마스터캠 2021 활용한 다각도면 홀가공 작업에 대하여-4 (작업평면(CPLAN))

 저번에 이어 이번에는 인덱스(4축 또는 3+2 틸팅방식) 이 있다는 전제하에 설명하겠습니다

 먼저 설명하는 가공방식은 "2. 4축 인덱스 또는 3+2축 틸팅인덱스 상에서 수기로 각 가공면 좌표값 지정하여 가공하는 방법 (가공원점 수기 입력)"입니다.
* 사실상 단순 각도분활 가공에만 적용 가능합니다.

 우선 예제로 간단하게 4축 부가축 인덱스(외부 컨트롤러 또는 동시제어가능)에서 실행하는 법을 설명합니다.
* 주제가 경사축인데 우선 이해를 돕기위하여 간단한 것부터 설명합니다.

 예제로는 아래와 같이 사각형 파이프 소재에서 각 4면에 홀가공을 하는 것을 전제로 합니다.
* 사실상 4축 형태 인덱스에서는 처음 예제로 설명한 경사홀 샘플 같은 형태는 가공이 어렵습니다.
* 그래서 처음 샘플은 나중에 3+2 틸팅 인덱스 사용 환경에서 설명하겠습니다.

 가공방식은 단순한 각도분활로 흔한 말로 우선 소재의 한 면의 평행을 잡은 후 홀가공 후 90도 각도로 A 축을 회전 후 다시 홀가공면의 가공을 시작합니다.(반복)

 이때 평면인 상태에서 가공정의 생성하는 것은 2D 가공정의 와 같은데 가공원점 설정 하는것과 어떻게 부가 A 축을 회전하냐가 문제입니다.

* 외부 컨트롤러 타입은 부가축 회전 자체를 외부 컨트롤러에서 하거나 별도 M코드 지령으로 하므로 여기서는 설명하지 않겠습니다.

 

 여기서는 마스터캠내에서 NC 테이터를 생성하여 가공하는 방식으로 하겠습니다.

 먼저 가공원점을 어떻게 하냐입니다?.

크게 두가지 입니다. 

1. 인덱스 회전축을 원점(Z축 관련)으로 두어 실제 가공좌표값이 소재 반지름(회전 중심축에서 가공평면까지 높이값으로 증분 된 가공경로 Z 축 값이 생성됩니다.

* 즉 만일 가공면(평행면)을 Z0.0 값으로 두어 가공정의를 생성 하지만 실제 포스트(4축 지원)로 출력된 NC데이터는 회전 중심축에서 반지름(중심축에서 가공면까지 높이값) 증분 된 Z축값으로 출력됩니다.

2. 인덱스 고정지그에 체결하여 가공면 평행으로 하여 놓은 면을 가공원점(워크좌표값)Z축값 Z0.0으로 놓고 가공정의를 생성하여 부가축 회전만 별도로 지령하여 동일한 가공정의를 반복하는 방법입니다.

* 이경우 가공 소재를 정확히 인덱스 회전축과 소재 중심축을 일치한 후 부가축 회전 시 가공면(평행)이 일정한 높이에 온다는 전제하에 이루어지어야 합니다.

* 사용하는 가공정의 자체는 일반 2D 가공정의와 차이점이 없다는 장점이 있습니다.

* 다만 사실상 홀가공정의 자체는 1, 2번 방법 둘 다 거의 차이점이 없습니다.

 

 다시 상세 설명하겠습니다.

1. 인덱스 회전축에 가공원점(Y, Z축값)을 두고 각 가공면에 대한 작업평면 설정하여 NC데이터 출력 시 자동으로 인덱스 회전(소재 회전) 하며 가공하기 (전자동 캠작업?)

 즉 해당 가공면에 평행한 작업평면(작업, 공구 평면)을 설정하고 그 평면에 기초하여 가공정의를 생성하여 나중에 NC데이터 출력 시 자동적으로 부가축(A) 축 회전 지령이 나오도록 하는 방법 입니다.
* 동시제어 가능 인덱스 장비와 출력 포스트(POST)가 부가축(A)축 출력을 지원하여야 합니다.

 

 

가공정의 생성 방법은

1. 각 가공면에 대한 작업평면을 별도로 생성합니다.

① 먼저 1차 가공면으로 산정(공정 관련하여 정해진)하는 가공면(솔리드면)을 평면관리자 창에서 새로운 평면생성 기능(솔리드면으로부터)으로 해당 평면을 생성합니다.

 

② 평면이 생성되면 우선 평면의 각축 좌표지시침을 선택합니다.
* 장비 설정 상태(예제에서는 인덱스가 오른쪽에 있는 방향)에 맞추어 X축, Y축, Z 축 방향을 선택합니다.
그리고 해당 평면 이름을 "1차 가공면"으로 정의합니다.

③ 소재원점 세팅상 소재 왼쪽 끝단을 X축 방향 원점으로 선택하였으므로 해당 평면 원점을 마우스로 선택하여 이동시킵니다.
* 이 평면 원점 이동 또는 위치 방법은 여러 가지 방법이 있습니다.

 지금 같은 경우 솔리드 요소만 있어서 요소선택(자동커서) 하기 어려워 수정기능으로 이동하지만 경우에 따라 거리값을 알면 평면생성 시 좌표값을 증분 하여 이동시키거나 미리 와이어프레임등을 생성하여 그 와이어프레임 기초하여 자동커서 기능으로 이동 가능 합니다. 

④ 평면 좌표지시침 중심을 마우스로 끌고 솔리드 끝단 중앙으로 선택합니다.

⑤ 이후 이러한 평면생성을 소재(솔리드 요소)를 돌려가면서 가구면의 작업평면을 선택합니다.

⑥ 이를 반복하면 위와 같은 평면관리자에 1,2,3,4차 가공면 평면이 생성됩니다.

 

 

 이러한 각면 작업평면이 생성되었으면 가공정의를 생성합니다.

 이때 주의사항이 가공정의 생성전에 해당면 작업평면을 먼저 작업평면(CPLAN), 공구평면(TPLAN)을 선택하여야 합니다.

* 이때 가능하다면(필수?) 평면관리자에서 위에서 왼쪽처럼 평면을 선택(WCS : 평면(기존면) , CPLAN : 1차 가공면, TPLAN : 1차 가공면)을 하시기 바랍니다.

* 물론 다음 가공면을 작업 시 작업/공구(C/TPLAN) 평면만 선택을 달리하시면 됩니다. 

 오른쪽처럼 WCS, CPLAN, TPLAN 전부 1차 가공면(해당 가공정의 생성할 평면)을 선택하셔도 되지만 아래와 같이 어느 것을 선택하냐에 따라 해당 가공정의의 평면 파라미터 내용이 틀립니다.

* 그러므로 만약의 경우 좌측처럼 하시면 WCS는 평면(기준면)에 고정하고 CPLAN, TPLAN 은 계속 해당 작업평면(가공면)에 선택하시고 작업하시면 위처럼 자동적으로 WCS가 평면(기준면)으로 선택되어 있습니다.

 

2. 각 가공면에 대한 가공정의를 생성합니다.

 평면관리자에서 해당 작업평면을 선택한 후 해당 머신정의에서 해당 가공그룹을 생성하여 해당 가공정의를 생성합니다.

* 이때 주의사항(!!!) 가공원점을 회전체 중심에 두고 실제 가공경로 좌표값은 Z값이 소재 반지름값만큼 증분 되기 때문에(만일 중심에서 소재 상단까지 50.0이라면 가공정의에서 절댓값 Z0.0이라고 입력해도 실제 출력은 Z50.0으로 출력됩니다.

그러므로 증분값을 적당히 적용하셔야 합니다.
* 이것은 가공정의 링크 파라미터에서 다시 설명하겠습니다.

 그래서 예제로 돌아가면 우선 드릴가공과 면취가공을 해야 하는데 와이어프레임을 생성하여(와이어프레임 생성하지 않고 솔리드 체인으로만으로도 가능 합니다.) 그 와이어프레임에 체인작업을 하여 가공정의를 생성합니다.

그러므로 현재 솔리드 개체에서 와이어프레임을 생성합니다.

* 참고로 솔리드 요소 체인시 원호 마스크가 안됩니다.(드릴 가공 시에만)

 우선 간단하게 와이어프레임탭의 커브 한끝단 기능으로 해당 솔리드 홀내경(예제에서는 면취 된 홀내경)을 선택하여 와이어프레임을 생성합니다.

 이때 만일 생성되는 와이어프레임이 가공면(작업평면)에 위치하길 위하면 마스터캠 작업화면 최하단의 작업평면 2D/3D 선택란에서 2D를 선택하셔야 합니다.

 2D 작업평면시 Z축값이 없이(작업평면 또는 작업 Z좌표값 기준) 와이어프레임이 생성되지만 3D 작업평면 선택 시 해당 솔리드 요소의 Z값의 준하는 위치에 와이어프레임이 생성됩니다.

* 이것이 왜 중요하냐면 이 와이어프레임을 체인 작업 시 기본적으로 해당 가공정의 링크 파라미터 값에 해당 Z값이 입력됩니다.

* 그렇지만 이러한 형상은 새로 생성 시만 적용되며 이미 생성된 가공정의 재선택시 기존 링크 파라미터값이 유지됩니다.

* 가공정의 링크 파라미터 입력값을 항상 재정비(확인)하여 작업하시면 큰 문제는 없습니다.

* 다만 다음 면취 가공정의에서는 링크파라미터 값이 재료 상단, 가공깊이 모두 Z0.0 이 되어야 하는 경우 약간의 혼란을 가져올 수 있습니다.

 

그래서 우선 2D 작업평면 모드로 해당 홀요소를 체인 작업을 진행합니다.

 

이때 가공정의 링크파라미터 값 적용 관련하여 중요하게 고려하셔야 할 점이 있습니다.(중요!!)

 현재 가공원점(워크좌표 Z 축값)이 가공 소재 중심축에 있습니다. 

 저 사각형 소재가 가로/세로 100x 100 100/2=50 이므로 해당 가공면 Z축 좌표값이 50.0에서 시작하여야 합니다.

 그런데 현재 링크 파라미터가 (작업평면/공구평면(C/Tplan))이 해당면 일경우 솔리드에서 커브 한끝단으로 생성된 와이어프레임을 체인작업하여 가공정의를 생성하면....

* 재료상단 높이 Z0.0(절댓값 적용) 가공깊이 Z-16.0(절댓값 적용)인 상태입니다.

 

 그냥 살펴보기에는 아무 문제없어 보입니다.

 경로확인, 모의가공, 심지어 머신 시뮬레이션까지 정상적으로 작동됩니다.

그렇지만 NC데이터를 출력하면 아래와 같이 Z0.0를 기준하여 Z값이 출력됩니다.

* 실제로는 우측처럼 Z50.0(가공면 상단 높이 기준)에 기초하여 좌표값이 출력되어야 합니다.

 

 그러면 어떻게 해야 하는가 하면 우선 링크파라미터를 수정하여야 합니다.

*사실 이러한 작업평면 활용 자동회전(?) NC데이터 출력방법이 무척 복잡하여 가능한 사전 공부(부가축 또는 5축 관련)를 하시고 다시  학습하시기 바랍니다.

* 저도 할 때마다 헷갈려서 계속 자료 보며 작성합니다.

 

먼저 링크파라미터를 세 가지 방법적용이 가능합니다. (절댓값/증분값)

 절댓값 적용은 말 그대로 현재 가공원점(워크좌표)에 따른 가공면(작업평면)의 절대 좌표값을 그대로 적용합니다.

* 여기서는 가공면이 가공원점에서 Z50.0 높이에 있으므로 재료상단을 Z50.0 절댓값으로 놓고 나머지 링크 파라미터 값도 같이 증분하여 절대값으로 입력합니다.
* 저로서는 이 절대값 적용 사용을 권장합니다. (착오 방지와 좌표값 식별이 용이해서... 다만 작업자가 실수하면 바로....)
 

 절대/증분값 적용은 재료상단 값만(Z50.0) 절댓값으로 지정하고 나머지 상하값은 증분으로 선택하여 Z50.0 기준 증분되게 합니다.

* 필히 해당 가공정의 체인요소 Z값과 재료상단 Z값이 동일하여야 합니다.

 

 증분값은 적용은 재료상단 값을(Z0.0) 증분값으로 지정하고 (대신 여기서 Z0.0는 가공정의 체인요소 높이 기준입니다) 나머지 상하값도 증분값으로 적용합니다.\

*증분값으로 적용하면 동일한 패턴(입력값)으로 편리하게 적용하여 좋지만 실제 출력되는 좌표값을 마스터캠이 연산하여 출력하기 때문에 경우에 따라 전혀 의도하지 않는 값이 적용되는 수가 있습니다
* 저로서는 전혀 권하지 않는 방식입니다.(한정된 조건하에서는 가능해 보입니다.)

* 위 세 가지 링크파라미터 적용 시 전부 같은 좌표값으로 출력됩니다. (보장 못합니다.)
* 특히 적용되는 체인 요소의 Z값과 적용되는 재료상단 Z값이 차이나는 경우 필히 절댓값 적용을 바랍니다.(중요!!)

 자 여기까지 진행하셨으면 가공정의 파라미터 중 평면 파라미터를 설정하여야 합니다.
(이것이 링크 파라미터 설정 보다 더 중요합니다.)

 우선 위에서 먼저 얘기한 데로 평면관리자에서 해당면 가공정의 생성 시 WCS, 작업평면(CPLAN), 공구평면(TPLAN)으로 적용했다는 전제하에 설명드립니다.

 그러면 평면 파라미터를 열면 다음과 같이 설정되어 있습니다.

* 왜? WCS는 기본면(평면), 공구/작업평면은 해당평면(1차 가공면) 이어야 하는지는 조금 더 뒤에서 설명합니다.

① 우선 평면 설정이 위와 같이 되어 있으면 공구/작업평면 원점 좌표값 중 Z 축 좌표값을 0.0으로 입력합니다.
* 현재 가공면 Z값 50.0을 지정하기 위하여 Z 축 원점을 회전축 (워크좌표)로 이동하기 위함입니다.

② 그리고 작업 오프셋을 수동 "0"으로 전부(모든 해당 가공정의 동일하게) 적용합니다.
* 이는 NC데이터 출력 시 자동적으로 작업오프셋이 적용(가공 공정별로)되는 것을 방지하기 위함입니다.
* 만일 작업오프셋을 자동으로 놓으면 워크좌표(G54,55,56.....) 순번대로 증분 됩니다.

 

 그리하여 이러한 방식으로 가공정의 와이어프레임 체인작업과 각 공정별 가공정의를 생성합니다.

 

 그럼 왜 WCS는 기본면(평면)으로 두고 공구/작업평면은 각각의 가공면(평면)으로 두는지 설명합니다.

 우선 가공정의 평면파라미터는 다음과 같이 1차 공정(1차 가공면)으로 설정되어 있습니다.

 이렇게 평면파라미터를 정의하는 이유는 현재 작업공정이 부가축(A)을 중심으로 회전하면서 동일한 평면을 가공하는 방식 이기 때문에 하나의 공정(가공면)을 완료하면 자동적으로 다음 공정(가공면)으로 돌아가기 위하여 마스터캠에서 각 공정별(가공면)의 대한 각도 변동을 알려주기 위함입니다.

 

 즉 이미지로 설명한다면.

 위 이미지처럼 NC데이터 출력 시 부가축 적용 머신정의 조건상 기본평면(WCS) 대비 1차가공면(C/T PLAN)이 서로 "0°" 이므로 해당 가공정의 NC데이터 출력시 부가축 A 0.0를 출력합니다.

 

 그다음 2차 가공면 작업 시 기본평면(WCS) 대비 2차 가공면(C/T PLAN)이 "90°" 회전되어 있으므로 해당 가공정의 NC데이터 출력 시 부가축 A-90.0(현재 부가축 회전 정의가 CCW(시계반대방향이 정수이므로 시계방향으로 회전해야 하므로 좌표값이 마이너스....)를 출력합니다.

 

 3차 가공면 작업 시 기본평면(WCS) 대비 3차 가공면(C/T PLAN)이 "180°" 회전되어 있으므로 해당 가공정의 NC데이터 출력 시 부가축 A-180.0를 출력합니다.

 

 4차 가공면 작업 시 기본평면(WCS) 대비 4차 가공면(C/T PLAN)이 "270°" 회전되어 있으므로 해당 가공정의 NC데이터 출력 시 부가축 A-270.0를 출력합니다.

* 부가축 회전 방향은 인덱스 장비 설정 파라미터에 따라갑니다. (중요!!)

 

이후 완료된 NC데이터를 심코에디터에서 백플렛기능으로 살펴보면 다음과 같습니다.

정리

 한 면의 가공정의를 링크파라미터 절댓값으로 재료상단 높이를 가공원점(WCS) Z값에서 증분 된 값으로 입력합니다.
* 가공정의 체인 도형요소는 가공면(작업평면상)에 있어야 합니다.

 해당면 가공정의는 평면 파라미터에서 WCS는 기본면(평면)에 두고 공구/작업평면은 해당면 평면(1차 가공면... 등)에 두어야 하며 각 평면의 Z값은 0.0(사실 무조건 0.0이 아니고 WCS Z값을 따라갑니다.)에 두어야 합니다.

평면 파라미터의 작업오프셋은 모두 수동 "0"으로 입력합니다.

이것을 계속 같은 방법으로 모델링을 돌아가면서 반복합니다.
* 모델링 다른 면 가공정의를 진행 할려면 먼저 평면관리자에서 해당면을 선택하고 해당면에서 와이어프레임을 생성하고 해당 가공정의를 생성합니다.
* 반드시 각각 다른면 가공정의 생성 시 해당면 작업평면을 해당 가공정의 평면 파라미터에서 선택하여야 합니다. (중요!!)

여기까지 완료되었으면 경로확인을 해봅니다.

 

이번에는 모의가공으로 확인해봅니다.

* 모의가공에서는 작업평면 설정에 따른 부가축 회전 지령을 표현 못합니다.

 

그래서 마지막으로 머신 시뮬레이션에서 확인해봅니다.

이제 가공 검증이 됨을 확인하였으니 실제 가공으로 들어갑니다.

 

 

* 또 분량 실패로 인하여...

 

"2. 인덱스 고정지그에 체결하여 가공면 평행으로 하여 놓은 면을 가공원점(워크좌표값) Z축값 Z0.0으로 놓고 가공정의를 생성하여 부가축 회전만 별도로 지령하여 동일한 가공정의를 반복하는 방법입니다." 항목 설명은 다음 기회로 하겠습니다.