마스터캠 2021를 활용한 2D가공경로에 대하여 -35(윤곽가공 절삭 파라미터-27(로터리 축 조절-실무6))

 

 

 이번에는 저번 맨 처음 돌출형과 포켓형 윤곽 가공경로 롤가공 적용하여 불량난 형태에 대하여 좀 더 심화형으로 들어가겠습니다.

 만일의 경우 처음 애기한 형태의 윤곽가공을 해야하는데 약간의 예외사항을 적용할 수 있어서 유사하게만 가공되면 된다고 할 때 어떻게 하면 좀 더 가공치수를 준수하며 할 수 있는가을 생각해 봅니다.

 원점으로 돌아가서 윤곽 가공의 경우 선택한 체인 도형요소에 기준하여 생성된 2D 윤곽형태 가공경로를 롤가공(축 대체)기능에 의하여 롤이동 하여 말기 하는 과정이 롤가공 경로입니다.

 

 그러면 한가지 의문점이 생깁니다.

 맨처음 예제의 경우를 자세히 보신 분은 아시겠지만(?) 돌출형은 윤곽 가공의 체인요소가 공구 날끝와 일치(체인 도형요소 위치와 링크 파라미터 가공깊이값이 동일 Z값)합니다.

 그렇지만 포켓형은 윤곽 가공의 체인 도형요소가 재료상단 위치값에 있고 공구 날끝은 기공 깊이값만큼 마이너스(-) 내려가 있습니다.

 혹시 이것이 가공형태의 차이점이 있지 않은가? 생각 됩니다.

 

 그래서 이번에는 원통형 돌출물의 상부와 하부 부분에 체인을 선택하여 롤 가공경로를 생성하였습니다.

* 윤곽 가공경로의 링크 파라미터 값은 상부 (재료상단 0.0 / 가공깊이 -3.0), 하부 (재료상단 0.0 / 가공깊이 0.0)으로 지정하였습니다.

* 윤곽 가공정의 로터리 축 조절은 상부 로터리 지름 56 Ø(바닥 지름 50 Ø + 돌출 3.0x2 = 56)으로 하부 로터리 지름 50 Ø로 지정 하였습니다.

(주의 사항 : 롤가공정의의 로터리 지름값은 소재 지름값이 아니고 해당 가공정의 선택 체인요소 높이값에 준하는 지름값입니다.!!! (중요 중요))

 

 생성 롤가공 경로를 비교해 보았습니다.

 비교해 본 경로는 위와 같이 상부 윤곽 체인 선택 시 체인 선택한 부분(높이값)에 기준하여 공구 가공면이 밀착합니다.

하부 윤곽 체인 선택 시 체인 위치한 높이값에 기준하여 롤 가공경로 가 생성됩니다.?  위 두개는 서로 틀린내용입니다.

 자세히 보시면 상부 체인 선택한 경우 가공면(공구 측면)이 선택한 체인과 일치하여(가공 높이값) 경로가 생성됩니다.

 그렇지만 하부 체인 선택시 가공면(공구 측면+날 끝)이 살짝 떠서 선택한 체인과 일치하는 것을 볼 수 있습니다.
(단순하게 생각하면 이전부터 얘기하는 롤가공 시 (롤가공만 그렇다기보다 곡률이 있는 가공면을 평엔드밀(가공면이 평평한)로 가공하면 무조건 일어나는 현상입니다.) 바닥면 절삭이 미절삭이 필수적으로 발생하는 원인입니다.)

* 이러한 이유로 3D(곡률이 있는 가공면)가공 시 볼엔드밀(가공면이 일정한 벡터값을 가지는 공구 형상)을 선호 하는 이유 입니다.


 그러하므로 롤 가공시 주의 사항이 롤 가공경로는 3D 가공경로가 아니며 단순한 2D 가공경로를 단지 말기(롤) 기능으로 임의적으로 원통형으로 말아서 생성되는 가공경로라는 것을 명심하여야 합니다.

* 그러므로 롤 가공 적용 시 무조건 전개도 도형요소에 체인 작업하여 로터리 축 조절 후 생성된 가공경로를 믿고 가공하시면 안 되며 중요 치수(정삭치수?)가 나와야 하는 부분의 위치에 체인을 생성하여야 합니다.

( 또한 돌출물과 같이 중요 부분의 높이값(지름값)이 틀리는 경우에도 각각 알맞은 형태의 체인을 선택 후 롤 가공형태를 생각해서 로터리 축 지름 값을 선택하여야 합니다.

 

 또한 여기에서 좀 더 나아가 조금 관절삭 발생한다 해도 조금이라도 모델링과 근접하게 하고 싶으면 또 다른 대안으로써 공구경이 작은 공구를 사용하라는 방법이 있습니다.

 간단하게 위 예제을 10 Ø 공구경을 사용하는 경우와 4 Ø 공구경을 사용하는 경우 (둘 다 동일한 윤곽 가공정의를 사용) 좀 더 작은 공구를 사용하는 경우 과절삭이 적게(100%는 불가능) 발생하는것을 알수 있습니다.

* 더불어서 로터리 축 지름이 큰 경우에 작은 경우 보다 과절삭 또는 미절삭이 적게 발생합니다.
(로터리 축 지름값(소재 지름값)이 큰 경우 좀 더 둥근 바닥면(원호값)이 평평해져서 발생하는 것이라 아주 크게 적용되지 않습니다만.. 어느 정도 (대략 200 Ø)되면 10 Ø 공구경 기준 적당히 가공면이 나옵니다.)

 그럼 만일 예제와 같은 형태의 가공물을 필히 동일하게(모델링과) 가공하여야 한다면 어떻게 해야 하는가? 는, 먼저 롤 가공(축 대체 기능)으로는 불가능하다는 것을 알고 있고 가공이 어느 정도 나오는 Y축 방향 가공만 롤 가공으로 한 다음 X축 방향 가공면은 가공여유를 남겨 놓은 상태에서 일반 2D윤곽 가공경로(수기 생성)하여 가공하는 방법밖에 없습니다........

 라고 얘기 하고 싶지만(?) 사실 마스터캠의 다축 가공경로 기능을 이용하면 가능하기는 합니다.
(그렇지만 이것은 2D 윤곽 가공이 아니고 완전한 3D 다축 가공경로 이므로 설명에서는 제외하겠습니다.)

 

 

 단지 어떻게 되는가 만 보겠습니다.

 가공경로는 마스터캠 다축 가공경로 중 커브 기능을 이용하여 가공경로를 생성하였습니다.

 

* 경로 생성 방법은 여러 가지가 있겠지만 여기선 커브(체인)를 이송 시 공구축의 방향값(벡터)을 커브 중간중간에 넣어주어서 항상 공작물의 가공면에 일치하도록 정의하여 생성하는 것입니다.

 

 간단히 경로 확인으로 보면...

 

 

 만일 깊이 가공값을 적용해도 계속적으로 돌출형의 가공면에 일치하여 경로가 적용됩니다.

 

 

 

 

 

 

  이번에는 롤가공 하는 적합한 스크루 가공형태에 대하여 알아보겠습니다.

 예제는 100 Ø L300의 20 Ø홈이 피치 60(5회전) 하는 형태의 스크루 공작물입니다.

 

 

전개도는 다음과 같습니다.

* 전개도의 펼친 방향 길이값은 다음과 같은 공식으로 정의됩니다.
원주율 3.1415926 x 로터리 지름값(100 Ø) = 314.15926 x 헬리컬 회전수(피치에 따라서) 5회 = 1,570.7963이 됩니다.

 

 그럼 우선 간단하게 황삭 가공과정 없이 바로 정삭 가공경로로 간다는 전제하에 가공정의를 생성합니다.

 먼저 윤곽 가공정의를 선택하고 전개된 홀 중심선을 가공원점에서 바깥쪽으로 체인 방향을 선택합니다.
* 이 체인 선택 방향이 중요합니다.
(차후 다시 설명합니다.)

 

 

해당 윤곽 가공정의 파라미터 내용은 먼저 가공공구는 20파이 볼엔드밀로 설정 하였습니다.

 

 절삭 파라미터는 공구 보정방법을 안 함(가공경로와 공구축이 동일)으로 하였습니다.

 

 진입/복귀 내용은 우선 공구 보정방식이 안 함으로 하였기 때문에 진입/복귀 경로가 없이 바로 진입/복귀하는 것으로 진행합니다.

 링크 파라미터 내용은 현재 전개된 공구경로 도형요소가 가공소재 지름값에서 재료상단값(Z0.0)으로 지정할 것이므로 링크 파라미터에서 재료상단 높이(0.0), 가공깊이 (-10.0)(홈 깊이)을 설정하였습니다.

 중요한 로터리 축 조절 파라미터는 우선 로터리 지름값은 소재 지름값 (100 Ø)(재료상단 값)을 지정하였으며 로터리 축 회전방향을 무지성으로 CW/CCW 중 하나로 지정하는 것이 아니고 해당 공작물(모델링)을 한편 살펴보아야 합니다.(중요!!!!!)

 모델링을 살펴보니 롤가공 적용 시 가공경로(축 이송방향)가 회전축(부가축 A 축)이 CCW 방향으로 회전하면서 X축 방향으로 이송(Z 축은 가공깊이값으로 고정)하면서 가공하는 방법이 되겠습니다.

* 항상 이렇게 모델링 형상 또는 전개도의 형상을 이해하고 가공방법을 고려하여 로터리 축 설정을 정의하셔야 합니다.

 이렇게 하여 로터리 축 조절 설정은 로터리 축 회전 방향 CCW, 로터리 축 지름은 100.0으로 설정하였습니다.

 

 

 그래서 생성된 롤가공 경로는 다음과 같습니다.

 모델링과 일치하는지도 확인해 보았습니다.

 

 

 

 여기서 잠깐 자세히 들어가면 이러한 가공원점(X축선)을 기준으로 전개도가 전개된 방향(Y축 방향으로 +/-)과 로터리 축 회전 방향(CW/CCW)의 조합의 의한 가공경로 생성 형태에서 대하여 알고 가야 합니다.

 

 우선 먼저 전개도가 가공원점 기준 상단부(Y축 +) 영역에 전개되는 경우.

(이때 전개된 가공 경로선은 가공원점에서 바깥쪽으로 진행하는 것으로 선택하여야 합니다.)

(물론 이때 반대 방향 가공원점 바깥에서 안쪽으로 선택하면 사실상 경로는 변동되지 않지만 공구 진입/복귀 방향이 반대로 됩니다.)(착각에 주의해야 합니다.)

* 위와 같이 모델링의 가공방향이 CCW인데 만일 로터리 축 회전 방향을 CW방향으로 하면 가공경로가 모델링과 반대로 꼬이게 됩니다.

(그래서 간혹 가다 보면 로터리 롤가공 했는데 가공 형태가 반대로 (미러(mirror))되었다는 이유가 이러한 것입니다.)

(반드시 모델링 또는 전개 도을 검토 하여 이것은 가공방향이 CW/CCW 인지 확인하고 그에 따라 로터리 회전 방향)을 지정하여야 합니다.)

(다만 다축 가공 또는 3D 가공 경로를 사용 시 이런 CW/CCW 방향과 관계없이 해당 부가축 회전설정에 따라 CW/CCW를 정의합니다.)(작업자는 신경 안 써도 무방하다는....)

 

 전개도가 가공원점 기준 하단부(Y축 -) 영역에 전개되는 경우.

* 이때 전개도는 평행이동(?) 하는 것이 아니고 대칭이동 형식으로 전개도 방향을 바뀌어야 합니다.

 

 전개 도을 하단에 놓고 동일하게 롤가공 경로를 생성해 보면 전개도 상단에 놓인 것에 반대로 가공경로가 생성되는 것을 볼 수 있습니다.

 

 모의가공 이미지로 보면 다음과 같습니다.

전개도 상단 : CW / CCW

전개도 하단 : CCW / CW

 

* 주의사항
 현재 마스터캠 가공경로 표시 형태상 롤가공경로는 현재 표시된 가공경로 형태와 실제 출력되는 포스팅된 NC데이터 와 틀린(부가축 A 축) 형태로 표시되므로 가공정의 생성 후 출력된 NC 데이터를 반드시 확인하시고 실제 가공에 들어가야 합니다.

 

 예로서 예제(CCW적용)를 NC출력해 보면.

 생성된 가공경로를 보면 마치 A180.0에서 시작해서 CCW방향으로 회전하면서 A180.0에서 종료하는 것처럼 보이지만 막상 NC데이터를 출력해 보면 A0.0에서 시작해서 A0.0(공차상 문제로 A0.066)으로 종료하는 것을 볼 수 있습니다.

 그러므로 실가공 시 경로확인처럼 처음 진입 시 부가축이 180도 회전하는 것이 아니고 바로 A0도에서 진입을 시도하기 때문에 작업자가 순간 혼란에 빠질 수 있습니다.

* 특히 소재의 특정 지점에서 가공 시작 하여야 하는(키홈 위치에 맞추어 가공하여야 한다든가) 공정의 경우 바로 불량 발생의 요소가 됩니다.

* 이것은 모의 가공에서도 마찬가지입니다.

 

 

 또는 적용된 포스트에 따라 경로확인(A180.0)처럼 출력되는 경우도 있고 위에 설명한 대로 A0.0에서 시작하는 것으로 출력되는 것도 있습니다.

 

 

 머신 시뮬레이션에서 모의가공해 보면 실가공처럼 이송됩니다.

 

 

 

 그런데 모의가공 결과를 자세히 보면 공작물(진입/복귀) 지점을 자세히 보면 원본 모델링과 다른 것이 발견됩니다.

 가공홈 부분의 진입/복귀 지점에 미절삭 부분(?)이 있는 것을 발견했습니다.

* 이것은 잘못된 것이라고 보기보다는 흔히 윤곽 가공경로 생성 시 진입/복귀 옵션이 있어 사전 진입/ 사후/복귀 연장 경로가 있는 것처럼 현재 가공경로에 어느 정도 전개도 도형요소(도면 자체는 딱 그 자체 길이만 표현하므로)의 연장요소가 필요합니다.

 

 그래서 윤곽 가공경로 이므로 진입/복귀 파라미터에서 진입/복귀 항목에서 접선으로 길이값 만 입력하여 정의하거나 윤곽의 시작/끝 경로 조절 값을 입력하여 연장하시면 됩니다.

* 진입/복귀의 오버랩거리는 적용되지 않습니다.

*여기서는 윤곽의 시작/끝 경로조절(확장)로 정의하였습니다.

 다시 모의가공을 해보면 어느 정도 모델링과 유사하게 가공되었습니다.

* 자세히 보면 살짝 틀리는데 이것은 모델링 생성 방법의 문제.....(?) 이므로 대충 넘어가 주세요.

 

 

 또한 이렇게 해당 가공정의 진입/복귀 파라미터 설정이 아니고 단순히 해당 전개도의 도형요소를 연장하여 가공경로를 생성하여도 무방합니다.

 위와 같이 해당 전개 도형요소 양쪽을 연장하여 롤가공 경로를 생성해도 동일한 효과를 볼 수 있습니다.

*정확히는 진입/복귀 항목의 옵션 적용여부에 따라 살짝 틀려집니다.

 생성된 가공경로를 보면 가공 소재 외측에서 진입하여 소재 외측으로 복귀합니다.

* 이것은 설명하기 위한 예제라 이렇게 하지 실제 가공 시 해당 소재을 클램프 할 여유나 고정구(선반척?)의 간섭문제나 여러 가지 생각하여 경로를 생성하여야 합니다.(중요!!!)

 또한 참고로 만일 한 번에 가공하는 것이 아니라(실가공에 가깝게) 깊이 가공을 적용하면 1회 가공깊이를 진행 후 다시 원래 진입점 위치(부가축도 마찬가지로 역회전) 한 후 다시 다음 가공깊이로 들어간다는 것을 염두에 두셔야 합니다.

* 깊이가공의 공구유지를 해제하였고 그러면 1회 깊이가공 실행 후 이송높이로 복귀 후 다시 진입 위치로 복귀하고(부가축은 역회전) 다시 다음 가공 깊이로 진입합니다.

 

 

 그럼 깊이가공의 공구유지를 적용하면 어떻게 되는 것인가?

 일반 윤곽 가공의 경로와 동일하게 가공깊이 상태에서 다시 지금까지 온 가공경로를 따라 다시 되돌아갑니다.

* 다만 개인적으로 이러한 경로를 선호하지 않는 이유는 실제가공시 공구의 급격한 진행방향 변동(특히 인덱스에 기계적 무리가.. 백레시 문제도....)그리고 다시 되돌아간다는 것은 하향절삭 하다가 상향절삭을 반복하게 되어서 과절삭이 발생된 가능성이 있습니다.

(공구 형태에 따라 공구 마모도 문제도 있고)

 

 다만 가공시간 단축에서는 유리한 점도 있으니 가공방식 적용 시 유념하시기 바랍니다.