KR20010001923A - 공작기계의 공구경로 제어방법 - Google Patents

공작기계의 공구경로 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작물을 가공함에 있어서, 최종형상의 기준으로 하여 황삭 가공한계가 설정된 조건에서, 작업자의 수동조작을 통해 최단시간에 황삭가공을 수행하거나, 최적의 가공경로를 따라 절삭깊이만을 단계적으로 조정하여 황삭가공을 수행한후, 최종으로 사상 가공경로를 통해 사상가공을 수행하는 각각의 방법을 제공함으로서, 가공효율을 극대화 할 수 있는 공작기계의 공구경로 제어방법에 관한 것이다. 따라서, 그 방법을 설명하면 다음과 같다.
통상의 공작기계에 있어서, 최초에 가공조건을 설정하는 가공조건 설정단계와, 컴퓨터를 통해 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 황삭 가공한계를 설정하는 황삭한계 설정단계와, 최종 사상작업을 수행하는 사상 가공경로를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계와, 상기 황삭 가공한계까지 작업자가 수동 동작을 통해 가장 빠른 시간안에 자유롭게 황삭가공을 수행하는 수동 황삭가공단계와, 상기 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계로 부터 최종형상 데이터 까지의 가공을 자동으로 수행하는 사상가공단계의 공정으로 가공을 마감함을 특징으로 하며;
또한, 최초에 가공조건을 설정하는 가공조건 설정단계와, 컴퓨터를 통해 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 황삭 가공한계를 설정하는 황삭한계 설정단계와, 최종 사상작업을 수행하는 사상 가공경로를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계와, 상기 황삭 가공한계가 설정된 공작물에 있어 일정한 절삭깊이에 대하여 최단시간에 1행정의 가공을 마칠수 있도록 황삭 가공경로를 설정하는 황삭 가공경로 입력단계와, 상기 시작위치에서 절삭깊이를 단계적으로 조정함에 따라 황삭 가공경로를 반복적으로 수행하여 황삭 가공한계 까지 가공을 수행하는 황삭 가공단계와, 상기 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계로 부터 최종형상 데이터 까지의 가공을 자동으로 수행하는 사상 가공단계의 공정으로 가공을 마감하는 각각의 방법을 특징으로 하는 것이다.

Description

공작기계의 공구경로 제어방법{A method for controlling the tool path in machine tool}
본 발명은 공작기계의 공구경로 제어방법에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면, 공작물을 가공함에 있어서, 최종형상의 기준으로 하여 황삭 가공한계가 설정된 조건에서, 작업자의 수동조작을 통해 최단시간에 황삭가공을 수행하거나, 최적의 가공경로를 따라 절삭깊이만을 단계적으로 조정하여 황삭가공을 수행한후, 최종으로 사상 가공경로를 통해 사상가공을 수행하는 각각의 방법을 제공함으로서, 가공효율을 극대화 할 수 있는 공작기계의 공구경로 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 공작기계는, 공작물을 직접적으로 가공하는 공작기계와, 이 공작기계의 각축 서보모터 및 주축 서보모터를 제어하는 제어부와, CAD/CAM 데이터를 입력받아 상기 제어부로 보내는 컴퓨터로 이루어진 것이다.
특히, 상기 CAD데이터는 설계상의 최종가공물의 형상을 나타내는 데이터를 말하며, CAM 데이터는 상기 최종가공물을 얻기 위한 공구의 경로를 말하는 것이다.
따라서, 본 발명은 공작물을 가공함에 있어서 공구의 최적경로를 얻고자 하는 것으로서, 본 출원인이 기 출원한 특허출원 제 97-44834호(공구경로 제어방법; 이하, 종래 발명이라 칭함)를 개량한 것이다.
도 7은 종래의 공구경로 제어방법을 설명하기 위한 도면으로, 이하, 종래의 공구 경로 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
각 서보모터를 제어하는 제어부와, 이 제어부와 연결되어 있는 컴퓨터가 구비된 공작기계에 있어서, 상기 컴퓨터에 CAD데이터를 입력시켜 제어부에서 최종형상을 확정하는 CAD 데이터 확정단계(301)와, 제어부에 확정된 CAD데이터의 최종형상을 기준으로 하여 최종형상과 동일한 괘적으로 이동되는 공구경로를 설정하는 CAM데이터 결정단계(302)와, 상기 CAM데이터의 결정단계를 통해 얻어진 공구경로를 컴퓨터에 입력시키는 CAM데이터 입력단계(303)와, 상기 컴퓨터로 입력된 공구경로를 바탕으로 헨들 또는 레버을 통해 공구 절삭깊이을 작업자가 수동으로 조작하여 황삭가공 및 최종 사상가공을 마감하는 황삭 및 사상 가공단계(304)의 공정을 통해 가공을 완료하는 것이다.
한편, 도 8은 상기 공구경로 제어방법을 통해 얻어지는 가공물 나타낸 개략도로서, 일 예를 들어 타원형상의 가공물을 가공할 경우를 설명하면 다음과 같다.
먼저 최종 형상의 CAD데이터를 기준으로 최적의 공구 경로인 타원형상의 괘적으로 이동되는 CAM데이터를 CAD데이터 확정단계(200)와 CAM데이터 결정단계(201)에서 확정한후, 다음 작업자가 수동조작을 통해 절삭 깊이만을 조작하면, 상기 제어부에 입력된 공구경로(A1;CAM 데이터)는 항상 일정한 괘적(타원괘적)으로 이동됨에 따라 공구가 CAD 데이터를 바탕으로 하는 최종경로를 마치게 됨과 동시에 공작물의 황삭가공과 사상가공을 수행하는 황삭 및 사상 가공단계(203)를 마감한다.
그러나, 상기와 같은 방법을 통해 공작물을 가공함에 있어서, 수동으로 조정되는 절삭깊이를 통해 일정한 공구경로(CAM 데이터)를 통해 황삭가공 및 사상가공이 수행됨에 따라서, 초기 황삭 가공시 공구가 공작물의 외측에서 이동됨으로서 가공효율이 저감되는 문제점을 가지고 있었다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 공작물을 가공함에 있어서, 3차원 가공시 최종형상의 CAD테이터를 기준으로 하여 황삭 가공한계를 설정한후, 작업자의 수동조작을 통해 최단시간에 황삭가공을 수행하고, 최종적인 사상가공은 자동으로 수행함에 따라서, 가공효율을 극대화 하는 공구경로 제어방법을 제공함에 목적이 있는 것이다.
또한, 초기 수동조작으로 황삭가공을 수행함에 따라서, 황삭 프로그램의 작성에 따른 비용을 절감하고자 하는 목적도 가지는 것이다.
한편, 가공시 최단 시간의 가공경로를 따라 절삭깊이만을 단계적으로 조정하여 황삭가공을 수행하고, 최종적인 사상가공을 자동으로 수행함에 따라서, 가공효율을 극대화 하는 공구경로 제어방법을 제공함에도 목적이 있는 것이다.
또한, 상기 가공경로를 수행함에 있어서, 가공도중에 절삭깊이를 변경 가능하게 함으로서, 최단시간에 황삭가공을 마칠 수 있는 목적도 가지는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통상의 공작기계에 있어서, 최초에 가공조건을 설정하는 가공조건 설정단계와, 컴퓨터를 통해 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 황삭 가공한계를 설정하는 황삭한계 설정단계와, 최종 사상작업을 수행하는 사상 가공경로를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계와, 상기 황삭 가공한계까지 작업자가 수동 동작을 통해 가장 빠른 시간안에 자유롭게 황삭가공을 수행하는 수동 황삭가공단계와, 상기 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계로 부터 최종형상 데이터 까지의 가공을 자동으로 수행하는 사상가공단계의 공정으로 가공을 마감함을 특징으로 하며;
또한, 최초에 가공조건을 설정하는 가공조건 설정단계와, 컴퓨터를 통해 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 황삭 가공한계를 설정하는 황삭한계 설정단계와, 최종 사상작업을 수행하는 사상 가공경로를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계와, 상기 황삭 가공한계가 설정된 공작물에 있어 일정한 절삭깊이에 대하여 최단시간에 1행정의 가공을 마칠수 있도록 황삭 가공경로를 설정하는 황삭 가공경로 입력단계와, 상기 시작위치에서 절삭깊이를 단계적으로 조정함에 따라 황삭 가공경로를 반복적으로 수행하여 황삭 가공한계 까지 가공을 수행하는 황삭 가공단계와, 상기 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계로 부터 최종형상 데이터 까지의 가공을 자동으로 수행하는 사상 가공단계의 공정으로 가공을 마감하는 각각의 방법을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 방법이 적용되는 공작기계를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 제어방법에 따른 제 1실시예를 나타낸 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 제 1실시예를 통해 공작물이 가공되는 상태를 나타낸
개략도.
도 4는 본 발명의 제어방법에 따른 제 2실시예를 나타낸 공정도.
도 5은 본 발명에 따른 제 2실시예 통해 공작물이 가공되는 상태를 나타낸
평면도.
도 6은 본 발명에 따른 제 2실시예 통해 공작물이 가공되는 상태를 나타낸
개략도로서,
도 6a 내지 도 6c는 황삭가공을,
도 6d는 사상가공을 나타낸다.
도 7는 종래의 제어방법을 나타낸 공정도.
도 8은 종래의 제어방법에 따른 공작물의 가공상태를 나타낸 평면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 공작기계
2 : 제어부
3 : 컴퓨터
L1,L2 : 황삭 가공한계
이하 본 발명을 첨부된 도면를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 공작기계를 나타낸 블록도로서, 공작물을 직접적으로 가공하는 공작기계(1)와, 이 공작기계(1)의 각축 서보모터 및 주축 서보모터를 제어하는 제어부(2)와, CAD/CAM 데이터를 입력받아 제어부(2)로 보내는 컴퓨터(3)로 이루어진 것이다.
도 2는 상기 공작기계에 적용되는 본 발명에 따른 제어방법의 제 1실시예를 나타낸 공정도로서, 그 방법을 설명하면 다음과 같다.
최초에 공구종류와 공구경 및 가공속도를 상기 제어부(2)에 입력시키는 가공조건 설정단계(101)와,
상기 컴퓨터(3)를 통해 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 제어부(2)에서 황삭 가공한계(L1)를 설정하는 황삭한계 설정단계(102)와,
상기의 황삭 가공한계(L1)로 부터 최종형상(CAD 데이터)까지의 사상작업을 수행하는 사상 가공경로(CAM데이터)를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계(103)와,
다음 상기 황삭 가공한계(L1)까지 작업자가 수동 동작을 통해 가장 빠른 시간안에 자유롭게 황삭가공을 수행하는 수동 황삭가공단계(104)와,
그후 초기 입력된 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계(L1)로 부터 최종형상 데이터(CAD 데이터)까지의 가공을 자동으로 수행하는 사상가공단계(105)의 공정으로 가공을 마감하는 것이다.
특히, 상기 황삭한계 설정단계(102)에서 얻어지는 가공 한계경로(L1)는 입력된 CAD테이터에 의해 3차원으로 설정이 가능한 것이다.
따라서, 도 3은 제 1실시예의 제어방법이 적용된 상태를 나타낸 것으로서, 최초에 가공조건릉 입력하며, 최종가공물의 형상을 바탕으로 황삭 가공한계(L1)를 설정하고, 최종의 사상 가공경로를 설정하여 입력시킨 조건에서; 작업자가 수동동작을 통해 공구의 X,Y,Z축을 변경시켜 가장 빠른 시간으로 황삭 가공한계(L1)까지 자유로운 황삭가공을 수행한후; 황삭 가공한계(L1)로 부터 최종형상 데이터(CAM 데이터)까지 초기 입력된 사상가공 경로에 의해 자동으로 사상가공을 수행함으로서 공작물을 가공을 완료하는 것이다.
도 4는 상기 공작기계에 적용되는 본 발명에 제어방법에 따른 제 2실시예를 나타낸 공정도로서, 그 방법을 설명하면 다음과 같다.
최초에 공구종류, 공구경, 가공속도, 시작위치를 상기 제어부(2)에 입력시키는 가공조건 설정단계(201)와,
상기 컴퓨터(3)에 최종가공 형상인 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 제어부(2)에서 황삭 가공한계(L2)를 설정하는 황삭한계 설정단계(202)와,
상기의 황삭 가공한계(L2)로 부터 최종형상(CAD 데이터)까지의 사상가공을 수행하는 사상 가공경로(CAM 데이터)를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계(203)와,
상기 황삭 가공한계(L2)가 설정된 공작물에 있어서, 절삭 깊이에 대하여 최단시간에 1행정의 가공을 마칠수 있도록 황삭 가공경로(C)를 설정하는 황삭 가공경로 입력단계(204)와,
상기 시작위치에서 절삭깊이를 단계적으로 조정함에 따라 황삭 가공경로(C)를 반복적으로 수행하여 황삭 가공한계(L1) 까지 가공을 수행하는 황삭 가공단계(205)와,
그후 초기 입력된 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계(L1)로 부터 최종형상 데이터(CAM 데이터)까지 가공을 자동으로 수행하는 사상 가공단계(206)의 공정으로 공작물의 가공을 마감하는 것이다.
특히, 상기 황삭한계 설정단계(202)에서 얻어지는 황삭 가공한계(L2)는 입력된 CAD테이터에 의해 3차원으로 설정이 가능한 것이다.
상기 황삭 가공경로 입력단계(204)에서 얻어지는 공구의 최적 이동경로는 일정한 절삭깊이를 통해, 공작물을 가공하는 시점부터 1행정의 가공을 마감하는 시점까지에서 최단시간에 가공을 마칠수 있는 조건을 만족하는 것으로서, 상기 황삭 가공한계에 따라서 가공경로가 결정되며, 일반적으로 주사선(主事線)의 경로로 설정되는 것이다.
상기 황삭 가공단계(205)에서는, 상기 황삭 가공경로 입력단계(205)에서 얻어진 공구의 황삭 가공경로(C)를 통해 황삭가공의 1행정을 마침과 동시에 공구가 정지되고, 그후 절삭 깊이만을 변경시킨 다음, 단계적으로 다음 행정을 자동적으로 진행하는 순서로 최종행정을 마침에 따라 황삭가공을 마감하는 것이다.
또한, 상기 황삭 가공단계(205)를 진행하는 도중에 필요성에 따라서, 헨들 또는 레버를 수동으로 조작하거나 최초의 프로그램을 변경하여 절삭깊이를 조정할 수 있는 것이다.
따라서, 도 5 및 도 6은 상기와 같은 방법이 적용된 상태를 나타낸 것으로서,
최초에 가공조건을 입력하며, 최종가공물의 형상을 바탕으로 황삭 가공한계(L2)를 설정하고, 최종의 사상 가공경로를 설정하여 입력시키며, 상기 황삭 가공한계(L2)가 설정된 공작물에 있어서 절삭 깊이만을 조정하여 최단시간에 1행정의 가공을 마치는 황삭 가공경로(C;도5참조)를 설정하여 입력시킨 조건에서; 상기 시작위치에서 절삭깊이를 단계적으로 조정함에 따라 황삭 가공경로(C)를 반복적으로 수행하여 황삭 가공한계(L2)까지의 가공을 마친후(도 6a,6b,6c참조); 상기 초기 입력된 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계(L2)로 부터 최종형상 데이터(CAM 데이터)까지 가공을 자동으로 수행하여 사상가공(도 6d참조)을 마감하는 것이다.
특히, 상기 황삭 가공단계에서는, 공구가 황삭 가공한계(L2)까지 도달될 경우에는 공작물의 가공이 중지되고, 다시 공구가 황삭 가공경로(C)를 따라 이동되어 황삭 가공한계(L2)의 외부에서 공구가 동작됨으로서 가공이 이루어지는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 공작물을 가공함에 있어서, 최종형상의 기준으로 하여 황삭 가공한계를 설정한후, 작업자의 수동조작을 통해 최단시간에 황삭가공을 수행하고, 최종적인 사상가공은 자동으로 수행함에 따라 가공효율을 극대화 하는 효과를 가지는 것이다.
또한, 초기 수동조작으로 황삭가공을 수행함에 따라서, 황삭 프로그램의 작성이 필요없게 되는 효과도 있는 것이다.
한편, 가공시 최단 시간의 가공경로를 따라 절삭깊이만을 단계적으로 조정하여 황삭가공을 수행하고, 최종적인 사상가공을 자동으로 수행함에 따라서, 가공효율을 극대화 하는 효과도 있는 것이다.
또한, 상기 가공경로를 수행함에 있어서, 가공도중에 절삭깊이를 변경 가능하게 함으로서, 최단시간에 황삭가공을 마칠 수 있는 효과도 가지는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (7)

  1. 각축 및 주축 서보모터를 제어하는 제어부(2)와, CAD/CAM 데이터를 입력받아 제어부(2)로 보내는 컴퓨터(3)로 이루어진 통상의 공작기계(1)에 있어서,
    최초에 공구종류와 공구경 및 가공속도를 상기 제어부(2)에 입력시키는 가공조건 설정단계(101)와,
    상기 컴퓨터(3)를 통해 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 제어부(2)에서 황삭 가공한계(L1)를 설정하는 황삭한계 설정단계(102)와,
    상기의 황삭 가공한계(L1)로 부터 최종형상(CAD 데이터)까지의 사상작업을 수행하는 사상 가공경로(CAM데이터)를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계(103)와,
    다음 상기 황삭 가공한계(L1)까지 작업자가 수동 동작을 통해 가장 빠른 시간안에 자유롭게 황삭가공을 수행하는 수동 황삭가공단계(104)와,
    그후 초기 입력된 사상가공 경로에 의해 황삭 가공한계(L1)로 부터 최종형상 데이터(CAD 데이터)까지의 가공을 자동으로 수행하는 사상가공단계(105)의 공정으로 가공을 마감함을 특징으로 하는 공작기계의 공구경로 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 황삭한계 설정단계(102)에서 얻어지는 가공 한계경로(L1)는 입력된 CAD테이터에 의해 3차원으로 설정이 가능함을 특징으로 하는 공작기계의 공구경로 제어방법.
  3. 각축 및 주축 서보모터를 제어하는 제어부(2)와, CAD/CAM 데이터를 입력받아 제어부(2)로 보내는 컴퓨터(3)로 이루어진 통상의 공작기계(1)에 있어서,
    최초에 공구종류, 공구경, 가공속도, 시작위치를 상기 제어부(2)에 입력시키는 가공조건 설정단계(201)와,
    상기 컴퓨터(3)에 최종가공 형상인 CAD데이터를 입력시켜 최종가공물의 형상을 바탕으로 제어부(2)에서 황삭 가공한계(L2)를 설정하는 황삭한계 설정단계(202)와,
    상기의 황삭 가공한계(L2)로 부터 최종형상(CAD 데이터)까지의 사상가공을 수행하는 사상 가공경로(CAM 데이터)를 설정하여 초기에 입력시키는 사상 가공경로 입력단계(203)와,
    상기 황삭 가공한계(L2)가 설정된 공작물에 있어 일정한 절삭깊이에 대하여 최단시간에 1행정의 가공을 마칠수 있도록 황삭 가공경로(C)를 설정하는 황삭 가공경로 입력단계(204)와,
    상기 시작위치에서 절삭깊이를 단계적으로 조정함에 따라 황삭 가공경로(C)를 반복적으로 수행하여 황삭 가공한계(L1)까지 가공을 수행하는 황삭 가공단계(205)와,
    그후 초기 입력된 사상 가공경로에 의해 황삭 가공한계(L1)로 부터 최종형상 데이터(CAM 데이터)까지의 가공을 자동으로 수행하는 사상 가공단계(206)의 공정으로 가공을 마감함을 특징으로 하는 공작기계의 공구경로 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 황삭한계 설정단계(102)에서 얻어지는 가공 한계경로(L1)는 입력된 CAD테이터에 의해 3차원으로 설정이 가능함을 특징으로 하는 공작기계의 공구경로 제어방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 황삭 가공경로 입력단계(204)에서 얻어지는 공구의 최적 이동경로는 일정한 절삭깊이를 통해, 공작물을 가공하는 시점부터 1행정의 가공을 마감하는 시점까지에서 최단시간에 가공을 마칠수 있는 조건을 만족하며, 주사선(主事線)의 경로를 가짐을 특징으로 하는 공작기계의 공구경로 제어방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 황삭 가공단계(205)의 진행중에 절삭깊이를 수동으로 조작하거나 최초의 프로그램을 변경하여 절삭깊이를 조정함을 특징으로 하는 공작기계의 공구경로 제어방법.
  7. 제 3항 또는 제 6항에 있어서, 상기 황삭 가공단계(205)의 진행중, 공구가 황삭 가공경로(C)를 반복적으로 이동하면서 가공을 수행하는 시점에서, 공구가 황삭 가공한계(L2)까지 도달될 경우에는 공작물의 가공이 중지되고, 다시 공구가 황삭 가공경로(C)를 따라 이동되어 황삭 가공한계(L2)의 외부에서 공구가 다시 동작됨을 특징으로 하는 공작기계의 공구경로 제어방법.
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KR100440153B1 (ko) * 2002-05-29 2004-07-12 현대자동차주식회사 수치 제어장치의 황삭 가공 프로그램 생성방법
DE102015109882A1 (de) * 2015-06-19 2016-12-22 Technische Universität München Fügewerkzeug

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