절삭 이송이 되어야하니 흔히 적용 하는 공구 중심 으로 적용 합니다.

* 만일 공구 경로 단축 (가공시간 단축)을 위한다면 공구 위치을 내측으로 하고 오프셋 거리을 마이너스값을 주어서 최소 소재 외곽을 미절삭 (또는 미량절삭) 상태로 이송되는 것을 피할수 있습니다.

 

공구 위치 적용 예

공구위치 내측으로 하고 오프셋 거리 0.0 공구반경 포함 한 경우 와 같은 조건 에서 공구반경 미포함 (체크해제)

공구위치 내측으로 하고 오프셋 거리 -2.0 공구반경 포함 한 경우 와 같은 조건 에서 오프셋 거리 2.0 적용 한 경우

 하지만 현재 샘플 형태 의 경우 100.0mm 오른쪽 부분이 좁아서(공구경보다 작아서) 그부분에 대한 톨패스 가 안나오게 됩니다.

 그러므로 이러한 문제가 있는 형태에 경우 공구중심영역을 공구위치 외측에 두고 (약간 공구가 겹치게 -1.0 오프셋 거리에 입력 합니다.) 가공경로 을 생성하면 작은 부분도 미절삭 없이 가공됩니다.

(다만 이러한 부분 때문에 공구 가 불필요하게 많이 이송하는 (절삭간격이 좁은) 구간이 발생 하는 경향이 이 있으므로 여러가지을 고려하여 가공경로 정의 을 하셔야 합니다.)

 그럼 이제 공구 는 12파이 평엔드밀로 정의 하고 (절삭조건 등 기타 사항은 생략 합니다.) 공작물 설정은 현 단계에서는 필요가 없어 넘깁니다.

 

 공구 , 홀더 , 공작물 파라미터는 생략 합니다.

 

공작물 파라미터 설명 관련은 아래 사이트 에서 설명합니다.

마스터캠 3D 가공경로 설명 곡면 고속가공경로-4 (공통 파라미터-가공제어-공작물) (tistory.com)

 

 

절삭 파라미터
 
 이제 최적화 황삭 가공경로 의 절삭 파라미터을 정의 합니다.
(실직적인 해당 가공경로의 절삭 형태 정의 을 설정합니다.)

1. 절삭 형태

 해당 가공경로의 생성 형태(모양) 을 정의 합니다.

① 절삭방법 : 해당 가공경로의 공구 이송방향 을 정의 합니다.

 하향 , 상향 , 왕복 3가지 옵션이 있으며 이는 절삭 이송 방향 의 하향 , 상향 과 동일한 방식 이며 왕복의 경우 필밀 가공경로 와 같은 왕복의 의미가 아니고 하향 가공 이송중 다른 가공영역 으로 이송 하는 경우 해당 방향(하향) 을 유지하면서 이송 되는데 이러한 경우 많이 돌아서(중간 방해물이 존재하여) 이송되어야 하는 경우 좀더 단거리로 이송하기 위하여 역방향(상향) 방향 으로 이송 하 가능하게 하는 경우 을 말합니다.

(하향 , 상향 의 경우 좀더 이송경로 가 발생하더라도 해당 방향 을 유지하며 이송 합니다.)

 그럼 해당 공구이송방향 을 비교해 보겠습니다.

하향 절삭이송 : 하향 이송방향(외부 형태 절삭시 시계방향) 위주로 절삭 이송 되며 만일 다른 가공영역 이나 현재 가공위치에서 다시 가공위치로 진입 할경우 하향 방향 으로 제자리 돌아서 절삭 이송을 합니다.

(만일 현 가공영역에서 다음 가공영역으로 이동시는 이송높이로 이송되어 점프 형식 으로 이동 합니다.)

상향 절삭이송 : 상향 이송방향(외부 형태 절삭시 반시계방향) 위주로 절삭 이송 되며 이송방향 형태는 하향 이송 방식과 동일한(방향만 틀린) 형태을 적용 합니다.

왕복 절삭이송 : 기본적으로 하향 절삭이송 방향을 적용하고 다만 다른 가공경로 로 이송시 단거리 추정 방향(하향 , 상향 관계없이) 으로 절삭이송이 적용 됩니다.

(특징이 다른 하향 , 상향 방식은 그 해당 방향 으로 이송되어(경로 길이가 더 길더라도) 이송되나 이 왕복 이송은 단축방향 으로 하향 , 상향 관계없이 절삭 이송 됩니다.)

(그러한 점 으로 가공면중 어느면은 하향 가공 , 어느면은 상향 가공 될수 있습니다.) 

 좀더 알아보면 아래와 같이 정의 가능 합니다.

포켓 형태 의 경우

동영상 으로 살펴보면.

 

하향가공

 

 

상향가공

 

 

왕복 가공

 

 

보스 (돌출) 형태의 경우

 * 왕복 이송 형태 선택시 해당 가공경로 에 지정된 절삭 이송속도 는 하향 절삭 이송시 적용 되고 별도로 상향 절삭 이송시 이송속도을 별도로 지정 가능 합니다.
(입력되는 수치는 절삭이송 피드 입력값과 동일합니다.)

② 날끝 보정

 여기서 날끝 보정 은 공구 길이보정 에 대한 기준(가공기준 Z0.0 에 대한 위치 을 정의) 을 설정합니다.

 옵션 은 2가지로 날끝(공구 끝) 또는 공구 중심(공구 날형태 의 중심) 을 의미 하며 일반적인 경우 날끝(가공 치수가 공구 날끝 부분에 기준하는 경우) 이며 일부 롤리팝 공구 처럼 공구 날형태에 기준하여 가공위치을 정하는 경우가 있습니다.

 

③ 스텝 업/다운 최적화

 가공 영역간 이동 스텝(단계 : 가공 영역별로 구분)의 방법을 정의 하는 기능 입니다.

 스텝 업 최적화 : 가공영역 순번 차례을 정의 하는 방법 입니다.

(스텝업은 위로 이송되는 것을 말 합니다.)
 즉 각 분리되는 가공영역별 가공순서을 해당 기준에 따라 이동(해당 가공영역 가공 조건 (Z값)을 완료후 차후 다른 가공영역 이동을 위하여 스텝업(공구 이송 높이로 점프(업)) 하는 기준을 정의 하는 옵션 입니다.
* 간단히 설명하면 가공시 각 분리되는 가공범위 별로 가공완료 하고 다른 가공영역으로 이동 하냐 아니면 가공깊이별로 나누어 가공영역을 전환 하느냐 의 차이 입니다. 
(한쪽 부터 한부분씩 다하고 다음 진행 하거나 아니면 전체 같은 높이로 차근히 내려오는가 하는 차이 입니다.)

 예제로 설명하겠습니다.

 샘플은 아래와 같은 형태 을 지니고 있습니다.
(포켓 형태의 깊이값을 주의 깊게 보셔야 합니다.)

 

 

깊이로 : 가공영역의 대한 분류을 가공깊이 (절삭 파라미터의 스텝다운 간격 : Z 절삭 간격)별로 분류하여 가공 합니다.

 

* 즉 가공영역을 가공 깊이 별로 분류하여 해당 가공깊이대(여기서는 5.0mm) 별로 가공을 완료 하면 다음 가공 깊이 영역 으로 이동 합니다.

간단히 설명하여 만일 가공영역중 가공깊이 (예:5.0) 만큼 다 가공 하고 나면 다음 가공영역 부터는 다음 가공 깊이 (10.0mm) 을 가공합니다.

 

 

 

 

다음 근접한 : 가공영역의 분류을 기준높이(최초 가공 높이 : 여기서는 Z0.0) 에서 가공깊이(절삭 Z간격) 으로 근접한 순서로 분류하여 가공 합니다.

 

* 즉 가공시작 깊이 (Z0.0) 에서 가장 근접한 가공깊이 을 가진 포켓 부터 차례로 가공 진행 합니다.

자기순번대 포켓은 자신의 가공깊이 대로 전부 가공 완료한 후 다음 가공 영역 으로 이동합니다.

* 그래서 아래와 같이 1번 포켓 가공깊이 (Z 0.0 ~ -10.0) 까지 가공 완료 하고 다음 2번 포켓 가공깊이 (Z0.0 ~ -30.0)까지 가공 완료 하고 3번 포켓 (Z0.0 ~ -15.0)(이경우 다른 포켓 과 겹치는 부분도 같은 가공영역 으로 판단하여 (Z0.0 ~ -15.0) 까지 가공 완료 합니다.

 

 

 

 

포켓 으로 : 가공영역의 분류을 기준높이 (최초 가공 높이 : 여기서는 Z0.0) 에서 가공깊이(포켓 가공깊이)순으로 분류하여 각 가공영역(포켓) 으로 가공순서 을 정의 합니다.

 

* 각각의 포켓 가공깊이 순으로 구분하여 제일 높은 순(기준높이에 근접한) 으로 가공영역을 정하여 순서대로 가공을 완료 합니다.  

 

 

 

스텝 다운 최적화 : 역시 가공영역을 선택하는 순번을 정하는것 입니다.

스텝업 과 차이점은 스텝업 은 어느 가공영역을 가공 완료후 다음 가공영역으로 이동하기 위하여 공구 복귀 이송을 진행 하는 순번을 정의 한다면 스텝업 다운은 다음 가공영역으로 진입 하기 위하여 (공구 절삭 이송) 선택하는 순번을 정의 합니다.

* 사실 이러한 스텝업 과 스텝다운 을 뭐라고 정확히 정의 하기 어렵습니다.

 

 

안 함 : 이러한 스텝다운 영역 순번 정의 을 전 가공완료 가공영역에서 근접한 가공영역 으로 진입 합니다.

 

재질 : 다음 가공영역 으로 진입 하는 순번 선택시 가공하여야 할 소재 근접한(가공 최초 Z값 높이) 순서 대로 진입 영역 을 정의 합니다,

 

에어 : 이러한 스텝다운 영역 순번 정의 을 단순 현위치(공구위치) 에서 가장 가까운 가공영역 으로 진입 합니다.

 

* 이러한 스텝업 다운 은 기본적으로 스텝업 : 깊이 , 스텝다운 : 재질 을 설정 하고 사용 하시면 무방 합니다.