마스터캠 3D 곡면 고속 일정한 스컬롭(Equal Scallop) 가공경로-4

 

 

 이번에도 저번에 이어서 일정한 스컬롭 가공경로 생성 방법에 대하여 설명하겠습니다.

 가공 공작물은 저번것을 계속 활용합니다.

 

 그러면 우선 이 공작물의 가공곡면을 일정한 스컬롭 가공경로로 가공 시 고려해봐야 할 사항을 한 가지 설명하겠습니다.

흔히 곡면가공(볼엔드밀 종류 사용)시 가공 방향이 위에서 아래보다 아래에서 위로 올라가는 것을 선호한다고 합니다.

 이것은 여러가지 이유가 있지만 우선적으로 생각해 볼 것이 다음과 같습니다.

 

1. 하향/상향 가공문제

 통상적으로 2D 윤곽가공 보정방향에 기준하여 생각하면 아래에서 위로 올라가는 것이 하향 가공, 위에서 내려오면 상향가공이 됩니다.

* 물론 이것은 가공정의 생성시 작업자가 임의로 변경이 가능합니다.


2. 볼엔드밀 형태 공구 절삭 접촉면의 상이한 점

 이것이 제일 큰점이기도 합니다.

 즉 아래에서 위로 올라가는 방식의 공구 접촉면과 위에서 아래로 내려가는 방식의 공구 접촉면이 다릅니다.

 이것은 크게 2가지 차이점이 발생합니다.

2-1. 절삭 접촉면의 절삭날(볼엔드 경우) 형태가 아래에서 위로 가는 방식 쪽이 좀 더 유리합니다.

 즉 위에서 아래로 내려가는 경우 볼엔드밀 공구 형상 특성으로 중심축쪽으로 갈수록 절삭날의 형태가 작고 따라서 칩포켓이 작아서 칩배출에 적합하지 않게 됩니다.

 또한 절삭날의 형태도 중앙에 가까울수록 날이 작아져서(특정 공구는 이를 위한 배려가 된 공구 형태를 합니다.) 절삭에 불리한 형태가 됩니다.

* 보편적인 애기로 드릴 같은 경우 센터점은 사실 절삭능력이 없는 회전수 제로"0"으로 보기 때문에 같은 맥락에서 볼엔드밀도 중심점으로 갈수록 절삭력이 불리해집니다.


2-2. 공구 특성상 원형 형태의 공구 접촉면 위치(높이에 따라) 절삭속도가 틀려집니다.

 우리가 흔히 애기하는 절삭속도(V)는 해당 공구경에 기준하여 적용됩니다.

 이는 같은 회전수이라면 회전면이 되는 위치의 공구경에 따라 절삭속도 값이 달라집니다.

 즉 아래로(중심점에 가까워 질수록) 접촉면 기준 공구경이 작아지므로 절삭속도가 느려집니다.
 

이는 절삭 능력 저하를 야기하게 됩니다.

 

 흔히 절삭 방향이 위에서 아래로 향하면 주로 접촉면이 공구 아래 중심축에 가까워지므로 동일한 회전수로 가공 시 절삭능력이 떨어지게 됩니다.

 다만 이러한 점은 가공물(공작물)의 형태가 일률적인 방향을 나타낼때 성립되며 실제로 자유곡면에 가까운 형태 경우 공구의 접촉면(절삭면)이 다양하게 변화하므로 경우에 따라 무시 해도 되는 경향이 있습니다.

* 이러한 무시해도 되는 경향이 스컬롭 가공경로 특성상 적합(?) 한 경우가 많습니다.
(다른 말로 하면 가공방향(Z축 방향 기준)이 일정한 형태(단순 경사 형태)에는 오히려 스컬롭 가공경로가 적합하지 않다고도 정의할 수 있습니다.)


 이러한것을 감안해서 이번 공작물의 일정한 스컬롭의 경로 생성을 외측에서 내측으로 확장(아래에서 위로 가는 방향)으로 하기로 하고 경로를 생성합니다.

 

 이때 다시 고려해야 하는 점이 해당 공작물이 가공측면이 90도(공구 축과 일치하는))인 부분이 있습니다.

 

 이경우 특별한 형태의 공구(솔더 부분이 언더컷 되어 있는)가 아닌 이상 측면 높이만큼의 절삭날이 있는 볼엔드밀(날장이 긴)이 있어야 한다는 애기가 됩니다.

* 사실 날장이 길다 해도 문제가 측면 높이가 길면 그만큼 넓은 면적의 절삭면이 일시에 절삭에 들어간다는(접촉) 애기가 되므로 사실상 공구 부하로 파손이 있어 날 확률이 높습니다.

 또한 가공이 된다해도 가공품질(계속 접촉되므로)이 유지되기 어렵습니다.

* 다만 아래와 같은 언더컷(솔더 부분이 공구경보다 작은)형태 공구 경우 아래에서 위로 가는 방식의 경로가 가능할 수 있습니다.(비 권장)

 

 

* 위 동영상 처럼 언더컷 공구를 사용하면 무난히(?) 가공이 완료되는 것을 볼 수 있습니다.

 

 그런데... 사실 실제로 가공을 한다고 할때 다른 생각이 들기 시작합니다.

 우선 가공할 공작물 형태가 사실 스컬롭 경로 적용 시 위에서 아래던 아래에서 위던 별 관계없어 보입니다.
* 이것은 가공물 가공형태와 적용하는 가공경로 선택에 따라 틀려집니다.

 다시 말해서 아래 이미지 처럼 해당 가공물이 위에서 아래로 가던 아래에서 위로 가던 실제로 해당 볼엔드밀 공구의 하단절삭면(중심에 가까운) 가공을 유도한다면 가공물 형태상(평면부 또는 완만한 곡면부)에 경우 사실 위에서 아래던(DOWN), 아래에서 위던(UP) 큰 의미는 없습니다.

* 물론 경로 진행방향에 따라 하향이냐 상향이냐가 갈리므로 그것은 좀 주의하여 볼 필요가 있습니다.

* 위 이미지처럼 평면부는 어느 방향이던 하향(하향가공을 추구한다면) 가공이 가능합니다.

 오히러 "내측에서 외측으로 확장"기능으로 위에서 아래로 갈 경우 아까 애기한 아래에서 위로 갈 경우 발생하는 문제(90도 측면부)가 사실문제가 되지 않습니다.

* 이점이 상당히 유리한 경우도 있습니다. 
(중삭가공등의 가공여유값이 많이 남아있는 경우)

 그러므로 처음 애기와는 다르게 그냥 "내측에서 외측으로 확장"기능 적용으로 위에서 아래로 가공경로를 생성하는 것이 이러한 형태에서는 더 유리하다고 할 수 있습니다.

 

 또한 스컬롭 경로의 특성인 공구 가공결(경로에 의한)이 좀 보기 싫다고 하는 경우가 있습니다.

 대표적인것이 해당 예제의 상면인데.. 보통 아래와 같이 생성됩니다.

* 이것은 포켓 경로 형태(가공영역 중앙으로 모이는..)의 특성인데..

 간혹 절삭간격을 여러 가지 사정으로 촘촘하게 못하면 눈에 보이는 현상입니다.
* 즉 커습 간격이 일부영역에서 벌어지는 (경로 연산상은 아니지만) 경우 입니다.

 이것을 방지하려면 절삭간격을 작게 설정하면 되는데 이 절삭 간격값이 전체 가공영역에 적용되는 경우이라 어떻게 보면 상면 가공 조도을 위하여 불필요하게(다른 영역) 절삭간격을 작게 설정되어 불필요한(사실 가공 조도는 더 좋아진다는 장점도...) 가공 시간을 증대시키는 경우가 있습니다.

 그래서 이러한 경우(나중에 통합적인 3D 가공경로 생성편에서 설명하지만) 어떠한 가공물을 전체 바운더리로 잡고 하나의 가공정의(경로형태)로 선택하여 작업하는 것은 초기 아직 미숙할 때는 어쩔 수 없지만 익숙해지기 시작하시면 각 가공물 형태에 따라 별도의 가공영역과 각기 적합한 가공정의(경로)를 선택하는 것을 권장합니다.

 

 예로서....

 아까 예제 가공물을 3D 가공경로를 적용한다면...
* 우선 전체적으로 가공여유 0.1 정도 남아 있는 공작물을 마무리로 정삭 공정을 진행하는 것으로 진행합니다.

* 전체적으로 가공정의 절삭간격은 0.15로 정의하였습니다.
 (일부 경로 식별 용이하게 이미지상으로는 넓게 조절하였습니다.)

 

1. 공작물 상면은 별도 영역 설정하여 면방향 가공경로로 정삭 마무리 합니다.

* 면방향 경로 생성 시 경로 진행방향은 우선 아래에서 위로 가는 것을 기준으로(사실 반대쪽으로 넘어가면 반대가 되어 의미 없지만) 잡고 하향 가공이 되도록 우측에서 좌측으로 방향을 잡았습니다.

* 그 외 면방향 파라미터 설정을 해주고 조도 향상을 위하여(항상 하향가공 유지하도록) 한 방향 가공 형태로 생성하였습니다.

 

2. 공작물 돌출부(중앙부)는 수직면이라 블랜드 경로로 정삭 마무리 합니다.
* 다만 블렌드 가공경로(여기서는 고속 곡면가공 블랜드경로 사용합니다.)는 테두리 필렛 부분등(급격한 곡률이 있는) 경로의 추가가 안되어서 경로의 조도가 안 좋을 수 있습니다.

* 여기서 블랜드 가공경로를 선택한 이유는 위와 같이 가운데가 회피곡면(미 가공영역)이 있는 경우 스컬롭 가공경로는 가운데가 빈 가공영역의 경우 경로 생성이 좀 불리하게 생성될 수 있지만 블랜드 가공경로는 선택한 블랜드 체인(보통 2개)을 기준으로 경로를 선택하기 때문 입니다.

* 위와 같이 스컬롭 가공경로는 가공영역(가운데가 빈 형태)의 외측 또는 내측에서 시작하여 가공영역의 중앙 부분에서 시작 또는 종료하는 형태(위에서 계속 애기한)가 되고 블랜드 가공경로는 체인 선택순서에 따라 위에서 아래로 순차적으로 가공경로 생성이 가능합니다.

* 다만 여기서 얘기하는 것은 스컬롭 가공경로에 대하여 설명을 돕고자 하는것이지 이러한 형태는 스컬롭 쓰지 말고 블랜드 써라 하는 애기가 아닙니다.

 

 이렇게 해서 생성된 스컬롭만으로 생성된 경로와 면방향과 블랜드밀로 생성된 가공경로를 비교해 봅니다.

* 이렇기 때문에 저는 보통의 경우 가능한 각 가공영역당 분리하여 그 가공영역 형태에 맞는 각각의 가공경로(정삭)를 정의하여 적용하는 것을 권합니다.