KR101491049B1 - 드릴링 공구 제어 시스템 및 이를 이용한 드릴링 공구 제어 방법 - Google Patents

드릴링 공구 제어 시스템 및 이를 이용한 드릴링 공구 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 드릴링 공구 제어 시스템은, 드릴링 가공 조건을 입력받는 입력부와,드릴링 대상 가공물의 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터에서 드릴링 공구가 진입하는 표면 및 상기 드릴링 공구에 의해 절삭되는 홀의 바닥면을 추출하는 면 추출부와, 상기 바닥면의 중심점 좌표 및 상기 바닥면에 수직하며 상기 중심점을 통과하는 수직축과 상기 표면의 교점 좌표를 연산하는 좌표 데이터 연산부 및 상기 중심점 좌표와 상기 교점 좌표를 이용해 상기 드릴링 공구의 자세 벡터를 연산하는 벡터 데이터 연산부를 포함한다.

Description

드릴링 공구 제어 시스템 및 이를 이용한 드릴링 공구 제어 방법{A SYSTEM FOR CONTROLLING DRILLING TOOL AND A METHOD USING THE SAME}
본 발명은 드릴링 공구 제어 시스템 및 이를 이용한 드릴링 공구 제어 방법에 관한 것이다.
현재 복잡한 형상의 가공물을 가공하기 위해 3개의 직진이송축과 2개의 회전이송축을 이용한 5축 가공 기술이 이용되고 있고, 5축 가공은 가공 공구의 자세 제어가 복잡하므로 CAM(Computer Aided Manufacturing) S/W를 이용하여 가공이 이루어진다.
그리고, 일반 제품 및 금형 가공에 있어서, 부품의 결합 또는 가공물 자체의 기능을 위해 가공물에 직경에 비해 깊이가 깊은 홀을 형성해야 하는 경우가 종종 발생한다.
그러나, 현재 사용되고 있는 CAM S/W는 가공물 표면에 수직하게 형성되는 홀을 가공하는 기능을 지원하는 종류가 일부 존재할 뿐이다. 따라서 현재의 CAM S/W를 이용해 표면과 일정 각도를 이루며 형성되는 홀을 가공하기 위해서는 시행 착오가 필수적으로 수반되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 곡면 및 평면에 수직한 홀 및 곡면 및 평면과 소정의 각도를 이루는 홀을 비숙련자도 쉽게 가공할 수 있는 드릴링 공구 제어 시스템 및 이를 이용한 드릴링 공구 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템은, 드릴링 가공 조건을 입력받는 입력부와, 드릴링 대상 가공물의 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터에서 드릴링 공구가 진입하는 표면 및 상기 드릴링 공구에 의해 절삭되는 홀의 바닥면을 추출하는 면 추출부와, 상기 바닥면의 중심점 좌표 및 상기 바닥면에 수직하며 상기 중심점을 통과하는 수직축과 상기 표면의 교점 좌표를 연산하는 좌표 데이터 연산부 및 상기 중심점 좌표와 상기 교점 좌표를 이용해 상기 드릴링 공구의 자세 벡터를 연산하는 벡터 데이터 연산부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 방법은, 드릴링 가공 조건을 입력하는 단계와, 드릴링 대상 가공물의 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터에서 드릴링 공구가 진입하는 표면을 추출하는 단계와, 상기 모델링 데이터에서 상기 드릴링 공구에 의해 절삭되는 홀의 바닥면을 추출하는 단계와, 상기 바닥면의 중심점 좌표를 연산하는 단계와, 상기 바닥면의 중심점을 통과하며 상기 바닥면에 수직하는 수직축을 연산하는 단계와, 상기 수직축과 상기 표면의 교점 좌표를 연산하는 단계 및 상기 중심점 좌표와 상기 교점 좌표를 이용하여 상기 드릴링 공구의 자세 벡터를 연산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 비숙련자도 복잡한 형상을 갖는 가공물에 홀을 쉽게 가공할 수 있고, 곡면 및 평면에 수직한 홀 및 곡면 및 평면과 소정의 각도를 이루는 홀을 쉽게 가공할 수 있다.
또한 높이에 비해 폭이 좁은 형상의 가공물에 홀을 가공하는 경우에도 시행착오를 최소화하며 안정적으로 가공을 진행할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 밀폐형 임펠러의 일례를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 입력부의 드릴링 가공 조건 입력 화면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 쉬라우드면과 나사홀의 바닥면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 몸체의 표면 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 몸체의 정지점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 커버의 상부면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 커버의 하부면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 커버의 제1영역 및 제2영역의 중심점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 커버의 정지점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 커버의 상부면과 수용홈의 바닥면을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 상부면의 표면 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 수용홈의 정지점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템(1)은 입력부(10), 절삭 정보 제공부(20), 면 추출부(30), CC(Cutter Contact) 데이터 연산부(40), CL(Cutter Location) 데이터 연산부(50), 후처리부(60) 및 제어부(70)를 포함한다.
입력부(10)는 개략적인 드릴링 가공 조건을 입력받는 구성요소이며, 절삭 정보 제공부(20)는 입력부(10)를 통해 입력된 드릴링 가공 조건을 기초로 세부적인 절삭 정보를 제공하는 구성요소이다.
면 추출부(30)는 드릴링 시작면과 드릴링 종료면을 추출하는 구성요소이며, CC 데이터 연산부(40)는 공구의 좌표값을 연산하는 구성요소이며, CL 데이터 연산부(50)는 공구의 자세 벡터값을 연산하는 구성요소이다.
후처리부(60)는 CC 데이터 연산부(40)와 CL 데이터 연산부(50)의 연산 결과를 드릴링 공구를 제어하는 제어부(70)가 인식하는 NC(Numerical Control) 데이터로 변환하는 구성요소이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템(1)에 대한 설명의 편의를 위해, 밀폐형 임펠러를 가공하는 경우를 예로 들어 드릴링 공구 제어 시스템(1)의 각 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 밀폐형 임펠러의 일례를 도시한 분해 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 밀폐형 임펠러(1000)는 몸체(100)와 커버(200)를 포함한다.
몸체(100)는 측면이 오목한 원뿔대의 형상을 갖는 허브(110)와 허브(110)의 측면 상에 방사형으로 돌출 형성되는 복수 개의 블레이드(120)를 포함한다.
도 2를 기준으로 블레이드(120)의 우측면은 유체를 가압하는 가압면(122)을 형성하고, 좌측면은 유체를 끌어당기는 흡인면(121)을 형성한다. 가압면(122)과 흡인면(121) 사이에는 블레이드(120)의 상면을 형성하는 쉬라우드면(123)이 구비된다. 쉬라우드면(123)에는 복수 개의 제1나사홀(124)이 형성되며, 블레이드(120) 중 적어도 일부에는 쉬라우드면(123) 상에 제1핀홀(125)이 형성된다.
커버(200)는 중앙이 관통된 관 형상의 부재로서, 상부에서 하부로 갈수록 직경이 비선형적으로 넓어지도록 형성되어, 블레이드(120)의 일부를 덮도록 구비될 수 있다. 커버(200)의 측면에는 블레이드(120)의 쉬라우드면(123)에 형성된 복수 개의 제1나사홀(124) 및 제1핀홀(125)과 각각 대응하는 복수 개의 관통홀(224) 및 제2핀홀(225)이 형성된다.
쉬라우드면(123)에 형성된 복수개의 제1나사홀(124)과 커버(200)에 형성된 복수 개의 관통홀(224)은 각각 대응하며 커버(200)를 블레이드(120)의 상부에 고정시키는 나사(미도시)가 결합되는 나사홀을 형성하며, 핀홀(125, 225)은 서로 대응하여 복수 개의 제1나사홀(124)과 복수 개의 관통홀(224)의 정렬 기준이 된다.
이하에서는, 블레이드(120)의 쉬라우드면(123)에 형성된 제1나사홀(124) 및 제1핀홀(125)과 커버(200)의 측면에 형성되는 관통홀(224) 및 제2핀홀(225)을 가공하는 경우를 예로 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템(1)에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 입력부의 드릴링 가공 조건 입력 화면을 도시한 도면이다.
입력부(10)는 드릴링 가공 조건 입력 화면을 통해 개략적인 드릴링 가공 조건을 입력 받을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 드릴링 가공 조건은 정보 박스(11) 내의 홀의 개수(Number of hole), 블레이드의 개수(Number of Blade), 홀의 깊이(Hole depth), 핀홀의 깊이(Pinhole depth), 핀홀의 개수(Number of Pin hole) 및 급속이동속도(Rapid_Feedrate)와, 재질 박스(12) 내의 공구 재질(Tool material), 가공물 재질(Impeller material) 및 홀 직경(Hole Dia.)와, 몸체 박스(13) 및 커버 박스(14) 내의 절삭이동속도(Feedrate), 1회 최대 절삭 깊이(Depth of cut, Depth(Center)), Depth(Drill)), 가공 전 진입여유(Retract) 및 오프셋 거리(Offset) 등을 포함할 수 있다.
급속이동속도(Rapid_Feedrate)는 드릴링 공구가 절삭을 위해 특정 위치로 옮겨지는 이송속도를 의미하며, 1회 최대 절삭 깊이(Depth of cut, Depth(Center), Depth(Drill))는 드릴링 공구가 1회 진입으로 절삭 가공하는 최대 깊이를 의미하며, 오프셋 거리(Offset)는 드릴링 공구가 절삭을 위해 특정 위치로 옮겨질 때 가공물과 유지하는 거리의 최소값을 의미한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(100)와 커버(200)에 대한 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터는 미리 입력되어 정보 박스(11)의 하부에 표현될 수 있다.
또한 정보 박스(11) 내에 입력되는 홀의 개수(Number of hole), 블레이드의 개수(Number of Blade), 홀의 깊이(Hole depth), 핀홀의 깊이(Pinhole depth), 핀홀의 개수(Number of Pin hole)에 대한 입력값은 몸체(100)와 커버(200)에 대한 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터에 실시간으로 반영되어 정보 박스(11)의 하부에 표현될 수 있다. 따라서 사용자는 정보 박스(11) 내에 입력된 정보가 사용자의 의도에 맞는 가공 조건과 부합되는지 여부를 시각적으로 확인될 수 있다.
한편, 절삭 정보 제공부(20)는 입력부(10)를 통해 입력된 드릴링 가공 조건을 기초로 세부적인 절삭 정보를 제공한다.
예를 들면, 절삭 정보 제공부(20)는 입력부(10)를 통해 입력된 공구 재질(Tool material), 가공물 재질(Impeller material) 및 홀 직경(Hole Dia.)을 기초로 최적의 절삭 속도(m/min) 등을 제공할 수 있다.
이를 위해 절삭 정보 제공부(20)에는 입력된 공구 재질(Tool material), 가공물 재질(Impeller material) 및 드릴 직경에 따라 최적의 절삭 속도가 정리된 [표 1] 및 [표 2]와 같은 추천 절삭 조건에 대한 데이터베이스를 구비할 수 있다.
[표 1]은 HSS 드릴의 직경에 따른 강(steel), 주물(HB350), 알루미늄(AL)에 대한 추천 절삭 조건이고, [표 2]는 초경 드릴의 직경에 따른 강(steel), 주물(HB350), 알루미늄(AL)에 대한 추천 절삭 조건이다.
H
S
S
드
릴		 강(steel) 주물(HB350) 알루미늄(AL)
절삭속도 회전수
(rpm)		 이송속도 절삭속도 회전수
(rpm)		 이송속도 절삭속도 회전수
(rpm)		 이송속도
직경 회전당 분당 회전당 분당 회전당 분당
2 20 3180 0.04 127 23 3660 0.06 219 25 3980 0.06 238
3 24 2550 0.05 127 26 2760 0.08 220 30 3180 0.08 254
4 25 1990 0.06 119 28 2230 0.08 178 40 3180 0.10 318
5 25 1590 0.08 127 28 1780 0.10 178 50 3180 0.10 318
6 25 1330 0.10 133 28 1490 0.12 178 60 3180 0.12 381
7 25 1140 0.10 114 28 1270 0.14 177 65 2950 0.14 413
8 25 990 0.12 118 28 1110 0.16 177 70 2780 0.16 444
9 25 880 0.14 123 28 990 0.20 198 72 2540 0.18 457
10 25 790 0.16 126 28 890 0.24 213 75 2390 0.20 478
12 25 660 0.18 118 28 740 0.24 177 75 1990 0.20 398
14 25 570 0.2 114 28 640 0.26 166 78 1770 0.22 389
16 25 500 0.22 110 28 560 0.30 168 78 1550 0.24 372
18 25 440 0.24 105 28 500 0.34 170 78 1380 0.28 386
20 25 400 0.26 104 28 450 0.40 180 78 1240 0.32 396
22 25 360 0.28 100 28 410 0.40 164 78 1130 0.36 406
24 25 330 0.30 99 28 370 0.40 148 78 1030 0.40 412
26 25 310 0.30 93 28 340 0.40 136 78 950 0.40 380
28 25 280 0.30 84 28 318 0.40 127 78 890 0.40 356
30 25 270 0.30 81 28 300 0.40 120 78 830 0.40 332
35 25 230 0.30 69 28 250 0.40 100 78 710 0.40 284
40 25 200 0.30 60 28 220 0.40 88 78 620 0.40 248
45 25 180 0.30 54 28 200 0.40 80 78 550 0.40 220
50 25 160 0.30 48 28 180 0.40 72 78 500 0.40 200
초
경
드
릴		 강(steel) 주물(HB350) 알루미늄(AL)
절삭속도 회전수
(rpm)		 이송속도 절삭속도 회전수
(rpm)		 이송속도 절삭속도 회전수
(rpm)		 이송속도
직경 회전당 분당 회전당 분당 회전당 분당
4 28 2230 0.06 134 28 2230 0.06 134 180 14320 0.08 1146
5 30 1910 0.06 115 28 1780 0.08 142 200 12730 0.10 1273
6 32 1700 0.08 136 30 1590 0.08 127 200 10610 0.10 1061
7 34 1550 0.08 124 32 1460 0.10 146 250 11370 0.12 1364
8 36 1430 0.10 143 34 1350 0.10 135 250 9950 0.12 1194
9 40 1410 0.10 141 36 1270 0.12 152 250 8840 0.14 1238
10 40 1270 0.12 152 40 1270 0.15 191 300 9950 0.14 1337
12 44 1170 0.12 140 40 1060 0.15 159 300 7960 0.16 1274
14 44 1000 0.14 140 46 1050 0.18 189 300 6820 0.16 1091
16 48 950 0.14 133 50 990 0.18 178 300 5970 0.16 955
18 48 850 0.18 153 50 880 0.18 158 300 5310 0.16 850
20 50 800 0.20 160 50 800 0.20 160 300 4770 0.18 859
22 50 720 0.20 144 52 750 0.20 150 300 4340 0.18 781
24 50 660 0.22 145 52 690 0.24 166 300 3980 0.18 716
26 50 610 0.22 134 54 660 0.24 158 300 3670 0.20 734
사용자가 도 3에 도시된 입력부의 드릴링 가공 조건 입력 화면에서 재질 박스(12) 내의 Set 버튼을 클릭함에 의해, 절삭 정보 제공부(20)는 입력된 공구 재질(Tool material), 가공물 재질(Impeller material) 및 홀 직경(Hole Dia.)에 대응하는 드릴 직경에 부합하는 최적의 절삭속도를 제공한다.
절삭 정보 제공부(20)가 제공하는 세부적인 절삭 정보는 사용자가 참고적으로 이용할 수 있으며, 사용자의 경험상 다른 절삭 조건이 가공에 더욱 적합하다고 판단되는 경우에는 사용자가 직접 입력하도록 구성될 수도 있다.
한편, 몸체(100)에 형성되는 제1나사홀(124)은 센터드릴링(Center Drilling)과정과 드릴링(Drilling)과정을 통해 형성된다.
센터드릴링 과정은 곡면을 형성하는 쉬라우드면(123) 상에 드릴링 위치를 표시함과 동시에, 드릴링 과정에서 공구가 쉬라우드면(123)에서 미끄러지지 않고 정확한 위치에서 드릴링을 진행할 수 있도록 중심 구멍 자리를 형성하는 작업이다.
드릴링 과정은 제1나사홀(124)을 형성하기 위해 내측에 나사산이 형성될 홀을 형성하는 작업으로서, 센터드릴링 과정을 통해 형성된 중심 구멍 자리에 입력부(10)에 입력된 홀 직경(Hole Dia.)을 갖는 홀을 형성하는 작업이다.
센터드릴링과 드릴링의 드릴링 공구를 제어하는 방법은 유사하므로 공통으로 설명한다.
도 4는 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 쉬라우드면과 나사홀의 바닥면을 도시한 도면이고, 도 5는 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 몸체의 표면 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이며, 도 6은 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 몸체의 정지점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
몸체 박스(13) 내의 센터드릴링에 대한 CC data 버튼 또는 드릴링에 대한 CC data 버튼을 클릭하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 면 추출부(30)는 쉬라우드면(123) 면 중에서 드릴링 공구가 진입하는 표면(131)과 드릴링 공구에 의해 절삭되는 제1나사홀(124)의 바닥면(132)을 추출한다.
이후, 도 5에 도시된 바와 같이, CC 데이터 연산부(40)는 바닥면(132)의 중심점(142) 좌표를 연산하고, 중심점을 지나고 바닥면(132)에 대해 수직하는 수직축(143)을 연산하며, 수직축(143)과 표면(131)의 교점(141)을 연산한다.
교점(141)은 드릴링 공구의 첨단이 진입하는 좌표가 될 수 있다.
CC 데이터 연산부(40)는 바닥면(132)으로부터 수직축(143)을 연산하고, 수직축(143)과 표면(131)의 교점(141)을 연산하여 드릴링 공구가 진입하는 위치를 결정하므로, 쉬라우드면(123)의 표면(131)이 드릴링 공구에 의해 형성되는 홀(124)과 이루는 각도와 무관하게 드릴링 공구의 제어가 가능하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, CC 데이터 연산부(40)는 수직축(143)을 따라 교점(141)과 중심점(142) 사이에 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 정지점(144) 좌표를 연산할 수 있다.
정지점(144) 좌표는 교점(141)으로부터 중심점(142)을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 연산될 수도 있고, 중심점(142)으로부터 교점(141)을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 연산될 수 있다.
높이에 비해 폭이 좁은 형상을 갖는 블레이드(120)의 쉬라우드면(123)에 홀을 가공하는 경우, 가공 시에 발생하는 작은 오차에도 드릴링 공구가 블레이드(120)의 측면을 뚫고 나갈 수 있고 가공 중에 발생하는 칩 등으로 인해 공구가 파손될 수 있으므로, 적어도 하나의 정지점(144)을 설정하여, 드릴링 공구가 1회 진입 시에 정지점(144)까지만 절삭한 이후 후퇴하였다가 재진입하여 다음 정지점(144) 또는 중심점(142)까지 절삭하는 과정을 반복하여 가공 안정성을 확보하고 불량 가공품 발생을 최소화할 수 있다.
이후, CL 데이터 연산부(50)는 상호 이격된 중심점(142) 좌표와 교점(141) 좌표를 기초로 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)를 연산한다.
중심점(142)의 좌표가 P1(X1, Y1, Z1)이고, 교점(142)의 좌표가 P2(X2, Y2, Z2)라고 할 때, 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)는
Figure 112013065821550-pat00001
또는 (X1-X2, Y1- Y2, Z1- Z2)로 연산되거나,
Figure 112013065821550-pat00002
또는
Figure 112013065821550-pat00003
의 단위 벡터로 연산될 수 있다.
즉, 사용자가 도 3에 도시된 입력부(10)의 드릴링 가공 조건 입력 화면에서 몸체 박스(13) 내의 CC data 버튼을 클릭함에 의해, 중심점(142), 교점(141), 정지점(144)의 좌표 및 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)가 연산될 수 있다.
연산 결과는 사용자에게 표시되도록 구성될 수 있다.
이후, 사용자가 몸체 박스(13) 내의 센터 드릴링에 대한 Output 버튼 또는 드릴링에 대한 Output 버튼을 클릭하면, CC 데이터 연산부(40) 및 CL 데이터 연산부(50)에 의해 연산된 중심점(142), 교점(141), 정지점(144)의 좌표 및 드릴링 공구의 자세 벡터에 대한 결과가 포함된 APT source가 생성된다.
APT source는 후처리부(60)로 제공되는 데이터이며, 후처리부(60)는 APT source를 이용해 이를 실질적으로 드릴링 공구를 제어하는 제어부(70)가 인식하는 NC 데이터로 변환할 수 있다. 제어부(70)는 드릴링 공구가 장착된 가공기를 제어하는 구성요소이다.
상술한 구성에 의해, 드릴링 공구는 CL 데이터 연산부(50)에 의해 연산된 자세 벡터를 유지하며, 드릴링 공구의 첨단을 CC 데이터 연산부(40)가 연산한 교점(141)의 좌표에 대응시켜 절삭을 시작하고, 드릴링 공구의 첨단이 정지점(144)의 좌표에 도달한 경우에는 절삭을 중단한 후 후퇴하였다가 다시 자세 벡터를 유지한 채 절삭을 중단하였던 정지점(144)으로부터 다음 정지점 또는 중심점(142)까지 절삭하는 과정을 반복하여 홀을 형성할 수 있다.
드릴링 공구에 의해 쉬라우드면(123)에 형성된 제1나사홀(124)은 이후에 내측에 나사산이 형성될 수 있다.
한편, 몸체(100)에 형성되는 제1핀홀(125)은 센터드릴링 과정, 드릴링 과정 및 엔드밀링 과정을 통해 형성될 수 있다. 제1핀홀(125)의 센터드릴링 과정과 드릴링 과정은 상술한 제1나사홀(124)의 형성 과정과 유사하므로 설명을 생략한다.
제1핀홀(125)은 제1나사홀(124)과 달리 나사가 삽입되지 않고 핀이 삽입될 수 있으며, 이를 위해 제1핀홀(125)의 직경을 정밀하게 가공할 필요가 있다. 이를 위해 드릴링 과정 이후에 엔드밀링 과정이 추가될 수 있다. 제1핀홀(125)에 대한 엔드밀링은 드릴링과는 별도의 작업으로 진행될 수 있다.
이하에서는 커버(200)에 형성되는 관통홀(224) 및 제2핀홀(225)을 가공하기 위한 드릴링 공구의 제어에 대해 설명한다.
도 7은 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 커버의 상부면을 도시한 도면이고, 도 8은 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 커버의 하부면을 도시한 도면이고, 도 9는 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 커버의 제1영역 및 제2영역의 중심점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이며, 도 10은 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 커버의 정지점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
커버(200)에 형성되는 관통홀(224)은 제2나사홀(224a)과 수용홈(224b)을 포함하며(도 11 참고), 제2나사홀(224a)은 센터드릴링(Center Drilling) 과정과 드릴링(Drilling) 과정을 통해 형성될 수 있고, 수용홈(224b)은 카운터보링(Counter Boring) 과정을 통해 형성될 수 있다.
몸체(100)의 제1나사홀(124) 형성 과정과 유사하게, 센터드릴링 과정은 곡면을 형성하는 커버(200)의 외측면 상에 드릴링 위치를 표시함과 동시에 드릴링 과정에서 공구가 커버(200)의 외측면에서 미끄러지지 않고 정확한 위치에서 드릴링을 진행할 수 있도록 중심 구멍 자리를 형성하는 작업이다.
드릴링 과정은 제2나사홀(224a)을 형성하기 위해 내측에 나사산이 형성될 홀을 형성하는 작업으로서, 센터드릴링 과정을 통해 형성된 중심 구멍 자리에 입력부(10)에 입력된 홀 직경(Hole Dia.)을 갖는 홀을 형성하는 작업이다.
카운터보링(Counter Boring) 과정은 제2나사홀(224a)로 삽입되는 나사의 머리 부분이 커버(200) 내측으로 함입되도록 제2나사홀(224a)과 단차를 이루는 수용홈(224b)을 형성하는 작업이다.
센터드릴링 및 드릴링의 드릴링 공구를 제어하는 방법은 유사하므로 공통으로 설명한다.
커버 박스(14) 내의 센터드릴링에 대한 CC data 버튼 및 드릴링에 대한 CC data 버튼을 클릭하면, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 면 추출부(30)는 커버(200)의 상부면(211)과 하부면(212)을 추출한다.
전술한 정보 박스(11) 내에 입력된 홀의 개수 및 블레이드의 개수에 대한 정보에 의해 커버(200)에 대한 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터에는 제2나사홀(224a)에 대한 정보가 포함되어 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, CC 데이터 연산부(40)는 제2나사홀(224a)이 상부면(211)에 형성하는 제1영역(231)의 중심점(241)의 좌표와 제2나사홀(224a)이 하부면(212)에 형성하는 제2영역(232)의 중심점(242)의 좌표를 연산할 수 있다.
또는 몸체(100)에 제1나사홀(124)을 형성하며 연산한 수직축(143)의 연장선과 상부면(211)의 교점을 제1영역(231)의 중심점(241)으로 연산하고, 수직축(143)의 연장선과 하부면(212)의 교점을 제2영역(232)의 중심점(242)의 좌표로 연산할 수도 있다.
제1영역(231)의 중심점(241)은 드릴링 공구의 첨단이 진입하는 좌표가 될 수 있다.
상기와 같은 방법을 통해 드릴링 공구가 진입하는 위치를 결정하므로, 커버(200)의 상부면(211)이 드릴링 공구에 의해 형성되는 홀(224a)과 이루는 각도와 무관하게 드릴링 공구의 제어가 가능하다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, CC 데이터 연산부(40)는 제1영역(231)의 중심점(241)과 제2영역(232)의 중심점(242) 사이에 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 정지점(244) 좌표를 연산할 수 있다.
정지점(244) 좌표는 제1영역(231)의 중심점(241)으로부터 제2영역(232)의 중심점(242)을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 연산될 수도 있고, 제2영역(232)의 중심점(242)으로부터 제1영역(231)의 중심점(241)을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 연산될 수 있다.
이는 가공 시 발생할 수 있는 작은 오차에 의해 제2나사홀(224a)의 각도가 설계 의도와 다르게 형성되는 것을 방지하고, 가공 중에 발생하는 칩 등으로 인해 공구가 파손되는 것을 방지하기 위해, 드릴링 공구가 1회 진입 시에 정지점(144)까지만 절삭한 이후 후퇴하였다가 재진입하여 다음 정지점(244) 또는 제2영역(232)의 중심점(242)까지 절삭하는 과정을 반복하여 가공의 안정성을 확보하고 불량 가공품 발생을 최소화하기 위함이다.
이후, CL 데이터 연산부(50)는 제1영역(231)의 중심점(241) 좌표와 제2영역(232)의 중심점(242) 좌표를 기초로 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)를 연산한다.
제2영역(232)의 중심점(242) 좌표가 P1(X1, Y1, Z1)이고, 제1영역(231)의 중심점(241) 좌표가 P2(X2, Y2, Z2)라고 할 때, 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)는
Figure 112013065821550-pat00004
또는 (X1-X2, Y1- Y2, Z1- Z2)로 연산되거나,
Figure 112013065821550-pat00005
또는
Figure 112013065821550-pat00006
의 단위 벡터로 연산될 수 있다.
즉, 사용자가 도 3에 도시된 입력부(10)의 드릴링 가공 조건 입력 화면에서 커버 박스(14) 내의 CC data 버튼을 클릭함에 의해, 제1영역(231)의 중심점(241), 제2영역(232)의 중심점(242), 정지점(244)의 좌표 및 드릴링 공구의 자세 벡터가 연산될 수 있다. 연산 결과는 사용자에게 표시될 수도 있다.
이후, 사용자가 커버 박스(14) 내의 센터드릴링에 대한 Output 버튼 또는 드릴링에 대한 Output 버튼을 클릭하면, CC 데이터 연산부(40) 및 CL 데이터 연산부(50)에 의해 연산된 제1영역(231)의 중심점(241), 제2영역(232)의 중심점(242), 정지점(244)의 좌표 및 드릴링 공구의 자세 벡터에 대한 결과가 포함된 APT source가 생성된다.
APT source는 후처리부(60)로 제공되어 드릴링 공구를 제어하는 제어부(70)가 인식하는 NC(Numerical Control) 데이터로 변환된다.
상술한 구성에 의해, 드릴링 공구는 CL 데이터 연산부(50)에 의해 연산된 자세 벡터를 유지하며, 드릴링 공구의 첨단을 CC 데이터 연산부(40)가 연산한 제1영역(231)의 중심점(241)의 좌표에 대응시켜 절삭을 시작하고, 드릴링 공구의 첨단이 정지점(244)의 좌표에 도달한 경우에는 절삭을 중단한 후 후퇴하였다가 다시 자세 벡터를 유지한 채 절삭을 중단하였던 정지점(244)으로부터 다음 정지점(244) 또는 제2영역(232)의 중심점(242)까지 절삭하는 과정을 반복하여 제2나사홀(224a)을 형성할 수 있다.
드릴링 공구에 의해 커버(200)에 형성된 제2나사홀(224a)은 이후에 내측에 나사산이 형성될 수 있다.
한편, 커버(200)에 형성되는 제2핀홀(225)은 센터드릴링 과정, 드릴링 과정 및 엔드밀링 과정을 통해 형성될 수 있다. 제2핀홀(225)의 센터드릴링 과정, 드릴링 과정 및 엔드밀링 과정은 상술한 제1나사홀(124) 및 제2나사홀(224a)의 형성 과정과 유사하므로 설명을 생략한다.
이하에서는 카운터보링에 대한 드릴링 공구의 제어에 대해 설명한다.
도 11은 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 면 추출부에 의해 추출된 커버의 상부면과 수용홈의 바닥면을 도시한 도면이고, 도 12는 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 상부면의 표면 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이며, 도 13은 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템의 CC 데이터 연산부에 의해 수용홈의 정지점 좌표가 연산되는 과정을 도시한 도면이다.
커버 박스(14) 내의 카운터보링에 대한 CC data 버튼을 클릭하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 면 추출부(30)는 드릴링 공구가 진입하는 표면인 커버(200)의 상부면(211)과 드릴링 공구에 의해 절삭되는 수용홈(224b)의 바닥면(252)을 추출한다.
이후, 도 12에 도시된 바와 같이, CC 데이터 연산부(40)는 바닥면(252)의 중심점(262) 좌표를 연산하고, 중심점(262)을 지나고 바닥면(252)에 대해 수직하는 수직축(263)을 연산하며, 수직축(263)과 상부면(211)의 교점(261)을 연산할 수 있다. 교점(261)은 드릴링 공구의 첨단이 진입하는 좌표가 될 수 있다.
CC 데이터 연산부(40)는 바닥면(252)으로부터 수직축(263)을 연산하고, 수직축(263)과 상부면(211)의 교점(261)을 연산하여 드릴링 공구가 진입하는 위치를 결정하므로, 상부면(211)이 드릴링 공구에 의해 형성되는 수용홈(224b)과 이루는 각도와 무관하게 드릴링 공구의 제어가 가능하다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, CC 데이터 연산부(40)는 수직축(263)을 따라 교점(261)과 중심점(262) 사이에 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 정지점(264) 좌표를 연산할 수 있다.
정지점(264) 좌표는 교점(261)으로부터 중심점(262)을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 연산될 수도 있고, 중심점(262)으로부터 교점(261)을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 연산될 수 있다.
드릴링 공구는 1회 진입 시에 정지점(264)까지만 절삭한 이후 후퇴하였다가 재진입하여 다음 정지점(264) 또는 중심점(262)까지 절삭하는 과정을 반복하여 가공의 안정성을 확보하고 불량 가공품 발생을 최소화할 수 있다.
이후, CL 데이터 연산부(50)는 중심점(262) 좌표와 교점(261) 좌표를 기초로 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)를 연산한다.
중심점(262)의 좌표가 P1(X1, Y1, Z1)이고, 교점(261)의 좌표가 P2(X2, Y2, Z2)라고 할 때, 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)는
Figure 112013065821550-pat00007
또는 (X1-X2, Y1- Y2, Z1- Z2)로 연산되거나,
Figure 112013065821550-pat00008
또는
Figure 112013065821550-pat00009
의 단위 벡터로 연산될 수 있다.
이후, 사용자가 커버 박스(14) 내의 카운터보링 대한 Output 버튼을 클릭하면, CC 데이터 연산부(40) 및 CL 데이터 연산부(50)에 의해 연산된 중심점(262), 교점(261), 정지점(264)의 좌표 및 드릴링 공구의 자세 벡터에 대한 결과가 포함된 APT source가 생성된다.
APT source는 후처리부(60)로 제공되어 드릴링 공구를 제어하는 제어부(70)가 인식하는 NC 데이터로 변환된다.
상술한 구성에 의해, 드릴링 공구는 CL 데이터 연산부(50)에 의해 연산된 자세 벡터를 유지하며, 드릴링 공구의 첨단을 CC 데이터 연산부(40)가 연산한 교점(261)의 좌표에 대응시켜 절삭을 시작하고, 드릴링 공구의 첨단이 정지점(264)의 좌표에 도달한 경우에는 절삭을 중단한 후 후퇴하였다가 다시 자세 벡터를 유지한 채 절삭을 중단하였던 정지점(264)으로부터 다음 정지점(264) 또는 중심점(262)까지 절삭하는 과정을 반복하여 수용홈(224b)을 형성할 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템(1)을 이용해, 밀폐형 임펠러(1000)를 구성하는 몸체(100)의 블레이드(120)의 쉬라우드면(123)에 제1나사홀(124)과 제1핀홀(125)을 형성하는 과정과, 밀폐형 임펠러(1000)를 구성하는 커버(200)에 관통홀(224)과 제2핀홀(225)를 형성하는 과정에 대해 설명하였다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템을 이용한 드릴링 공구 제어 방법에 대해 설명한다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 방법은, 드릴링 가공 조건 입력 단계(S10), 세부 절삭 정보 제공 단계(S20), 드릴링 면 추출 단계(S30), 중심점 좌표 연산 단계(S40), 정지점 좌표 연산 단계(S50), 공구 자세 벡터 연산 단계(S60), 후처리 단계(S70) 및 공구 제어 단계(S80)를 포함한다.
드릴링 가공 조건 입력 단계(S10)에서는 드릴링 가공을 통해 형성되는 홀의 위치, 홀의 개수, 홀의 깊이, 홀의 직경, 1회 최대 절삭 깊이 등을 포함하는 드릴링 가공 조건을 드릴링 공구 제어 시스템(1)의 입력부(10)에 입력한다.
드릴링 가공 조건은 드릴링 공구의 급속이동속도, 절삭이동속도, 가공 전 진입여유, 오프셋 거리, 공구 재질, 가공물 재질 등을 더 포함할 수 있다.
몸체(100)와 커버(200)를 포함하는 밀폐형 임펠러(1000)에 드릴링 가공을 하는 경우에는, 드릴링 가공 조건에 몸체(100)의 블레이드 개수, 핀홀의 위치, 핀홀의 개수, 핀홀의 깊이 등에 대한 정보가 더 포함될 수 있다.
입력부(10)는 드릴링 가공 조건을 입력할 수 있는 입력 화면을 제공할 수 있으며, 가공물에 대한 모델링 데이터를 입력 화면에 표시하고, 입력되는 드릴링 가공 조건을 모델링 데이터에 실시간으로 반영하여 입력된 정보가 사용자의 의도에 맞는 가공 조건과 부합되는지 여부를 시각적으로 표현할 수 있다(도 3 참고).
세부 절삭 정보 제공 단계(S20)에서는 드릴링 가공 조건 입력 단계(S10)에서 입력된 드릴링 가공 조건을 기초로 최적화된 세부 절삭 정보를 제공한다.
예를 들면, 홀의 직경, 공구 재질 및 가공물 재질을 기초로 최적의 절삭 속도를 제공할 수 있다.
이를 위해 입력부(10)와 연계된 절삭 정보 제공부(20)는 공구 재질(Tool material), 가공물 재질(Impeller material) 및 드릴 직경에 따라 최적의 절삭 속도가 정리된 데이터베이스를 구비할 수 있다(표 1 및 표 2 참고).
드릴링 면 추출 단계(S30)에서는 면 추출부(30)가 드릴링 시작면과 드릴링 종료면을 추출한다.
가공물을 관통하는 경우에는, 드릴링 공구가 진입하는 면을 드릴링 시작면으로 추출하고, 드릴링 공구가 뚫고 나가는 면을 드릴링 종료면으로 추출할 수 있다. 가공물을 관통하지 않고 일정 깊이의 홀을 형성하는 경우에는, 드릴링 공구가 진입하는 면을 드릴링 시작면으로 추출하고, 홀의 바닥면을 드릴링 종료면으로 추출할 수 있다.
예를 들어, 몸체(100)와 커버(200)를 포함하는 밀폐형 임펠러(1000)에 드릴링 가공을 하는 경우에는, 전술한 봐와 같이, 몸체(100)에 형성되는 제1나사홀(124)과 같이 일정 깊이의 홀을 가공하는 경우에는 쉬라우드면(123)의 표면(131)을 드릴링 시작면으로 추출하고, 제1나사홀(124)의 바닥면(132)을 드릴링 종료점으로 추출할 수 있고(도 4 참고), 커버(200)에 형성되는 제2나사홀(224a)과 같이 커버(200)를 관통하는 경우에는 커버(200)의 상부면(211)을 드릴링 시작면으로 추출하고, 하부면(212)을 드릴링 종료면으로 추출할 수 있다(도 7 및 도 8 참고).
면 추출부(30)는 입력부(10)에 입력된 드릴링 가공 정보 중 홀의 위치, 홀의 개수, 홀의 깊이 등과 가공물 모델링 데이터를 기초로 드릴링 시작면과 드릴링 종료면을 추출한다.
중심점 좌표 연산 단계(S40)에서는, CC 데이터 연산부(40)가 드릴링 면 추출 단계(S30)에서 추출된 드릴링 시작면과 드릴링 종료면과 홀의 직경 등을 기초로 가공될 홀의 중심점 좌표를 연산한다.
예를 들어, 드릴링 종료면이 홀의 깊이 방향과 대략 수직을 이루는 경우에는, 전술한 쉬라우드면(123)에 제1나사홀(124)을 형성하는 경우와 유사하게, CC 데이터 연산부(40)는 드릴링 종료면의 중심점 좌표를 우선 연산한 후, 드릴링 종료면의 중심점을 지나며 드릴링 종료면에 수직한 수직축을 연산하고, 수직축과 드릴링 시작면의 교점을 연산하여, 해당 교점을 드릴링 시작면의 중심점 좌표로 연산할 수 있다(도 5 참고).
또는, 예를 들어, 드릴링 종료면이 홀의 깊이 방향과 수직 관계가 아닌 경우에는, 전술한 커버(200)에 제2나사홀(224)을 형성하는 경우와 유사하게, CC 데이터 연산부(40)는 모델링 데이터를 이용해 드릴링 시작면과 드릴링 종료면과 홀의 직경 등을 기초로 드릴링 시작면과 드릴링 종료면의 중심점을 각각 연산하거나, 홀의 깊이 방향과 대략 일치하는 수직축과 드릴링 시작면 및 드릴링 종료면의 교점으로부터 드릴링 시작면과 드릴링 종료면의 중심점을 각각 연산할 수 있다.
정지점 좌표 연산 단계(S50)에서는 CC 데이터 연산부(40)가 드릴링 가공 조건 입력 단계(S10)에서 입력된 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 드릴링 시작면과 드릴링 종료면의 중심점 사이에 적어도 하나의 정지점 좌표를 연산한다.
이를 위해 CC 데이터 연산부(40)는 드릴링 시작면의 중심점과 드릴링 종료면의 중심점을 연결하는 선분을 연산하고 해당 선분에 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 적어도 하나의 정지점 좌표를 연산할 수 있다.
이 경우, CC 데이터 연산부(40)는 드릴링 시작면의 중심점으로부터 드릴링 종료면의 중심점을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 정지점 좌표를 연산하거나, 드릴링 종료면의 중심점으로부터 드릴링 시작면의 중심점을 향해 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 정지점 좌표를 연산할 수 있다.
연산된 정지점 좌표는 드릴링 공구가 홀을 절삭 가공하는 과정에서 절삭 과정을 정지하는 지점이 될 수 있으며, 드릴링 공구는 정지점까지 절삭하고 후퇴한 후, 재진입하여 다음 정지점까지 절삭하는 과정을 반복하도록 제어될 수 있다.
공구 자세 벡터 연산 단계(S60)에서는 CL 데이터 연산부(50)가 드릴링 공구의 자세 벡터를 연산한다.
CL 데이터 연산부(50)는 중심점 좌표 연산 단계(S40)에서 연산된 드릴링 시작면의 중심점의 좌표와 드릴링 종료면의 중심점의 좌표를 기초로 공구의 자세 벡터(i, j, k)를 연산할 수 있다.
예를 들어, 드릴링 종료면의 중심점 좌표가 P1(X1, Y1, Z1)이고, 드릴링 시작면의 중심점 좌표가 P2(X2, Y2, Z2)라고 할 때, 드릴링 공구의 자세 벡터(i, j, k)는
Figure 112013065821550-pat00010
또는 (X1-X2, Y1- Y2, Z1- Z2)로 연산되거나,
Figure 112013065821550-pat00011
또는
Figure 112013065821550-pat00012
의 단위 벡터로 연산될 수 있다.
후처리 단계(S70)에서는 후처리부(60)가 CC 데이터 연산부(40)와 CL 데이터 연산부(50)가 연산한 결과를 드릴링 공구를 제어하는 제어부(70)가 인식하는 NC 데이터로 변환한다.
그리고 공구 제어 단계(S80)에서는 제어부(70)가 후처리 단계(S70)에서 변환된 NC 데이터를 기초로 드릴링 공구를 제어하며 입력부(10)에 입력된 바와 대응하는 홀을 가공물에 형성한다.
이상 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템과 이를 이용한 드릴링 공구 제어 방법은 사용자가 홀의 위치, 홀의 개수, 홀의 깊이 등에 대한 정보를 입력하면 자동적으로 홀이 형성되는 드릴링 면을 추출하고, 홀의 중심점 좌표를 연산하고, 이에 따른 드릴링 공구의 자세 벡터를 연산하여 드릴링 공구를 제어할 수 있다. 따라서 비숙련자도 복잡한 형상을 갖는 모델에 홀을 형성하는 드릴링 가공을 쉽게 할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 공구 제어 시스템과 이를 이용한 드릴링 공구 제어 방법은 홀의 바닥면의 중심점을 통과하며 바닥면에 수직한 수직축을 연산하고, 수직축과 드릴링 시작면의 교점을 연산하여, 해당 교점을 드릴링 시작면의 중심점 좌표로 연산하므로, 드릴링 시작면이 곡면으로 형성되거나, 홀이 드릴링 시작면에 수직하지 않은 경우에도 별도의 제어 명령이나 시행착오 없이 드릴링 가공을 쉽게 할 수 있다.
또한 드릴링 시작면과 드릴링 종료면의 중심점 사이에 정지점을 연산하고, 홀을 절삭 가공하는 과정에서 드릴링 공구가 정지점까지 절삭하고 후퇴한 후, 재진입하여 다음 정지점까지 절삭하는 과정을 반복하도록 제어될 수 있도록 하여, 높이에 비해 폭이 좁은 형상을 갖는 가공물에 홀을 가공하는 경우에 가공 시에 발생하는 작은 오차에 의해 드릴링 공구가 블레이드(120)의 측면을 뚫고 나가는 불량을 방지하고, 가공 중에 발생하는 칩 등으로 인해 공구가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한 사용자가 공구 재질, 가공물 재질, 홀 직경과 같은 기초적인 정보만을 입력하면 절삭 속도와 같은 세부 정보를 자동적으로 제공하여 비숙련자의 접근성을 향상할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 드릴링 공구 제어 시스템 100: 몸체
110: 허브 120: 블레이드
123: 쉬라우드면 124: 제1나사홀
125: 제1핀홀 131: 표면
132, 252: 바닥면 141, 261: 교점
142, 241, 242, 262: 중심점 143, 263: 수직축
144, 244, 264: 정지점 200: 커버
211: 상부면 212: 하부면
224: 관통홀 224a: 제2나사홀
224b: 수용홈 225: 제2핀홀
231: 제1영역 232: 제2영역
1000: 밀폐형 임펠러

Claims (10)

  1. 드릴링 가공 조건을 입력받는 입력부;
    드릴링 대상 가공물의 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터에서 드릴링 공구가 진입하는 표면 및 상기 드릴링 공구에 의해 절삭되는 홀의 바닥면을 추출하는 면 추출부;
    상기 바닥면의 중심점 좌표 및 상기 바닥면에 수직하며 상기 중심점을 통과하는 수직축과 상기 표면의 교점 좌표를 연산하는 좌표 데이터 연산부 및
    상기 중심점 좌표와 상기 교점 좌표를 이용해 상기 드릴링 공구의 자세 벡터를 연산하는 벡터 데이터 연산부를 포함하는 드릴링 공구 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드릴링 가공 조건은 상기 드릴링 공구의 1회 최대 절삭 깊이를 포함하고, 상기 좌표 데이터 연산부는 상기 중심점과 상기 교점 사이에 상기 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 적어도 하나의 정지점 좌표를 연산하는 드릴링 공구 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 좌표 데이터 연산부 및 상기 벡터 데이터 연산부의 연산 결과에 따라 상기 드릴링 공구를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 드릴링 공구의 자세를 상기 벡터 데이터 연산부가 연산한 상기 자세 벡터에 대응하도록 유지하고, 상기 교점부터 상기 중심점까지 상기 드릴링 공구를 전진시키며 상기 홀을 형성하되, 상기 정지점에서는 드릴링을 중지하고 상기 드릴링 공구를 후퇴시킨 후 다음 정지점 또는 상기 중심점까지 재전진시키며 상기 홀을 형성하도록 제어하는 드릴링 공구 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 드릴링 가공 조건은 상기 홀의 직경, 상기 드릴링 공구의 재질 및 상기 가공물의 재질을 포함하는 드릴링 공구 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 드릴링 가공 조건을 입력하는 단계;
    드릴링 대상 가공물의 형상 정보를 포함하는 모델링 데이터에서 드릴링 공구가 진입하는 표면을 추출하는 단계;
    상기 모델링 데이터에서 상기 드릴링 공구에 의해 절삭되는 홀의 바닥면을 추출하는 단계;
    상기 바닥면의 중심점 좌표를 연산하는 단계;
    상기 바닥면의 중심점을 통과하며 상기 바닥면에 수직하는 수직축을 연산하는 단계;
    상기 수직축과 상기 표면의 교점 좌표를 연산하는 단계 및
    상기 중심점 좌표와 상기 교점 좌표를 이용하여 상기 드릴링 공구의 자세 벡터를 연산하는 단계를 포함하는 드릴링 공구 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 드릴링 가공 조건은 상기 드릴링 공구의 1회 최대 절삭 깊이를 포함하고, 상기 중심점과 상기 교점 사이에 상기 1회 최대 절삭 깊이에 대응하는 간격으로 적어도 하나의 정지점 좌표를 연산하는 단계를 더 포함하는 드릴링 공구 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 드릴링 공구의 자세를 상기 자세 벡터에 대응하도록 유지하고, 상기 교점부터 상기 정지점까지 상기 드릴링 공구를 전진시키며 상기 홀의 일부를 형성한 후 상기 정지점에서는 드릴링을 중지하고, 상기 드릴링 공구를 후퇴시킨 후, 다음 정지점 또는 상기 중심점까지 재전진시키는 단계를 더 포함하는 드릴링 공구 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 드릴링 가공 조건은 상기 홀의 직경, 상기 드릴링 공구의 재질 및 상기 가공물의 재질을 포함하는 드릴링 공구 제어 방법.
  10. 삭제
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