마스터캠 2021를 활용한 2D가공경로에 대하여 -1(분류)

 이번에는 2D 가공경로에 대하여 알아보겠습니다.

 먼저 2D 가공경로라고 정의 한다면 일정 평행한 평면(작업/공구평면) 상에서 Z값 변동 없이 이루어지는 가공경로를 생성하는 가공정의 라고 할 수 있습니다.

* 기본적으로 그렇게 정의하며 자세하게는 Z값이 동시적용되는 경우도 있습니다.
* 다만 이러한 좌표값 지령이 같은 블록이 아닌 서로 다른 블록에서 각각 적용되어 실행되는 경우가 많아 이렇게 분류 합니다.
 
 

 우선 2D 가공경로에는 아래와 같이 크게 2가지로 구분합니다.
 
밀링 관련 가공경로

 

홀생성

* 밀링가공경로 와 홀생성에 동일한 형태의 "드릴" 가공경로가 있습니다.
 

수동
(사실 이것은 가공경로가 아니지만 마스터캠에서 2D가공경로 목록에 포함하므로 설명은 간단히 하겠습니다.)

밀링은 선형성(Linearity) 가공경로로서 일정방향으로 직진하는 가공경로를 지칭합니다.
* 간단하게 직/곡선형 가공경로 로 이루어지는 가공경로 모임으로 생각하시면 됩니다.
 
 

 밀링 가공경로에 대한 간단한 소개는 다음과 같습니다.
 
 

1. 윤곽가공(Contour toolpath)

 윤곽가공 경로는 해당 가공 형태물의 내 외곽 윤곽(경계선)을 따라 일정 규칙(파라미터값)에 따라 생성되는 가공경로를 말합니다.

 윤곽 가공은 가공 형태물의 경계선을 기초로 (와이어프레임에 따른 형태 선형) 일정방향으로 가공경로를 생성합니다.
* 특이사항으로는 가공경로 적용 시 공구 외형과 Z값 미변동으로 절삭가공 이송을 위주로 한다는 점이며 공구경보정 등으로 치수 공차 관리에 유리한 점입니다.
 
 

2. 드릴가공(Drill toolpath)

 드릴 가공은 특정공구 위주로 해당 점(Point) 좌표를 기초로 홀(구멍) 가공을 일정 방향으로 생성시키는 가공경로를 말합니다.

드릴가공은 지정된 한 방향 중심축을 공구중심축으로 가공경로를 생성합니다.
* 특이하게 해당 방식별 이송사이클(장비 가동적으로/G73, G81, G83, G84등)이 제공됩니다.
* 크게 홀가공, 나사가공, 보링가공으로 분류됩니다.
 
 

3. 면 가공(Face mill toolpath)

 면가공은 일정형태 면적(경계선 안쪽)에 대하여 해당공구직경을 활용한 Z값 변동 없는 절삭이송 가공경로를 말합니다.

 면가공은 일정영역 면적기준 절삭 가공경로를 일정방향으로 생성시키는 가공경로를 생성합니다.
* 주로 페이스컷 (Face mill) 전용공구를 사용하는 것을 전제로 하나 일반 다른 공구도 적용 가능합니다.
 
 

4. 포켓 가공(Pocket mill toolpath)

 포켓가공은 일정영역 내 면적기준 황삭기준 절삭이송 가공경로를 말합니다.

 포켓 가공은 일정면적 경계선을 기준하여 주로 내부영역을 황삭위주 절삭이송하는 가공경로를 생성합니다.
* 일부 열린 체인 또는 표면 가공 시 외곽 경계선을 넘어 가공경로가 생성 가능합니다.
 
 

5. 다이내믹 밀 가공(Dynamic mill toolpath)

 다이내믹 밀가공은 다이나믹(Dynamic , 저절입 고이송)방식의 절삭 이송경로를 활용한 가공경로를 말합니다.

 다이내믹 가공경로는 트로코이달(Trochoidal Motion)방식으로 하향가공을 기반으로 경계선 윤곽을 적절하게 따라 고속이송 가공경로를 생성합니다.
 
 

6. 다이나믹 윤곽 가공(Dynamic contour toolpath)

 다이나믹 윤곽 가공은 다이나믹 가공방식을 이용하여 윤곽 가공(경계선위주) 형태로 생성하는 가공경로를 말합니다.

 다이나믹 윤곽 가공은 경계선 중심으로 좌측(외부), 우측(내부) 쪽에 해당 가공경로가 생성합니다.
* 다이나믹 윤곽 기능은 경계선(체인) 기준으로 어느 정도 일정한 미절삭 부분인 남아 있는 경우 적용하기 적절한 가공경로입니다.
 
 

7. 영역 밀 가공(Area mill toolpath)

영역 밀 가공은 다이내믹 윤곽 비슷한 지정된 영역 내 절삭이송 가공경로를 말합니다.

영역밀은 기본적으로 포켓가공의 경계선 외부를 트림(Trim) 처리한 듯한 가공경로를 생성합니다.
* 가공물 윤곽선 따라 다이내믹 가공을 하면서 외부 가공경계선에서 일정 거리이상 벗어나지 않는 형태의 가공 경로를 생성합니다.
 
 

8. 필 밀 가공(Peel mill toolpath)

 필밀은 두개의 경계선을 기준으로 하여 그 사이 영역을 다이내믹 가공경로 또는 필밀(완전한 후퇴)가공경로를 활용한 가공경로를 말합니다.

 필밀은 좁은 홈 형태의 가공물을 고속으로 가공하는데 특화된 가공경로로 주로 다이나믹 경로를 활용한 가공경로를 생성합니다.
 


9. 블랜드 밀 가공(Blend mill toolpath)

 블랜드 밀은 두 개의(필수) 도형요소(커브)를 경계선으로 하여 그 경계선사이 영역을 해당 지정 곡면에 기준하여 커브 방향(중요!!)으로 생성되는 가공경로를 말합니다.

* 위와 같이 설정된 두개의 커브 사이 영역을 커브방향으로 정삭개념으로 가공경로를 생성합니다. 
 


10. 슬롯 밀 가공(Slot mill toolpath)

 슬롯 밀은 주로 장공형태(Slot) 가공에 특화된 가공경로를 말합니다.

* 설명상 슬롯 형태(장공) 가공경로(정삭류)에 특화되어 있는 가공경로라고는 하지만 일반 윤곽가공과의 실직적인 기능상 차이(있기는 있습니다만..)가 없어 많이들 사용 안 하시는 가공경로입니다.
 
 

11. 스웹 2D 가공(Swept 2D toolpath)

 스웹 2D 기능은 1개소의 단면(세로)을 기준으로 하여 1개소의 일정방향(가로)으로 생성되는 가공경로를 말합니다.

* 여기서 2D라는 정의는 생성되는 가공경로가 일정한 한 방향으로만(동일한 1개 단면으로) 생성되는 가공경로입니다. 
 


12. 스웹 3D 가공(Swept 3D toolpath)

 스웹 3D 기능은 2개소의 형태 단면(세로)을 1개소의 일정방향(가로)으로 생성되는 가공경로를 말합니다.

*여기서 3D라는 정의는 생성되는 가공경로가 한정된 방향으로 첫 번째 단면과 두 번째 단면을 이어주는 형식의 가공경로입니다. 
 
* 이외로 쿤스(Coons) 가공경로가 있습니다.

* 간단하게 설명하면 스웹 3D의 연속되는 패턴 가공경로를 말합니다.
 
 

13. 로프트 가공(Lofted toolpath)

 로프트 기능은 서로 대비되는 2개 이상 커브(동기화 가능) 간 영역을 기초로 생성되는 가공경로를 말합니다.

* 로프트 기능은 서로 떨어져 있는 2개 이상 커브(동기화=요소 개수가 동일한) 간의 영역을 기반으로 생성되는 가공경로입니다.
 
 

14. 회전 가공(Revolved toolpath)

 회전 기능은 1개의 회전 중심점 요소와 1개의 단면 커브요소의 조합으로 단면형태의 가공경로가 회전축 중심으로 회전형태(항아리)로 생성되는 가공경로를 말합니다.

* 회전기능은 제한된 방향(각도)으로 해당하는 단면요소를 회전축 중심으로 생성하는 가공경로입니다.
 
 

15. 롤드 가공(Ruled toolpath)

 롤드 기능은 로프트 기능과 거의 동일한 기능을 보이나 기본적으로 2개 커브간 한방향(!)직선형태로 생성되는 가공경로를 말합니다.

* 롤드 가공은 로프트 가공과 달리 가공경로가 직선형태(원형의 경우 예외가 있습니다.)를 유지하며 기본적으로 위에서 아래(Z 축 방향)로 만 생성되는 가공경로입니다.
 
* 위 스웹, 쿤스, 로프트, 회전, 롤드 (와이어프레임기반 가공경로)는 기본적으로 선택된 체인요소(커브)로 생성되는 곡면 위에 생성되는 가공정의로 생성원리 자체가 구세대 곡면 생성방법과 동일합니다.

* 그러한 이유로 여러 가지 제약조건이 많아 요즘은 특별한 경우가 아니면 잘 사용되지 않는 방법입니다.
 
 

16. 모델 모따기 가공(Model chamfer toolpath)

 모델 모따기(면취) 기능은 솔리드요소에서 생성된 솔리드 체인(만)으로 이루어진 모따기 가공경로를 말합니다.

* 기본적으로 솔리드요소(모델링)가 있어야 하며 주요 장점은 면취공구의 충돌방지가 자동적으로 된다는 장점이 있습니다. 
 
 

17. 조각 가공(Engrave toolpath)

 주로 각인 같은 텍스트 같은 형태(체인 폭이 극단적으로 좁은 경우)에 적절한 조각공구(공구 끝이 뽀쪽한)를 사용하여 작업 시 적합한 가공경로를 말합니다.

* 특이점은 포켓 가공(공구경이 가공영역 전담) 경우와 달리 조각가공은 공구 끝 직경을 기준으로 공구날 각도를 고려하여 생성되는 가공경로입니다. 
 
 

18. FBM mill 가공(feature-based machining mill)

 FBM 가공은 현재 해당 모델링(솔리드요소)에 특정조건을 바탕으로 자동적인 절삭이송경로를 생성하는 가공경로를 말합니다.

* 간단히 설명하면 모델링과 해당 공구 및 절삭조건을 제시하면 자동적으로 적절한 형태의 가공경로를 생성하는 방법입니다.

 


홀생성 밀링 가공경로에 대한 간단한 소개는 다음과 같습니다.
 

1. 드릴 가공(Drill toolpath)

* 드릴 가공 경로 관련하여 이미 밀링 가공경로에서 설명하였으므로 여기서는 생략합니다.
 

2. 모따기 드릴 가공(Chamfer Drill toolpath)

 모따기(홀면취) 드릴 가공은 정원형태의 홀의 상단부 면취를 목적으로 특화된 가공경로를 말합니다.

* 먼저 해당 홀가공은 완료되어야 하며 적합한(홀면취 규격에 적합한) 공구 사용 시 다양한 규격(사용 공구규격에 적합한 홀규격에 한정)의 홀 면취가 가능합니다.
 
 

3. 어드밴스 드릴 가공(Advanced Drill toolpath)

 어드밴스 드릴 가공은 주로 깊은 홀 같은 경우 가공깊에 따른 다른 절삭조건(회전수, 피드값등)의 조건(세그먼트)을 깊이별로 설정 가능한 가공경로를 말합니다.

* 어드밴스 드릴은 특성상 NC데이터가 G01로 출력됩니다.
 
 

4. 서클 밀 가공(Circle Mill toolpath)

 서클 밀 기능은 가공경로를 원호가공(R, IJK 이송코드를 기반으로) 하여 해당 원호의 내곽의 절삭이송경로를 생성하는 가공경로를 말합니다.

* 다른 가공경로와 달리 정원형태의 가공요소를 대상으로 하는 원호 내경전용 가공경로입니다.
 


5. 헬릭스 보링 가공(Helix Bore toolpath)

 헬릭스 보링 기능은 해당 보링공구(선삭에 가까운)를 헬릭스 형태의 절삭이송경로를 생성하는 가공경로를 말합니다.

* 헬릭스 경로를 사용한다는 것이 특성이며 정삭시 아래에서 위로 이송경로를 제공할 수 있습니다.
 
 

6. 나사밀 가공(Thread Mill toolpath)

 나사밀(스레드밀) 기능은 해당 나사밀전용 공구를 사용하여 내 외경 나사의 나사 부분의 절삭이송경로를 생성하는 가공경로를 말합니다.

*나사밀은 전용 나사밀공구(나사산 규격을 준수하는)를 사용 시 적용가능하며 탭가공과 달리 황삭 가공이 가능합니다.
 
 

7. FBM 드릴 가공(FBM drill toolpath)

 FBM 드릴 기능은 FBM 밀링 기능과 동일하게 해당 모델링(솔리드요소)을 기반으로 홀 가공 관련 절삭이송경로를 생성하는 가공경로입니다.

* FBM 드릴 기능은 단순 홀 가공(드릴, 탭, 리머)뿐만 아니라 원호가공 경로도 생성 가능 합니다. 
 
 

8. 자동드릴 가공(Auto toolpath)

 자동드릴 기능은 와이어프레임 요소를 기반으로 드릴 가공경로(센터링(스폿) 포함)를 생성하는 가공경로를 말합니다.

* 자동드릴은 와이어프레임 요소를 기반으로 하며 동일한 가공깊이를 정의하며 공구 설정을 현재 지정된 공구목록을 기반으로 합니다.
 
 

9. 시작홀 가공(Start Hole toolpath)

 시작홀 가공 기능은 어떠한 절삭 가공공정(주로 포켓방식)에 있어 공구 진입에 필요한 홀가공이 필요한 경우 해당 가공경로에 맞추어 자동적으로 공구진입홀 절삭이송경로를 생성하는 가공경로를 말합니다.

* 먼저 해당 가공정의를 생성하고 이 시작홀 가공기능을 적용하면 그 해당 가공정의 앞에 해당 공구 진입 위치에 홀가공 작업을 진행합니다.
* 공구 진입용 홀 가공용 공구와 진입하여 가공작업할 공구가 분리되어 있는 경우 적용할 수 있습니다. 
 


수동 가공경로에 대한 간단한 소개는 다음과 같습니다.
 
 

1. 수동입력 (Manual Entry)

 수동입력 기능은 별도의 가공정의 없이 해당 절삭이송 관련 코드(NC데이터)를 해당 가공정의들 속에 입력하게 하는 기능입니다.

* 이외에도 출력되는 NC데이터의 별도의 주의사항(주석문)등을 기재하여 장비 가공작동과 별도로 장비 조작반 화면에 출력가능 합니다.

 

2. 점 (Point)

 점 기능은 마우스로 지정한 점(point)을 입력 순번에 따라 급소이송 또는 절삭이송으로 연결되는 가공경로를 생성합니다.

* 주의 사항은 별도의 공구 진입/복귀에 대한 기능이 없어 사실상 에어 컸간 이동(공정간 이동)에 적용하는 기능입니다.