마스터캠 2021를 활용한 2D가공경로에 대하여 -23(윤곽가공 절삭 파라미터-15(원호거르기/공차-1))

 

 이번에는 윤곽 가공경로 절삭파라미터 중 원호 거르기/공차 기능에 대하여 설명하겠습니다.

 통상적으로 이기능을 거르기(Filtering and tolerances)으로 부릅니다.

이 거르기 기능을 사용하여야 할 상황의 대하여 설명하겠습니다.

* 이 거르기 기능은 일반적인 2D도형요소(직선, 다각형, 정원 형태), 수직가공(드릴 가공)등의 가공경로에는 적합하지 않은(적용 시 변동이 없는) 기능입니다.

* 거르기 기능는 불규칙한 형태의 도형요소의 대한 가공경로 또는 반복되는 헬리컬 형태 경로 또는 복잡한 형태의 포켓 가공경로, 3D가공경로(거르기 기능이 필수적인..)등에 적용 시 적합한 기능입니다.

 

 먼저 거르기를 적용하여야 할 목적이 있어야 합니다.
* 다시 말씀드려서 단순 직선, 정원형태 도형요소에 대한 가공경로는 적용되기 어렵습니다.

* 위 이미지처럼 단순한 형태의 가공경로는 거르기가 적용될 요소가 없습니다.

* 위 이미지 처럼 짧은 직선형태로 이루어진 가공경로가 거르기 기능 적용이 쉽습니다.

 

1. 좀 복잡한 형태의 2.5D, 3D 가공경로의 가공데이터(NC데이터)의 용량이 커서 이에 대한 적절한 축소 및 간결화(NC 지령문의 단순화)를 필요로 한 경우

2. 약간의 가공오차가 허용되는 황삭 가공경로 경우 가공데이터의 용량축소와 가공시간 단축(작은 부분이지만)등이 요구되는 경우

3. 가공경로의 체인 선택할 도형요소의 정밀도(주로 불규칙 곡선의 경우)의 저하로 인한 가공경로의 거친 형태를 좀 더 부드럽게(좀 더 곡선에 가깝게) 생성하고 싶은 경우

4. 현재 선택한 체인요소에 따른 가공경로를 좀 더 체인 도형요소에 가깝게(간단히 얘기해서 도면에 최대한 가깝게) 경로를 생성하고 싶은 경우

* 주로 사용하는 목적(통상적으로 적용하는)은 가공경로의 용량 축소와 경로 자체의 부드러운 연결 생성 하게 하는 것이 보통의 경우입니다.

* 3D 곡면가공의 경우는 정삭시 가공면 조도 나 가공 정밀도을 좋게 하기 위한(이경우 위와 달리 오히러 가공데이터 용량이 증가하는 경향이 있습니다.) 조치로서 거르기 기능을 적용합니다.

 

먼저 간단히 원호 거르기/공차 기능에 대하여 알아보겠습니다.

우선 원호거르기/공차 항목을 보면.

* 이상태 화면이 해당 가공정의가 가공공차 0.025(편측 : ±0.025)만 적용된 상태입니다.

 여기서 가공공차 이란 해당 생성되는 가공경로의 위치값이 선택한 체인 도형요소의 위치값과 얼마 정도까지 오차(벗어날 수 있는) 값을 제한하냐 하는 정의 값입니다.

* 즉 해당 가공경로는 연산과정에 있어 선택한 체인 도형요소에서 생성 시(경로 좌표값 연산 시) 얼마나 정밀하게 일치하게 유지하면서 가공경로 좌표값을 생성하는데 이 일치하게 하는 오차값에 대한 정의입니다.

* 다시 말하면 0.025 가공공차 값이 주어지면 가공경로 생성 시 체인 도형요소 좌표값에서 최대/최소 ±0.025까지 벗어날 수 있게 된다는 의미입니다.

 

 예로서 아래와 같은 도형요소(너브스 도형)가 있는데..
(일부러 직선으로 이루어진 도형요소로 생성되었습니다.)

이 체인요소로 윤곽가공 경로를 생성합니다. (현재 가공공차 0.025 적용 시)

* 생성된 가공경로를 경로확인으로 실제 해당 공구가 이송되는 경로의 일부분을 확대해 봅니다.

* 그러면 실제 생성되는 가공경로(가공공차값에 근거하여)가 체인 도형요소의 좌표값을 벗어난 것을 볼 수 있습니다.

* 그 벗어난 값(최대 한쪽 방향으로 오프셋 된)의 한계치 값이 가공공차입니다.

 즉 가공공차 0.025 적용한 것은 해당 체인요소(도면)에서 최대 0.025까지 벗어난 경로를 허용해 주는 가공정의가 됩니다.

 

 내경 윤곽 가공경로의 가공공차 적용 시에도 마찬가지입니다.
(가공공차 값에 따라 외경 윤곽가공은 과절삭, 내경 윤곽가공은 미절삭이 이루어진다고 보시면 됩니다.)

 

 

 

 이번에는 가공공차값을 크게 적용해 봅니다.

 

* 가공공차값을 0.1로 크게 적용하면 가공경로의 벗어날 수 있는 공차값이 0.1까지 허용되어 가공경로가 더욱 단순화되면서 가공데이터의 용량(경로확인상으로는 점의 개수)이 줄어든다는 것을 알 수 있습니다.

* 이와 같이 만일 해당 가공정의 가공데이터 용량을 줄이는 방법은 해당 가공공차값을 크게 키우는 방법이 적용될 수 있습니다.

 다만 이러한 것은 황삭 가공과 같이 어느 정도의 가공여유값(이때 중요한 것이 이 가공영유값 기준 가공공차값이 더 크면 안 됩니다.)이 있는 경우에만 허용될 수 있습니다.

(즉 가공여유값은 0.05인데 가공공차값을 0.1로 잡으면 가공경로 형태에 따라 가공여유값 없이 과절삭 가공이 발생할 확률이 높습니다.)

 그래서 특히 포켓류, 다이나믹류(2D/3D) 황삭 가공 시 어느정도 가공여유값을 두고 가공공차값을 크게 작으면 해당 황삭 가공경로의 단순화(가공시간 단축)을 가져오므로 황삭시 가공시 시간 단축에 도움이 됩니다.

 

 

 이번에는 가공공차값을 작게 적용해 봅니다.

* 가공공차값을 0.005로 작게 적용하면 가공경로의 벗어날 수 있는 공차값이 0.005까지 허용되므로 가공경로는 좀 더 복잡하게 되어 가공데이터의 용량(경로확인상으로는 점의 갯수)가 늘어나서 가공데이터 용량이 늘어나게 됩니다.

 대신 좀 더 체인 도형요소형상을 부드럽게 따라갈수 있는 경로가 생성되므로 좀더 가공물의 대한 정밀도(공차관련), 가공면의 조도가 좋아질 가능성이 높아지게 됩니다.

* 이러한 이유로 아가 황삭 가공경로 가공공차값 적용과 반대로 정삭 가공경로는 가공공차값을 좀더 작게 적용하는 것이 정삭 가공경로의 의미로서는 적합하다 할 수 있습니다.

* 특히 자유곡선(스플라인), 불규칙 곡선, 또는 정원호 같은 경우 가공정밀도에 유리할 수 있습니다.

* 다만 이러한 가공공차값는 정직선형태, 정원호 형태(G1, G2, G3로 출력가능한 체인형태)의 경우에는 반영이 안 됩니다.

 

 이번에는 직선/원호 거르기 설정과 부드럽게 처리 설정에 대하여 알아보겠습니다.

 

 거르기 기능은 위와 같이 해당 가공경로의 정밀도(경로의 부드럽게)를 올리려면 가공공차를 작게 설정하면 되지만 이런 경우 가공테이터 용량의 증대(용량이 차이가 많이 날 수 있습니다.)가 우려되므로 간단한 가공정의에는 문제 되지 않지만 좀 복잡한 가공정의 경우 상당히 많은 가공데이터가 출력되어 머시닝 장비환경에 따라 작업효율이 안 좋을 수 있습니다.

 그래서 이러한 가공경로 정밀도를 유지하면서 가능한 가공데이터 용량을 줄이는 방향을 찾게 됩니다.

 

 이에 따라 활용되는 기능이 거르기 기능 중 직선/원호 거르기 기능입니다.

 

 먼저 직선/원호 거르기 기능의 예를 살펴보면.

* 위 이미지처럼 가공공차값 0.025 만을 적용하면 좌측과 같이 점데이터(짧은 직선)로 이루어지게 됩니다.

이것은 각각 저 한 요소(짧은 직선)가 가공데이터에서 각 한 줄을 생성한다고 보시면 됩니다.

 그래서 생각 이외로 많은 가공데이터가 생성되어 간혹 전송속도가 느린(Rs232 DNC 방식 가공 등) 장비 적용 시 가공 중 다소간의 딜레이가 발생하는 경우가 있습니다.

 그래서 이것을 좀 더 가공경로의 정밀도을 유지 하면서 가공데이터 용량을 줄일 방법으로 선/원호 거르기 기능입니다.

 

 먼저 예를 보면.

 앞서 가공공차만 0.025 값을 설정한 가공정의에 선/원호공차 거르기 기능을 활성화(체크) 한 경우를 봅니다.

* 위 경우 거르기 기능 중 선/원호 거르기 기능을 적용해도 가공공차 배분율을 90%(해당 가공경로의 체인요소와 일치값을 90%(많이...) 반영하라...) 했을 때 가공경로 형태입니다.

 앞서 가공공차값 0.025만 적용한 것과 거의 동일해 보입니다.

(이것은 어떻게 보면 당연하다 볼 수 있는것이 가공공차 배분율이 90% 이므로 앞서 선/원호 거르기 기능 비활성화 한 상태와 거의 동일하다고 볼수 있기 때문입니다.)

* 그래서 이번에는 반대로 선/원호 공차(선/원호 거르기 적용) 배분율을 90%로 크게 올려보니 앞서 점데이터 형태의 가공경로에서 좀 더 단순화된(여러 개의 원호로 이루어진) 가공경로를 볼 수 있습니다.

 이렇게 선/원호 공차값(선/원호 거르기 기능)은 현재 생성된 가공경로를 재분석해 단순화 할 수 있는 직선(동일 선상의 여러 개의 끊어진 직선을 합체?) 또는 원호화 할수 있는 짧은직선(G1에서 G2,3으로 변환)은 하나의 원호경로로 통합하는 기능을 합니다.

(즉 여러개의 짧은 직선을 합쳐서 하나의 직선(가공공차 내에서)으로 통합하고, 원호로 취합할 수 있는 직선은 원호(G2,3)등으로 취합하는 기능을 합니다.)

 이러한 배분율값은 정해진 것은 아니고 해당 체인요소 형태에 따라 틀려지므로 각기 해당 가공정의 때마다 배분하셔야 합니다.

 

 위와 같은 방식으로 해당 가공경로에 대한 거르기 기능을 적용합니다.

 즉 해당 가공경로 거르기 기능 적용 시 선택하여야 할 것이 해당 체인 도형요소에 일치도(정밀도)에 치중하여야 하는가, 아니면 해당 가공경로의 효율성(간략화)에 치중하느냐에 따라 배분율을 조절하셔야 합니다.

 단순하게 얘기하면 황삭 가공경로 같이 경로 정밀성(소재를 불필요한 부분을 제거하는데 치중하면서 가공경로 용량을 축소하는데 주력하는 가공경로 경우 가공공차값 배분율 보다 선/원호 공차 배분율을 높게 작아서 좀 거칠게 가공하지만 가공경로 데이터 용량을 줄이며 조금이나마(경로 용량이 줄었으므로) 가공시간의 단축을 바라는 경우 가공공차 배분율 보다 선/원호 공차 배분율을 높게 잡는 것이 좋습니다.

 반대로 정삭 가공경로 경우 가공경로의 정밀성(체인 도형요소와 일치시키는)이 중요하므로 다소 가공데이터가 증대되는 효과가 있더라도 체인 도형요소(가공 도면)와 일치하기 위한 가공경로 라면 가공공차 배분율을 선/원호 공차 배분율보다 높게 잡는 것이 좋습니다.

*주의 사항이 만일 정삭 가공경로인데 만일 해당 체인된 도형요소(가공도면)가 거칠게(도면 자체가 곡선이 아니고 짧은 직선으로 이루어진) 작성된 경우 가공공차 배분율을 높이면 도면 선 자체가 거칠한 것이 그대로 반영되므로 이러한 경우 반대로 선/원호공차 배분율을 높여서 차라리 가공경로 자체를 부드럽게 생성할 필요성이 있습니다.

 다만 이러한 것도 한계가 있는 것이 가공경로의 가공공차값을 지켜야 하는데 선/원호 거르기 적용되어 경로가 단순화(부드럽게)되려면 가공공차값 이상으로 벗어나야(변형 가능해야) 하므로 실무적으로는 안 맞지요.

 

 그래도 만일의 경우 충분한 가공여유값이 있는 황삭가공의 경우 일부로 가공경로 자체를 단순화하여 가공효율을 높이는 데 사용할 수도 있습니다.

* 위 이미지처럼 기본적인 가공공차값(0.025)에서 선/원호 공차값 배분율을 높여도 선택한 체인 도형요소 형태를 따라가면 아예 가공공차값을 크게 적용하여야 합니다.

* 위 이미지처럼 가공공차값을 1.0으로 아주 크게(가공오차가 1.0이라는 의미가 됩니다.) 설정하면 가공공차값 내에서 선/원호 형식으로 변환이 됩니다.

* 가공공차 거르기 관련하여 설명하려고 과장되게 설정한 것입니다...

 

 그럼 부드럽게 처리 기능에 대하여 알아보겠습니다.

 

먼저 다음 예를 보겠습니다.

 약간 각진 도형요소(경로가 각지게 나오도록...)에 체인을 선택 후 윤곽 가공경로를 기본 가공공차값(0.025)만 적용하여 생성해 보았습니다.

 그래서 생성된 가공경로는 각진형태(짧은 직선 : G1)로 생성됩니다.

 이것은 선택한 체인 도형요소가 원래 각진 형태이라서 발생하는 것으로 어떻게 보면 당연하다고 할 수 있습니다.

 그래서 대안으로 위에서 애기한 것처럼 가공공차값을 크게 하고 선/원호 공차 배분율을 높이면 되지만.. 이번 가공경로는 정삭경로입니다.

 즉 가공공차값을 키울 수 없는 경우입니다.

 그래서 방법이 그럼 가공공차값을 반대로 아주 작게 하면 각진형태가 작아져서(좀 더 작게 짧은 직선 생성) 각진 전도가 줄어들 것 같아 가공공차값을 0.001로 적용해 보았습니다.

 그렇지만 결과적으로 너무 많은 가공데이터 용량이 늘어나고 간혹 해당 장비의 선독능력 또는 데이터 전송능력이 저하되는 장비에 경우 이러한 단시간 이송 내 많은 데이터가 처리되어야 해서 이송 딜레이(덜덜 떠는) 현상이 발생될 수 있습니다.

* 딜레이 현상은 너무 짧은 이송거리로 축의 이송은 종료했지만 아직 다음 이송좌표값(가공데이터)이 전송(읽음)이 안되어서 아주 짧은 시간이지만 이송이 멈쳐있는 현상이 발생될 수 있습니다.

* 사실 이것보다 가공데이터 용량이 너무 증대되는 경우가 발생합니다.

* 아까 억지이지만 정원형태(G2/G3)와 직선형태(G1)의 경로도 부드럽게 처리 설정에 따라 무수한 점데이터로 생성될 수 있습니다.

 

 그래서 이에 대한 대안으로 이러한 경로 각진형태(꼭 이런 목적만은 아니지만..)를 좀 더 부드럽게 처리 하기 위한 기능으로 부드럽게 처리 기능이 있습니다. 

* 위 이미지처럼 해당 가공정의 가공공차값(0.025)은 그대로 두고 부드럽게 처리 설정을 활성화(체크)하면 해당 가공경로를 재연산해 좀더 많은 짧은 직선(어느 정도 가공공차값에 기준하는 적절한 정도로.. 조절)으로 가공경로를 생성해 줍니다.

* 위 이미지는 부드럽게 처리 기능을 잘 보여주기 위하여 일부러 공차 배분율을 부드럽게 처리 항목에 90%를 주었고 실제로는 해당 가공정의 형태에 따라 적절히 조절합니다.

* 부드럽게 처리 기능의 옵션 설정에 따라 이러한 가공경로 재분배값은 많이 차이 나므로 적절한 가공상황에 따라 설정값을 선택하여 조절하셔야 합니다.

* 보통의 경우 가공공차값은 유지하여야 하고(정삭경로 같은) 선택한 체인 도형요소의 상태가 불량한 경우(각진 형태) 도면 수정이 불가능한 경우 다소 가공데이터의 증대나 가공시간의 증대를 염두에 두고 가공경로의 부드러움(정밀도)을 가져야 할 때 적용해 볼 기능입니다.

* 그렇지만 가능한 해당 체인 도형요소(도면)의 수정을 하고 가공경로를 생성하는 것을 권장합니다.

 

 

 이렇게 우선적으로 원호 거르기/공차 항목의 활용예를 보았고 다시 처음으로 되돌아가서 해당 거르기 기능에 대한 사용법을 설명하겠습니다.