마스터캠2021를 활용한 어드밴스 드릴(Advanced Drill)의 사용법에 관하여 -3(가공정의 생성)

 

 

 

 이번에는 저번에 이어서 어드밴스 드릴 실적용 가공정의 생성 방법에 대하여 알아보겠습니다.

 우선 예제로서 10 Ø 초경 드릴로 깊이 DP80.0 관통 작업이 있다고 정의합니다.
* 밑에서도 여러 번 설명하겠지만 해당 어드밴스 드릴 상세 설정(팩(Q) 값, 복귀량, 절입단계값 등)은 해당 가공 공구의 재질(하이스, 코발트하이스, 초경, 인서트 체결드릴 등)과 가공 깊이값, 그리고 제일 중요한 절삭유 공급방식(외부 분사, 주축 관통 등)에 따라 방식이 좀 많이 차이가 발생하므로 어드밴스 드릴 사용여부가 아니라 드릴공정 자체를 잘 검토 하셔야 합니다.

 일단 예로서 일반적인 드릴공정을 그냥 적용한다면 아래와 같이 일정 팩(Q)값 단계별로 진행됩니다.
* 약간 R점 복귀위치 와 펙(Q) 값의 단계의 조절로 좀 더 좋게 할 수 있으나 여기서는 대충 넘어갑니다.   

 

 

 위와 같이 일반 드릴공정(G73, G83)은 위와 같이 진행됩니다.

 그렇지만 위 공정 중 어느 정도 가공깊이(흔히 드릴 구경(D) 대비 D6.0 이상 되는 경우 :  여기서는 10 Ø 공구경이므로 가공깊이 60.0 이상 되는 경우)가 되면 사실 드릴공정의 절삭성(가공성)보다 칩배출이 더 걱정되는 경우(드릴가공 칩배출이 용이하지 않은)가 많습니다.

* 보통 일반적인 솔리드 드릴 적용 머시닝 장비 환경(외부 절삭유 사용 시)이라면 대략 드릴 공구경(D) 대비 D8.0~10.0 정도부터 칩배출 어려움 이 발생합니다.

 여기서 제일 중요한 점은 칩배출이 용이하냐가 문제점입니다.

 그래서 사실상 외부 절삭유 공급이냐 내부 절삭유 공급(주축 절삭유 공급)에 따라 차이점이 큽니다.

 그러므로 특이한 경우(드릴 가공구간 내 미절삭 통과 구간이 있는 경우 등)를 제외하고 일반적인 솔리드 드릴(외부 절삭유 공급)의 경우 어드밴스 드릴 사용을 권하지는 않습니다.

* 특히 칩배출이 용이하지 않은(드릴 날 끝구간까지 절삭유 공급이 적절하지 못한) 경우 일반 드릴공정(G81, G73, G83)으로 저속으로 진행하는 것을 권합니다.

(물론 어드밴스 드릴 가공정의 설정을 적절하게 활용하여 일반적인 솔리드 드릴 환경에서 적절하게 깊은 드릴공정을 성공할 수도 있습니다.)

 

 

 

 그럼 먼저 어드밴스 드릴 가공정의를 생성하기 전에 가공방법을 생각해 봅니다.

 일단 3가지를 생각해야 하는데... (별도 센터링 작업이 필요 없는 초경드릴(센터링 지원)이라는 전제하에서)
* 예제로서 좀 복잡하게 합니다.(적당히 걸러 들으셔야... 어드밴스 드릴 가공정의 기능 설명상..)

1. 소재 초기진입시 센터링작업(자체) 후 가이드 드릴 형태로 DP-10.0 정도 G81 사이클 형태로 진입합니다.

2. 중간 DP-10.0~-80.0까지 3단계 정도 팩(Q) 값을 가변 하면서 G73사이클 형태로 드릴공정 진행 합니다.

3. 소재 관통하는 지점(DP-80.0)의 소재 열변형(탄화현상) 방지를 위하여 팩(Q) 값을 관통될 때까지 작게 적용합니다.

* 기능설명을 위하여 다소 복잡하게 적용합니다.
(실작업은 해당 가공 소재, 공구 종류, 절삭유 공급 형태에 따라 적용하셔야 합니다.)

 

 그럼 마스터캠 가공경로 관리자창에서 마우스 우클릭으로 어드밴스 드릴을 선택하거나 상단 리본바에서 어드밴스 드릴 가공경로를 선택합니다.

 그리고 가공경로 홀 정의창에서 해당 홀 위치에 해당하는 위치(점요소)를 선택합니다.
* 이때 주의 사항이 어드밴스 드릴 가공정의는 2D와 와이어프레임요소(도면)를 선택하던 3D 솔리드요소를 선택(체인)하던 반드시 해당 위치의 점요소가 생성되며 해당 세그먼트의 최소 높이값의 기준이 됩니다.

 

 예로서 일반 드릴 사이클과 비교하면..

 일반 드릴 사이클은 선택한 위치요소(점요소)와 관련없이(재료상단 -2.0도 마찬가지) 이송높이값(Z 3.0)과 가공깊이(Z-12.0)까지 총 DP1.5 구간을 드릴 싸이클 이송하는 형태가 됩니다.

* 물론 "점에서 파라미터변경"등의 기능이나 점요소의 위치에 따른 이송높이(증분값) 적용으로 구간값을 변경할 수는 있습니다.

 어드밴스 드릴 가공정의는 선택한 위치요소(점요소)의 높이값이 해당 최초 세그먼트 구간의 최소(높은) 값이 되며 전체 세그먼트 구간이 종료하면 R점 복귀위치 기준이 됩니다.

* 어드밴스 드릴은 선택한 점요소에서 일반 드릴 가공정의처럼 "점에서 파라미터 변경"이 적용되지 않습니다.

* 만일 위와 같이 홀 위치선택한 점요소가 Z-3.0에 있으면 별도 지정을 하지 않아도 세그먼트 구간은 Z-3.0~Z-12.0 사이에서 생성됩니다.

 

 그럼 홀위치를 결정(체인선택) 한 후 1단계 세그먼트(구간)를 생각해 봅니다.

 먼저 센터링 역할(DP Z-1.0) 정도 진입 후 다시 R점 복귀 후 다시 DP Z-20.0까지 G81 드릴 싸이클로 팩 없이 초기 진입 공정을 생각하였습니다.
* 여기서는 예제로서 설명을 위하여 실시하는 것으로 만일 진짜 깊은 홀가공(D10.0 이상 깊은 홀) 사전에 센터링 작업 또는 가이드홀(짧은 직립성이 좋은 드릴공구로 직진 유지용 홀 가공) 후 실제 롱드릴(D10.0 이상 가공용)을 진입하는 방식을 취합니다.

 

 그러므로 먼저 어드밴스 드릴의 첫 세그먼트를 아래와 같이 G81(안 함) 세그먼트 팩으로 깊이값 -1.0으로 설정합니다.
* 절삭이송값이나 RPM값, 절삭유 설정은 임의적으로 입력된 것입니다.

 그렇지만 이렇게 지정하고 다음 세그먼트 가공깊이(DP -20.0)를 지정하면 사실상 그냥 Z0.0~Z-20.0까지 연속된 이송이 이루어지므로(R점 복귀가 없는) 센터링 작업한다는 의미가 없게 됩니다.

 

 그러므로 깊이(-1.0) 세그먼트 다음에 복귀 높이값(증분 3.0)을 입력한 세그먼트를 입력합니다.

 그러면 깊이 Z-1.0까지 이송 후 다시 Z3.0(홀 위치 선택요소 높이값(Z0.0)에서 증분 된 값)까지 복귀합니다.

 그러면 이번에는 가이드 홀 가공깊이(Z-20.0)까지 G81 드릴 싸이클로 Z3.0 ~ Z-20.0 깊이까지 이송됩니다.

* 세그먼트 팩 종류를 안 함으로 해야 G81 사이클(팩이송 없는)로 출력됩니다.

 

 여기서 좀 세그먼트 항목을 줄이고자 한다면 맨 처음 세그먼트를 Z-20.0까지 설정하고 그 세그먼트를 G73 사이클(칩브레이크) 한 후 세그먼트 팩 값을 아래와 같이 주면 거의 유사한 효과를 볼 수 있습니다.

 

 

 

아무튼 여기까지 세그먼트 생성이 끝나면 다음과 같이 이송이 생성됩니다.

 그럼 이제부터는 관통직전인 DP-80.0(-20.0~-80.0)까지 3단계 가변 팩값(또는 절삭이송(Feed), 회전수(RPM) 포함)으로 칩브레이크(G73) 형태로 이송합니다.

* Z-40.0까지는 칩브레이크 팩값 5.0/복귀량 1.0으로 진행합니다.

* Z-60.0까지는 칩브레이크 팩값 3.0/복귀량 2.0으로 진행합니다.

* Z-80.0까지는 칩브레이크 팩값 2.0/복귀량 1.0으로 진행합니다.

 

 이것을 경로확인으로 살펴보면 다음과 같이 이송합니다.

 

 

 

 

 여기까지 진행하면 마무리 작업이 마지막 관통 부분입니다.

 솔리드 드릴 공구 형상 특성상 드릴 끝부분이 일정한 각도(118~135)를 가지게 되어 1대 1 깊이값을 가지게 되면 미절삭 소재가 남게 됩니다.

 보통 일반적인 드릴 가공정의 생성 시 링크 파라미터의 가공깊이값을 좀 더 연장해서 완전히 관통하여 원통형 형태 홀이 나오도록 하거나 또는 링크 파라미터의 드릴 깊이 계산기, 날끝 보정값 등의 기능을 사용하여 드릴 이송을 관통되겠끔 유도 하는데 어드밴스 드릴도 마찬가지로 가공깊이 자체를 연장 하거나, 세그먼트 조절 항목에서 날끝 보정 & 확장 깊이를 사용하여 연장합니다.

 그렇지만 이러한 과정은 앞서 진행 중인 드릴공정(여기서는 칩브레이크 팩이송)이 그대로 연장되는 형태로 진행됩니다.

 그런데 경우에 따라 소재 관통 시 남은 미절삭 소재가 관통시 급감하는 절삭량(깎여야 할 소재량이 줄어드니 절삭힘이 작은 소재에 집중되는)으로 인한 열의 집중으로 관통 후의 탄화현상(열처리 된 것처럼)이 발생하는 경우가 있습니다.

* 고경도 소재 또는 외부 절삭유 사용 환경에서 많이 발생합니다.
* 단순한 절삭유 공급부족(가장 깊은 부분이므로)인 경우도 있습니다.

 그러므로 이에(외부 절삭유 공급 환경이라 전제하면) 대책으로 위와 같이 가공깊이=소재두께까지 된 상황에서 관통만을 위한 공정(절삭부하를 최소화 또는 절삭유 공급을 위한)을 추가할 수도 있습니다.

 

 보통 2가지 방식이 있는데...

1. 관통구간(예로서는 DP-80.0~-84.0)을 작은 팩값으로 저속, 저회전으로 이송합니다.

2. 관통구간이 사실상 짧은 구간이므로 Z-80까지 이송 후 잠시 공구를 복귀(홀을 벗어나지 않고 절삭유 공급이 이루어질 수 있는 높이 까지만) 한 후 다시 내려가서 Z-80.0~Z-84.0까지 드릴 이송을 진행합니다.

* 심지어 경우에 따라 깊은 경우 전체 구간 중간중간에 절삭유 공급을 위한 잠시 복귀(홀을 벗어나지 않은 높이) 한 후 다시 진입하는 방법을 생각해 볼 수 있습니다.

 

 1번 방식은 사실 간단합니다.
DP-80.0~-84.0구간 세그먼트를 생성하면 됩니다.

 

 

경로확인으로 확인해 보면 마지막 소재 관통하기 전에 살짝 작은 팩값으로 이송하는 것을 볼 수 있습니다.

* 사실상 이것은 하이스 드릴과 외부 절삭유 공급하는 경우에 적용할만하며 소구경이나 가공깊이가 실제적으로 깊지 않은 경우(진짜 깊은 홀이면 주의 깊게 공정을 바꾸어 보아야 합니다.)에 적용해 볼만합니다.


 2번의 경우에는 역시 간단하지만 일정한 높이값으로 복귀하는 세그먼트와 다시 가공 시작 높이로 진입하는 세그먼트를 생성하여야 합니다.

 

 

 DP-80.0 깊이까지 가공 후 절삭유 공급이 적절하다고 판단되는 높이까지(홀 안에 공구가 진입한 높이 : 공구를 홀에서 빼시면 안 됩니다.) 이송(복귀하는:Z +값)하는 세그먼트를 생성하고 다시 원래 가공깊이인 Z-80.0까지 이송되는 세그먼트를 생성한 후 마지막 관통하는 세그먼트를 생성합니다.

* 만일 중간중간 절삭유 공급과 칩배출이 원활하지 않다고 판단되시면 전체 가공깊이 중간에 이러한 복귀/진입 세그먼트를 삽입하여 어드밴스 드릴 가공정의를 생성하여도 무방 합니다.

 

 다음에는 가공 깊이 중간에 빈 공간이 있는 경우 등 을 알아보겠습니다.