KR19990045935A - 외장형고속/고정도가공제어시스템 - Google Patents

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KR19990045935A
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Abstract

개시된 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템은 수치제어 가공기에 고속/고정도 가공 제어시스템을 외장형으로 부착함으로써, 고속/고정도 가공을 수행할 수 있도록 한 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템에 관한 것이다.
본 발명은 사용자에 의해 CAD/CAM 등으로부터 생성된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건이 입력되는 데이터 입력부와; 데이터 입력부를 통해 입력된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건에 따라 가공 데이터를 연산하고, 통신 프로토콜에 따라 데이터 송수신이 가능하도록 하며, 수치제어 가공기의 외부단자에 장착하거나 휴대가 가능하도록 구성된 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와; 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와 송수신이 가능하도록 하는 통신용 버퍼와, 통신용 버퍼를 통한 상호 통신 프로토콜에 따라 정보를 송수신하여 입력된 정보를 연산한 후 절삭공구를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 제어부에서 출력된 제어신호에 따라 절삭공구를 구동시키는 모터구동부로 구성된 수치제어 가공기와; 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와 수치제어 가공기의 상태를 작업자가 손쉽게 확인할 수 있도록 표시하는 상태 표시부로 구성된다.
따라서, 본 발명은 수치제어 가공기를 고정밀, 고속형으로 가공이 되도록 하여 원가를 절감시키게 되었고, 수치제어 가공기의 제어 능력, 절삭공구 조건, 가공소재 특성, 평면 구간, 모서리 구간, 예리한 구간, 경사 구간, 공구 진입/퇴각 구간, 절삭량 및 부하량에 따라 속도제어가 가능하여 공구의 떨림 및 공구 파손을 방지하여 장비 및 공구의 수명을 연장시켜 품질이 상승되었으며, 자동속도 제어를 통해 무인 가공 및 야간 작업에서도 업무능률이 향상되고 생산성 향상, 납기단축, 사상 시간단축 등의 효과를 제공한다.

Description

외장형 고속/고정도 가공 제어시스템 {External type control system for high speed and precision machining}
본 발명은 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템에 관한 것이다.
보다 상세하게는 종래의 수치제어 가공기의 제어 능력, 절삭공구 조건, 가공소재 특성, 평면 구간, 모서리 구간, 예리한 구간, 경사 구간, 공구 진입/퇴각 구간, 절삭량 및 부하량에 따라 재산출된 수치를 다시 적용하여 절삭가공시 이송속도를 차등 적용한 고속/고정도 가공 제어시스템을 외장형으로 부착함으로써, 고속/고정도 가공을 수행할 수 있도록 한 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템에 관한 것이다.
현재 소정의 공작물을 가공/생산하는 생산공학 분야에서 기계 가공의 정밀도 및 생산성을 향상시키기 위한 자동화 기술과 지능형 생산 시스템이 급진적으로 발전되고 있다.
특히, 공작기계의 지능화는 수용자 욕구의 다양화, 제품의 짧아진 라이프 사이클(Life Cycle) 및 기능공의 감소에 대한 대처능력은 물론 제어 프로그램의 에러, 공구와 공작물의 특성 변환 및 비정상적인 운전 등을 비롯하여 각종 돌발적인 현상에 따른 적절한 동작을 수행하는 적응성의 향상을 위한 필수적인 요소이다.
또한, 공작기계의 지능화는 공작기계에 정보를 수집, 자기학습 및 경험의 축적이라는 기본 기능을 포함하여 숙련공의 노하우(Know-How)를 대치하는 것이다.
이와 같은 공작기계의 지능화를 위하여 공작물 가공 과정의 이상상태에 대한 모니터링 및 제어에 컴퓨터 시스템 및 센서를 사용하고 있다.
특히, 최근에는 금형가공에 있어서 저비용, 고효율의 생산 등이 요구됨에 따라 CNC(Computer Numerical Control) 및 NC(Numerical Control)용 공작기계의 고속가공 및 고품질 가공이 더욱 중요시되고 있다.
그러나, 현장에 설치된 수치제어 가공기는 대량생산 및 고효율, 고품질 면에서 능률이 저하되므로 고가의 고속가공기를 구입하여야 한다. 그러나 고속가공은 가능하나 절삭량 및 부하량을 사전에 판독이 어려워 절삭량이 많을 경우는 고속가공이 불가능하다. 따라서 고속/고정도로 가공할 수 없는 수치제어 가공기는 폐품이 되어 가고 있는 것이 현재의 추세이다.
도 1은 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 수치제어 가공기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 수치제어 가공기는 사용자가 요구하는 가공 프로그램이 입력되는 프로그램 입력단(10)과, 프로그램 입력단(10)을 통해 입력된 가공 프로그램을 해석하고 지시된 좌표 및 속도를 산출하여 제어하는 제어부(20)와, 제어부(20)에서 출력된 정보에 의해 공구를 일정한 피드(Feed ; 속도)로 이송시키는 모터구동부(30)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 수치제어 가공기의 제어 공정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 프로그램 입력부(21)를 통하여 가공할 프로그램이 수치로 입력된다. 입력된 수치는 가공 프로그램 해석부(22)로 입력되어 지시된 프로그램을 먼저 판독하여 프로그램을 해석한다.
이제 프로그램의 해석이 완료되면 좌표 산출부(23)에서는 주어진 좌표값에 따라 좌표를 산출하고, 좌표가 산출되면 속도 산출부(24)에 의해서 작업자가 지정한 이동속도에 따라 속도를 산출한다.
이와 같은 처리과정을 단계별로 거치면서 연산된 데이터는 모터구동부(30)의 이송축의 모터로 데이터가 전송되어 절삭가공을 수행하였다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 수치제어 가공기는 절삭가공을 수행할 때 일정한 피드로 이송되기 때문에 고속으로 이송할 경우 곡면 및 곡선구간, 경사 및 가파른 구간, 모서리 및 예리한 구간에서는 정밀한 가공이 어려워 제품의 품질 및 정밀성이 저하되는 문제점이 있었다.
즉, 종래 수치제어 가공기로 곡면 및 곡선구간, 경사 및 가파른 구간, 모서리 및 예리한 구간을 가공한 가공상태를 각각 나타낸 도 3을 보면, 그 문제점이 여실히 드러나게 된다. 여기서, A면은 가공자가 요구하는 제품의 가공면을 나타낸 것이고, A'면은 종래의 수치제어 가공기가 실제로 가공한 면을 나타낸 것이다.
우선 도 3a에서와 같이 종래 수치제어 가공기로 고속으로 곡면 및 곡선구간을 가공하면, 종래 수치제어장치 및 모터구동부가 수치연산 속도가 데이터 미소 점군 처리에 미치지 못하여 지령한 이송속도보다 실제로 이송속도가 늦다.
따라서 미소 점군을 처리하지 못한 상태에서 다음 점군으로 이동하게 되어 미삭과 과삭이 발생하므로 고속가공이 불가능하여 수치제어장치 및 모터구동부가 정확하게 처리할 수 있는 속도로 가공할 수밖에 없다. 다시 말해서 근사 가공치로 처리되어 가공면이 정밀도 있는 매끄러운 곡면 및 곡선을 갖지 못하게 되는 것이다.
또한 도 3b에서와 같이 수치제어 가공기로 고속으로 경사 및 가파른 구간을 가공하면, 공구의 접촉면적이 많고, 절삭방향이 수직으로 이송함에 따라 공구의 중심으로 갈수록 회전수가 적어 고속으로 가공하면 절삭량 및 공구 회전수 대비 절삭조건이 맞지 않고, 측벽이나 접촉면적에 의해 한 쪽으로 쏠리게 되어 공구가 떨리면서 많은 부하가 발생한다. 이로 인하여 공구 떨림, 공구 파손, 미삭 또는 과삭 현상이 발생하여 근본적으로 고속가공이 불가능하여 정밀도 있는 매끄러운 경사구간을 갖지 못하게 된다.
그리고 도 3c에서와 같이 수치제어 가공기로 고속으로 모서리 및 예리한 구간을 가공하면, 이전 공구직경보다 현재 공구직경이 작을 경우 접촉면적(일반 면적의 2배이상)이 많은 구간은 파손 및 떨림과 과삭/미삭현상이 발생한다.
마찬가지로 도 3d에서와 같이 가공방향이 급변화 구간은 고속으로 가공하면 가공방향이 급격히 변함에 따라 가공기의 관성이 발생하여 지령한 위치를 벗어나 과삭/미삭 현상이 일어나므로 매끄럽고 정확한 형상을 갖지 못하게 된다.
이와 같이 도 3을 살펴볼 때 종래 기술에 따른 수치제어 가공기는 각 구간별로 자동속도제어 기능이 없기 때문에 고속으로 가공할 경우 수치제어 가공기의 제어능력, 기계 관성, 절삭량, 절삭공구 특성, 가공소재 특성 등의 영향으로 인하여 곡면 및 곡선구간, 경사 및 가파른 구간, 모서리 및 예리한 구간의 정밀 가공이 어려운 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 종래의 수치제어 가공기의 제어능력, 절삭공구 조건, 가공소재 특성, 절삭량 및 절삭되는 부하량에 따라 재산출된 수치를 다시 적용하여 수치제어 가공기의 절삭 이송 속도를 각 구간에 알맞게 차등 적용한 고속/고정도 가공 제어시스템을 외장형으로 부착함으로써, 종래의 저속 가공을 고속 가공이 가능하도록 할뿐만 아니라 고정밀, 가공장비 보호, 잘삭공구 수명 연장, 무인 가공, 원가절감, 납기단축, 생산성 향상 등의 효과를 갖도록 하는 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수치제어 가공기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 종래 기술에 따른 수치제어 가공기의 제어부의 제어 처리과정을 나타낸 블록도,
도 3a는 종래 기술에 따른 수치제어 가공기로 고속으로 가공했을 때 곡면 및 곡선구간을 가공한 가공상태를 나타낸 도면,
도 3b는 종래 기술에 따른 수치제어 가공기로 고속으로 가공했을 때 경사 및 가파른 구간을 가공한 가공상태를 나타낸 도면,
도 3c는 종래 기술에 따른 수치제어 가공기로 고속으로 가공했을 때 모서리 및 예리한 구간을 가공한 가공상태를 나타낸 도면,
도 3d는 종래 기술에 따른 수치제어 가공기로 고속으로 가공했을 때 가공방향이 급변화 구간을 가공한 가공상태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 5는 도 4의 수치제어 가공기와 고속/고정도 가공 제어시스템의 구성을 상세하게 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도 가공 제어기의 제어 처리과정을 나타낸 블록도,
도 7은 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도 가공 제어기의 제어방법의 흐름을 상세하게 나타낸 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 데이터 입력부 200 : 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부
210 : 제 1 프로그램 입력단 220 : RAM
230 : 제 1 메모리 240 : 중앙연산장치
241 : 프로그램 입력부 242 : 좌표값 해석부
243 : 형상인식 해석부 244 : 제어능력 해석부
245 : 절삭공구 해석부 246 : 가공소재 해석부
247 : 절삭량 해석부 248 : 부하량 산출부
250 : 제 2 메모리 260 : 통신용 버퍼
300 : 수치제어 가공기 310 : 통신용 버퍼
320 : 제어부 330 : 제 2 프로그램 입력단
340 : 모터구동부 400 : 상태 표시부
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템은 사용자에 의해 CAD/CAM 등으로부터 생성된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건이 입력되는 데이터 입력부와; 데이터 입력부를 통해 입력된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건에 따라 가공 데이터를 연산하고, 통신 프로토콜에 따라 데이터 송수신이 가능하도록 하며, 수치제어 가공기의 외부단자에 장착하거나 휴대가 가능하도록 구성된 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와; 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와 송수신이 가능하도록 하는 통신용 버퍼와, 통신용 버퍼를 통한 상호 통신 프로토콜에 따라 정보를 송수신하여 입력된 정보를 연산한 후 절삭공구를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 제어부에서 출력된 제어신호에 따라 절삭공구를 구동시키는 모터구동부로 구성된 수치제어 가공기와; 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와 수치제어 가공기의 상태를 작업자가 손쉽게 확인할 수 있도록 표시하는 상태 표시부로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도 가공 제어방법은 사용자의 가공조건 및 선택된 가공 프로그램이 입력되는지를 판단하여 입력이 완료되면 중앙연산장치로 전송하고 입력이 완료되지 않으면 다시 조건을 입력하는 제 1 단계와; 제 1 단계를 통해 입력된 정보를 고속/고정도 가공 제어 프로그램에 의해 가공 프로그램의 3차원 좌표값 해석, 형상인식 해석, 수치제어 가공기의 제어능력 해석, 절삭공구 해석, 가공소재 해석, 절삭량 해석, 부하량 해석 기능을 수행하는 제 2 단계와; 제 2 단계를 통해 해석 및 연산된 결과를 통신용 버퍼로 전송하고, 전송된 정보를 수치제어 가공기의 통신용 버퍼로 전송되어 상호간에 정보를 송수신하는 제 3 단계와; 통신용 버퍼에서 입력된 정보를 해석 및 연산하여 모터를 구동시키고, 주어진 프로그램에 따라 가공소재를 절삭하는 제 4 단계와; 제 4 단계를 통한 절삭이 완료되면 프로그램 가공이 완료되었는지를 판단하여 가공이 완료되지 않으면 제 2 단계 이후를 반복 수행하는 제 5 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 5는 도 4의 수치제어 가공기와 고속/고정도 가공 제어시스템의 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 데이터 입력부(100)는 가공기를 사용하는 사용자에 의해 CAD/CAM 등으로부터 생성된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건의 수치제어 가공기 능력(제어부의 제어능력, 가공기 구동능력), 절삭공구 조건(공구직경, 공구날 거리, 공구 재질), 가공제품 재질(재질경도, 재질입자 조직), 최대 이송속도, 최소 이송속도, 공구 진입/퇴각 이송속도, 공구 진입/퇴각 안전거리 등을 파라미터 변수로 입력되는 부분이다. 또한 사용자 가공조건을 미리 물리적으로 기록하여 가공 표준화를 설정함으로써 수치제어 가공기 정보, 절삭공구 정보, 가공소재 정보 등을 수집 및 자기학습, 경험축적, 숙련공의 노하우(Know-How)를 대치하여 초보자도 고속/고정도 가공이 가능하도록 한다.
고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)는 데이터 입력부(100)를 통해 입력된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건과 후술되는 수치제어 가공기(300)로부터 인가되는 가공 상태에 따라 가공 프로그램을 정밀하게 해석 및 연산하고, 수치제어 가공기(300)의 통신용 버퍼(310)와 접속되어 통신 프로토콜로 데이터가 송수신이 가능하도록 하며, 수치제어 가공기(300)의 외부단자에 장착하거나 휴대가 가능하도록 구성된다.
이 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)는 사용자가 요구하는 가공 조건 및 복수개의 프로그램 중에 요구하는 가공 프로그램이 선택되어 입력되는 제 1 프로그램 입력단(210)과, 입력된 정보를 연산하기 위하여 정보를 읽어내는 RAM(220)과, RAM(220)에서 읽은 정보를 저장하고 중앙연산장치(240)로 정보를 출력하는 제 1 메모리(230)와, 제 1 메모리(230)에서 읽은 정보에 따라서 가공 프로그램 및 3차원 좌표값 해석, 형상인식 해석, 수치제어 가공기의 제어능력 해석, 절삭공구 조건 해석, 가공제품 재질 해석, 절삭량 해석, 부하량 해석 기능을 수행하는 중앙연산장치(240)와, 중앙연산장치(240)에 의한 해석 및 연산 결과를 저장하는 제 2 메모리(250)와, 후술되는 수치제어 가공기(300)의 통신용 버퍼(310)와 접속되고, 수치제어 가공기의 통신용 버퍼(310)와 통신용 프로토콜을 맞추기 위한 버퍼기능을갖는 통신용 버퍼(260)로 구성된다.
수치제어 가공기(300)는 고속/고정도 가공 제어 콘트롤러부(200)와 접속되어 통신 프로토콜로 송수신이 가능하도록 하는 통신용 버퍼(310)와, 통신용 버퍼(310)를 통해 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)의 통신용 버퍼(260)에서 입력된 정보와 후술되는 제 2 프로그램 입력단(330)에서 입력된 정보를 연산한 후 절삭공구를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(320)에서 출력된 제어신호에 따라 절삭공구를 구동시키는 모터구동부(340)로 구성되어 있다.
이때 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)에 의해 제어되는 수치제어 가공기(300)는 하나 이상 구성될 수 있다.
상태 표시부(400)는 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)와 수치제어 가공기(300)의 작동 상태를 작업자가 손쉽게 확인할 수 있도록 가공 프로그램과 가공경로를 그래픽 및 문자로 디스플이하고 가공 프로그램명, 가공 프로그램 크기, 가공 프로그램 진행율, 가공 시작시각, 가공 종료시각, 가공 프로그램 진행시간, 가공 예상시간, 데이터 송수신 상태, 가공기 구동상태, 가공기 작동상태를 동영상으로 디스플레이하고 모든 작동상태를 물리적으로 기록하여 제품가공시간 분석, 가공기 작업시간 분석, 작업효율 분석, 원가 분석 등을 한다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도 가공 시스템의 작용을 도 6과 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 외장형 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)의 중앙연산장치(240)의 상세한 처리과정을 나타낸 도 6을 설명하면, 프로그램입력부(241)를 통하여 입력된 가공 프로그램은 동작명령 코드와 이송 좌표의 X축, Y축, Z축 및 주축 회전수 절삭 이송속도 등의 명령코드 및 수치로 입력된다. 또한, 가공조건은 수치제어 능력 및 가공기 특성, 절삭공구, 가공소재, 절삭량, 주축회전수 등을 고려하여 파라미터 변수 및 절삭 이송속도 값 등이 입력된다.
프로그램 입력부(241)에 입력된 수치는 좌표값 해석부(242)로 입력되고, 이 처리과정에서는 입력된 가공 프로그램에서 동작명령 코드와 이송 좌표의 X축, Y축, Z축 및 주축 회전수 절삭 이송속도 등을 판독하여 가공 프로그램을 해석한다.
이와 같은 가공 프로그램의 해석이 완료되면 형상인식 해석부(243)에서는 판독된 이송좌표 값을 포인트로 인식하여 포인트1, 포인트2, 포인트3, 포인트4등을 연결하여 수학적인 곡선으로 연산하여 가공형상을 인식하고 고차곡선으로 정형화시킨다.
정형화된 고차곡선 수치는 가공기 해석부(244)에 의해서 기계의 정밀도, 노후상태 및 제어부의 처리능력을 해석하여 각기 다른 가공기에 알맞은 속도를 산출한다. 즉, 같은 곡률값이라도 하더라도 가공기의 성능에 따라 가공 속도가 달리 산출된다.
가공기 해석부(244)에서 산출된 속도 지시값은 절삭 공구 해석부(245)에서 절삭 공구의 직경, 길이 및 재질 등을 해석하며, 가공소재 해석부(246)에서 소재의 경도, 조직, 재질특성 등을 해석하고, 절삭량 해석부(247)에서 절삭량, 절삭방향, 주축회전수 등을 해석한 후 각 해석부에서 해석결과를 고려하여 부하량 산출부(248)에서 부하량을 연산하여 부하량 결과치에 따라 가공 속도를 재산출하고, 또한 고속가공에서 저속가공으로 감속 및 저속가공에서 고속가공으로 가속을 수행할 때 기계관성, 가공기 정밀도, 절삭량 등으로 인하여 공구 떨림 및 과삭, 미삭 등이 발생하므로 이를 예방하기 위해 사전에 가/감속 안전거리를 설정하여 가공 프로그램을 재산출한다.
즉, 입력된 가공 프로그램을 가공전에 미리 분석하여 그 분석치가 가공형상의 곡면 및 곡선, 가파른 경사, 모서리 및 예리한 구간 등으로 인하여 가공접촉 면적이 많고, 떨림이나 절삭량 및 부하량이 많으면 그 분석 결과를 토대로 가공기의 성능에 최대로 근접한 이송속도 및 가/감속 안전거리 값을 재산출하게 된다.
따라서, 수치제어 가공기의 제어 능력 및 부하량에 따라 재산출하는 제어방식으로서 자동으로 이송속도를 가/감속하여 정밀하게 가공하고, 또한 가공속도에 맞추어 회전하는 주축 회전수를 자동으로 변경시키므로 공구의 마모도 최소화할 수 있다.
상술한 이송속도는 속도의 단위로서 분(min)당 거리(mm)로 측정하며, 소정의 최고 이송속도, 최저 이송속도를 설정하고, 형상별 가공속도는 상기 범위 내에서 작동하도록 한다.
그리고 상술한 주축 회전수는 회전의 단위로서 분(min)당 회전수(rpm)로 측정하며, 주축 회전수는 최대 및 최소 주축 회전수를 설정하고, 상술한 범위 내에서 작동하도록 한다.
이제, 상술한 같은 처리공정을 갖는 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)와 수치제어 가공기(300)의 프로그램이 고속가공 제어를 위하여 동시에 동작되는 단계를 순서도에 따라 설명한다.
먼저, 사용자에 의해 사용자의 가공조건 및 선택된 가공 프로그램이 입력되는지를 판단하여(S100, S110) 입력이 완료되면 데이터를 중앙연산장치(240)로 전송하고(S120), 입력이 완료되지 않으면 다시 조건을 입력하는 상술한 단계(S100)를 수행한다.
상술한 단계(S100∼S120)를 통해 중앙연산장치(240)로 전송된 정보는 고속/고정도 가공 제어 프로그램에 의해 가공 프로그램 및 3차원 좌표값 해석, 수치제어 가공기의 제어능력 해석, 절삭공구 해석, 가공소재 해석, 절삭량 해석, 부하량 해석 등을 연산한 후 가공 이송속도 및 가/감속 안전거리를 재산출 기능이 수행된다(S130).
상술한 단계(S130)를 통해 연산된 결과는 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)의 통신용 버퍼(260)로 전송되고(S140), 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부(200)의 통신용 버퍼(260)로 전송된 정보는 수치제어 가공기(300)의 통신용 버퍼(310)로 전송되어 상호간에 정보를 송수신할 수 있게 된다(S150).
이와 같이 수치제어 가공기의 통신용 버퍼(310)로 전달된 정보는 제어부(320)로 인가되고, 제어부(320)에서는 이 데이터에 따라 모터구동부(340)로 구동제어신호를 출력하여 모터를 구동시킨다(S160).
이처럼 모터가 구동됨에 따라 절삭가공이 수행되고(S170), 절삭이 끝나면 프로그램 가공이 완료되었는지를 판단하여 가공이 완료되지 않았으면 상술한 단계(S120) 이후를 반복하여 수행하도록 하고, 가공이 완료되었으면 프로그램을 종료한다(S180).
따라서, 전술한 도 3a에 도시된 바와 같이 곡면 및 곡선구간을 가공시 종래에는 A'면처럼 가공이 되었으나, 본 발명에서는 곡면 및 곡선구간을 사전에 판독하여 최적의 조건으로 가공할 수 있도록 이송속도 및 가/감속 안전거리를 산출하여 줌으로써, A면처럼 제품이 요구하는 형상으로 가공이 되어 미삭 및 과삭부분이 해결된다.
또한, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 경사 및 가파른 구간이나 모서리 및 예리한 구간을 가공시 종래에는 A'면처럼 가공이 되었으나, 본 발명에서는 특정한 구간을 사전에 판독하여 공구의 부하를 최대한 줄이는 최적의 이송속도 및 가/감속 안전거리를 산출하여 줌으로서, A면처럼 제품과 동일한 정밀한 가공을 할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템에 의하면, 종래의 수치제어 가공기에 고속/고정도 가공 제어시스템을 외장형으로 부착함으로써 고속 가공이 가능하도록 할뿐만 아니라 절삭량 및 부하량에 따른 고속가공 제어가 가능한 고정밀, 고속형 성능을 갖게 되고, 원가절감을 이루는 효과를 제공한다.
또한, 수치제어 가공기의 제어능력, 절삭공구, 가공소재, 절삭량, 부하량에 따라 속도제어가 가능하게 함으로써, 공구의 떨림 및 공구 파손을 방지하여 장비 및 공구의 수명을 연장시켜 원가를 절감시키게 되었고, 제품의 정밀성 및 품질이 상승되는 효과를 얻을 수가 있다.
또한, 자동으로 고속가공 제어가 가능함으로써, 무인 가공 및 야간 작업에서도 업무능률을 향상, 사상시간 단축, 납기단축, 생산성을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 사용자에 의해 CAD/CAM 등으로부터 생성된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건이 입력되는 데이터 입력부;
    상기 데이터 입력부를 통해 입력된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건에 따라 가공 데이터를 연산하고, 통신 프로토콜에 따라 데이터 송수신이 가능하도록 하며, 수치제어 가공기의 외부단자에 장착하거나 휴대가 가능하도록 구성된 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부;
    상기 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와 송수신이 가능하도록 하는 통신용 버퍼와, 상기 통신용 버퍼를 통한 상호 통신 프로토콜에 따라 정보를 송수신하여 입력된 정보를 연산한 후 절삭공구를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력된 제어신호에 따라 절삭공구를 구동시키는 모터구동부로 구성된 수치제어 가공기; 및
    상기 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부와 수치제어 가공기의 상태를 작업자가 손쉽게 확인할 수 있도록 표시하는 상태 표시부로 구성된 것을 특징으로 하는 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 입력부에는,
    사용자에 의해 CAD/CAM 등으로부터 생성된 가공 프로그램 및 사용자 가공조건의 수치제어 가공기 능력(제어부의 제어능력, 가공기 구동능력), 절삭공구 조건(공구직경, 공구날 거리, 공구 재질), 가공제품 재질(재질경도, 재질입자 조직), 최대 이송속도, 최소 이송속도, 공구 진입/퇴각 이송속도, 공구 진입/퇴각 안전거리, 가/감속 안전거리 이송속도, 가/감속 안전거리에 대한 파라미터 변수가 입력되어 사용자 가공조건을 미리 물리적으로 기록하여 가공 표준화를 설정하는 것을 특징으로 하는 외장형 고속/고정도 가공 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고속/고정도가공 제어용 콘트롤러부는;
    사용자가 요구하는 가공조건의 및 복수개의 가공 프로그램 중에 요구하는 가공 프로그램이 선택되어 입력되는 제 1 프로그램 입력단;
    상기 입력된 정보를 연산하기 위하여 정보를 읽어내는 RAM;
    상기 RAM에서 읽은 정보를 저장하고, 다시 중앙연산장치로 정보를 출력하는 제 1 메모리;
    상기 제 1 메모리에서 읽은 정보에 따라서 가공 프로그램의 3차원 좌표값 해석, 형상인식 해석, 수치제어 가공기의 제어능력 해석, 절삭공구 해석, 가공소재 해석, 절삭량 해석, 부하량 해석 등을 연산한 후 가공 이송속도를 재산출 기능을 수행하는 중앙연산장치;
    상기 중앙연산장치에 의한 연산 결과를 저장하는 제 2 메모리; 및
    상기 제 2 메모리에 저장되어 있는 정보를 접속되어 통신 프로토콜에 따라 상기 수치제어 가공기의 통신용 버퍼와 정보를 송수신하는 통신용 버퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 중앙연산장치는,
    동작명령 코드, 이송 좌표의 X, Y 및 Z축, 주축 회전수 절삭 이송속도 등의 동작명령코드와 수치가 입력된 가공 프로그램과, 수치제어 능력 및 가공기 특성, 절삭공구, 가공소재, 절삭량, 주축회전수 등을 고려한 파라미터 변수와 절삭 이송속도 값 등의 가공조건이 입력되는 프로그램 입력부;
    상기 프로그램 입력부를 통해 입력된 데이터를 판독하여 가공 프로그램을 해석하는 좌표값 해석부;
    상기 좌표값 해석부를 통해 가공 프로그램의 해석이 완료되면 판독된 이송좌표 값을 포인트로 인식하여 포인트 1, 포인트 2, 포인트 3, 포인트 4 등을 연결하여 수학적인 곡선으로 연산하여 가공형상을 인식하고 고차곡선으로 정형화시키는 형상인식 해석부;
    상기 형상인식 해석부를 통해 정형화된 고차곡선 수치에 따라 기계의 정밀도, 노후상태 및 제어부의 처리능력을 해석하여 각기 다른 가공기에 알맞은 속도를 산출하는 가공기 해석부;
    상기 가공기 해석부를 통해 산출된 속도에 따라 절삭 공구의 직경, 길이 및 재질 등을 해석하며, 부하량 결과치에 따라 가공 속도를 재산출하고, 가속 및 감속을 수행하기 이전에 가/감속 안전거리를 설정하여 가공 프로그램을 재산출하는 절삭 공구 해석부;
    소재의 경도, 조직, 재질특성 등을 해석하는 가공소재 해석부;
    절삭량, 절삭방향, 주축회전수 등을 해석하는 절삭량 해석부; 및
    상기 각 해석부를 통한 해석결과를 고려하여 부하량을 산출하는 부하량 산출부로 구성된 것을 특징으로 하는 외장형 고속/고정도 가공 제어시스템.
  5. 사용자의 가공조건 및 선택된 가공 프로그램이 입력되는지를 판단하고, 입력이 완료되었으면 중앙연산장치로 전송되고, 입력이 완료되지 않으면 다시 조건을 입력하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계를 통해 중앙처리장치로 전송된 정보를 고속/고정도 가공 제어 프로그램에 의해 가공 프로그램의 3차원 좌표값 해석, 형상인식 해석, 수치제어 가공기 제어능력 해석, 절삭공구 해석, 가공소재 해석, 절삭량 해석, 부하량 해석 등을 연산한 후 가공 이송속도를 재산출 기능을 수행하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계에서 수행한 연산 결과를 통신용 버퍼로 전송하고, 전송된 정보를 수치제어 가공기의 통신용 버퍼로 전송하여 상호간에 정보를 송수신하는 제 3 단계;
    상기 제 3 단계의 수치제어 가공기의 통신용 버퍼에 입력된 정보를 연산하여 주어진 정보에 따라 모터를 구동시켜 가공소재를 절삭하는 제 4 단계; 및
    상기 제 4 단계를 통해 절삭이 완료되면 가공 프로그램이 완료되었는지를 판단하여 가공 프로그램이 완료되지 않으면 상기 제 2 단계 이후를 반복 수행하고 가공 프로그램이 완료되면 고속/고정도 제어 프로그램을 종료하는 제 5 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외장형 고속/고정도 가공 제어방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338656B1 (ko) * 2011-05-09 2013-12-09 창원대학교 산학협력단 공구의 제어장치 및 제어방법
KR20190070649A (ko) * 2017-12-13 2019-06-21 한국생산기술연구원 Nc프로그램을 이용한 가공 방법 및 장치
KR20200036206A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 엔디티엔지니어링(주) 고 세장비를 갖는 티타늄 소재 항공기 부품 가공 변형값 예측 방법
KR102302303B1 (ko) * 2020-03-05 2021-09-15 (주)코윈테크 복수 유닛간의 물체 이동 제어 방법

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