KR20030092832A - Ｎｃ 내장형 ｃａｍ 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법 - Google Patents

Ｎｃ 내장형 ｃａｍ 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법 Download PDF

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Abstract

가공형상에 따라 가공공구를 선정 및 전개하는 공정생성부에 드릴 가공시 필요한 가공공구에 대해 가공장비의 성능을 고려하여 자동으로 선정 및 전개하기 위한 알고리즘인 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법을 제공할 목적으로,
입력부를 통하여 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)과 가공전의 직경(D_2), 가공소재 및 드릴의 재질계수(K)와 이송속도(f) 등의 가공형상 정보를 입력하는 제1단계와; 상기 제1단계에서, 입력되어진 가공형상 정보로부터 얻어지는 최종 가공할 구멍의 직경, 가공소재 및 드릴의 재질 및 이송속도 정보를 이용하여 드릴 가공시 소요동력(P)을 소요동력 계산식에 의해 계산하는 제2단계와; 상기 제2단계에서, 계산되어진 상기 소요동력(P)과 가공장비의 최대출력(P_max)를 비교하여 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은지를 판단하는 제3단계와; 상기 제3단계에서, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은 경우, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)의 80%가 되는 드릴 직경(d1)을 매개변수(n=n+1))를 적용하여 초벌 가공용 드릴 직경(dn) 계산식에 의해 순차적으로 계산하는 제4단계와; 상기 제4단계에 이어, 상기 제2단계의 소요동력 계산식에 적용되는 가공전 직경(D_2)에, 상기 제4단계에서 선정된 드릴 직경 (dn)을 대입하여 상기 제2단계로 리턴시키는 제5단계와; 상기 제3단계에서, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 작은 경우, 상기 직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)의 드릴공구를 선정하는 제6단계와; 상기 제6단계에서 선정된 해당 드릴직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍 직경(D_1)의 드릴공구를 이용하는 드릴공정을 자동으로 전개하는 제7단계를 포함하는 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법을 제공한다.

Description

ＮＣ 내장형 ＣＡＭ 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법{A SELECTING METHOD OF DRILLING PROCESS OF A COMPUTER AIDED MANUFACTURING SYSTEM CONTAINING NUMERICAL CONTROL}
본 발명은 NC(Numerical Control) 내장형 CAM(Computer Aided Manufacturing ) 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공형상에 따라 가공공구를 선정 및 전개하는 공정생성부에 대한 것으로서 그 중에서도 드릴 가공시 필요한 가공공구에 대해 가공장비의 성능을 고려하여 자동으로 선정 및 전개하기 위한 알고리즘인 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법에관한 것이다.
일반적으로, 수치제어 공작기계의 작업명령 언어인 파트 프로그램(Part Program)을 작성하기 위하여 컴퓨터를 이용하는 CAM 시스템은 현재에도 그 시장을 넓혀가고 있으나 프로그램을 습득하는데는 많은 시간이 소모되며, 기존 NC의 폐쇄성으로 인하여 기계 내부에서 이용되는 다양한 기계 가공정보를 얻기는 매우 힘들다.
따라서, 현재 개발되어진 CAM 소프트웨어의 경우에 완성된 가공 프로그램을 기계에 적용하기 위해서는 가공 전문가의 지식이 필요로 되며, 가공 프로그램의 추가 수정 및 기계 파라메터(Parameter) 등의 변경이 불가피하다.
즉, 기존 CAM 소프트웨어에서 가공 프로그램을 생성하기 위해서는 가공공정 및 가공형상에 적합한 가공공구, 가공순서, 절삭조건 뿐만 아니라 가공장비의 성능(주축의 최대 출력 및 토크 등)의 정보가 필요하며, 이러한 것들을 결정하기 위해서는 가공 전문가의 지식이 필요하고, 프로그래머의 숙련도에 따라 예상하지 못한 가공 결과가 초래되기도 한다.
특히, 드릴가공은 머시닝센터의 기본 가공공정중의 하나로 소정의 구멍 형상을 가공하기 위한 전 공정으로써 종래의 CAM 소프트웨어에서는 작업자에 의해 입력되어지는 소재의 형상 및 재질, 가공형상, 공구정보를 이용하여 가공사이클이 자동으로 생성되어진다.
그러나 종래의 CAM 소프트웨어는 가공을 수행하고자 하는 머시닝센터의 정보를 가지고있지 못하기 때문에 가공장비의 성능을 고려하지 않는 가공사이클을 만들어 내고 있는 실정이다.
예를 들어, 가공장비의 성능이 한번에 최대 직경 15mm 드릴가공을 할 수 있는 장비로 직경 20mm의 구멍을 가공하려고 할 때, 종래의 CAM 소프트웨어는 직경 20mm인 드릴에 대한 공정전개를 하고, 그에 따른 가공 사이클을 생성함으로써, 가공에 필요한 소요동력이 머시닝센터의 주축 최대출력을 초과하여, 실제 장비에서 가공이 불가능한 가공프로그램이 생성되기 때문에, 현장작업자에 의해 가공프로그램에 대한 추가 수정공정을 수행하는 것이 불가피하다는 문제점을 내포하고 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가공형상에 따라 가공공구를 선정 및 전개하는 공정생성부에 드릴 가공시 필요한 가공공구에 대해 가공장비의 성능을 고려하여 자동으로 선정 및 전개하기 위한 알고리즘인 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 NC 내장형 CAM 시스템의 구조를 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법에 따른 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법에 따른 실시예를 도시한 도면이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법은 수치제어 공작기계의 작업명령 언어인 파트 프로그램 (Part Program)을 작성하기 위한 CAM 시스템을 통하여 드릴가공공정을 자동으로 선정하기 위한 방법에서, 입력부를 통하여 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)과 가공전의 직경(D_2), 가공소재 및 드릴의 재질계수(K)와 이송속도(f) 등의 가공형상 정보를입력하는 제1단계와; 상기 제1단계에서, 입력되어진 가공형상 정보로부터 얻어지는 최종 가공할 구멍의 직경, 가공소재 및 드릴의 재질 및 이송속도 정보를 이용하여 드릴 가공시 소요동력(P)을 소요동력 계산식에 의해 계산하는 제2단계와; 상기 제2단계에서, 계산되어진 상기 소요동력(P)과 가공장비의 최대출력(P_max)를 비교하여 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은지를 판단하는 제3단계와; 상기 제3단계에서, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은 경우, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)의 80%가 되는 드릴 직경(d1)을 매개변수(n=n+1))를 적용하여 초벌 가공용 드릴 직경(dn) 계산식에 의해 순차적으로 계산하는 제4단계와; 상기 제4단계에 이어, 상기 제2단계의 소요동력 계산식에 적용되는 가공전 직경(D_2)에, 상기 제4단계에서 선정된 드릴 직경 (dn)을 대입하여 상기 제2단계로 리턴시키는 제5단계와; 상기 제3단계에서, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 작은 경우, 상기 직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)의 드릴공구를 선정하는 제6단계와; 상기 제6단계에서 선정된 해당 드릴직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍 직경(D_1)의 드릴공구를 이용하는 드릴공정을 자동으로 전개하는 제7단계 를 포함하며,
상기 제2단계의 소요동력(P) 계산식은 D_1을 최종 드릴직경(mm), 즉 최종 가공할 구멍 직경이라 하고, D_2는 가공전의 직경(mm), f 는 이송속도 (mm/rev), K는 가공소재 및 드릴 재질에 대한 계수로 하여,
수학식로 정의되는 실험식인 것을 특징으로 하며,
상기 제4단계의 초벌 가공용 드릴 직경(dn) 계산식은 D_2를 가공전 직경(mm), f 는 이송속도 (mm/rev), K는 가공소재 및 드릴 재질에 대한 계수, P_max는 가공장비의 최대출력으로 하여,
수학식로 정의되는 실험식인 것을 특징으로 한다.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용되는 NC 내장형 CAM 시스템의 구조를 도시한 블록 구성도로서, NC 내장형 CAM 시스템의 구성(100)은 가공도면(1)이나 CAD 데이터(3)로부터 가공형상을 입력하는 형상입력부(10), 입력된 가공형상에 따라 가공공구를 선정/전개하는 공정생성부(20), 선정된 공구에 따른 공구경로 생성부(30), 공구 경로를 검증하는 프로그램 체크(CHECK)부(40), 그리고 생성된 파트 프로그램을 NC로 전송하는 파트 프로그램 출력부(50)로 구성된다.
여기서 본 발병은 가공형상에 따라 가공공구를 선정 및 전개하는 공정생성부(20)에, 드릴 가공시 필요한 가공공구에 대해 가공장비의 성능을 고려하여 자동으로 선정 및 전개하기 위한 NC 내장형 CAM 시스템(100)의 드릴가공공정 자동선정 방법을 적용한 것으로, 본 발명의 드릴가공공정 자동선정 방법은 NC 내장형 CAM 시스템(100)의 가공공구의 선정에 있어서, 작업자에 의해 입력되어지는 소재의정보, 가공형상, 그리고 가공공구 등의 정보 및 가공을 수행할 기계의 성능 등, 각 가공공정에 대한 정보들을 사용자에 의해 편집될 수 있는 서술형 구조의 전역 파라메터로 처리되는 과정에서, 이들 파라메타를 이용하여 드릴 가공시 필요한 소요동력을 계산하는 기능을 추가하는 것에 의해 기계 성능에 적합한 드릴가공 공정들이 자동으로 생성될 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 상기 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법을, 도 2를 통하여 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 상기 형상입력부(10)를 통하여 ,도 3에서와 같이, 가공소재에 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)과 가공전의 직경(D_2), 가공소재 및 드릴의 재질계수(K)와 이송속도(f) 등의 가공형상 정보를 입력한다 .(S10)
상기 단계(S10)에서, 상기 형상입력부(10)를 통하여 시스템에 입력되어진 가공형상 정보로부터 상기 공정생성부(20)에서는 최종 가공할 구멍의 직경(D_1), 가공소재 및 드릴의 재질계수(K) 및 이송속도(f) 정보를 이용하여 드릴 가공시 소요동력(P)을 수학식 1의 소요동력 계산식에 의해 계산한다.(S20)
여기서, 상기 소요동력(P) 계산식은 D_1을 최종 드릴직경(mm), 즉 최종 가공할 구멍 직경이라 하고, D_2는 가공전의 직경(mm), f 는 이송속도 (mm/rev), K는 가공소재 및 드릴 재질에 대한 계수라 할 때,
로 정의되는 실험식이다.
상기 단계(S20)에 이어, 상기 수학식 1에 의해 계산되어진 상기 소요동력(P)은 가공장비의 최대출력(P_max)과 비교하여 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은지를 판단하게 된다.(S30)
이 때, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은 경우에는, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)의 80%가 되는 드릴 직경(d1)을 매개변수(n=n+1))를 적용하여(S31) 수학식 2의 초벌 가공용 드릴 직경(dn) 계산식에 의해 순차적으로 계산하게 된다.(S40)
여기서 상기 초벌 가공용 드릴 직경(dn) 계산식은 D_2를 가공전 직경(mm), f 는 이송속도 (mm/rev), K는 가공소재 및 드릴 재질에 대한 계수, P_max는 가공장비의 최대출력이라 할 때,
로 정의되는 실험식이다.
상기 단계(S40)에 이어, 상기 단계(S20)의 수학식 1인 소요동력 계산식에 적용되는 가공전 직경(D_2)에, 상기 단계(S40)에서 선정된 드릴 직경(d1 ~ dn)을 순차적으로 대입하여 상기 단계(S20)에서 소요동력(P)을 다시 계산되도록 리턴시키게 된다.(S50)
즉, 상기 단계(S20)에서 계산한 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대 출력보다 크거나 같으면, 계속해서 상기 단계(S20 ~ S50)를 반복 수행하는 것이다.
이와 같은 소요동력(P)의 계산과 초벌 가공용 드릴 직경(dn)의 계산을 반복하는 과정에서, 상기 단계(S30)에서, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 작은 경우에는, 상기 단계(S40)에서 순차적으로 대입되는 직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)의 드릴공구를 선정하게 되며,(S60) 이어서, 상기 선정된 해당 드릴직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍 직경(D_1)의 드릴공구를 이용하는 드릴공정을 자동으로 전개하여 출력하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법에 의하면, 가공형상에 따라 가공공구를 선정 및 전개하는 공정생성부에 드릴 가공시 필요한 가공공구에 대해 가공장비의 성능을 고려하여 자동으로 선정 및 전개하기 위한 알고리즘을 추가함으로서, 작업자에 의해 CAM 소프트웨어에서 생성된 가공프로그램의 수정을 최소화하도록 하여 현장에서의 프로그램 작성 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있을 뿐 아니라, 장비의 효율적인 사용이 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 수치제어 공작기계의 작업명령 언어인 파트 프로그램(Part Program)을 작성하기 위한 CAM 시스템을 통하여 드릴가공공정을 자동으로 선정하기 위한 방법에 있어서,
    입력부를 통하여 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)과 가공전의 직경(D_2), 가공소재 및 드릴의 재질계수(K)와 이송속도(f) 등의 가공형상 정보를 입력하는 제1단계와;
    상기 제1단계에서, 입력되어진 가공형상 정보로부터 얻어지는 최종 가공할 구멍의 직경, 가공소재 및 드릴의 재질 및 이송속도 정보를 이용하여 드릴 가공시 소요동력(P)을 소요동력 계산식에 의해 계산하는 제2단계와;
    상기 제2단계에서, 계산되어진 상기 소요동력(P)과 가공장비의 최대출력 (P_max)를 비교하여 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은지를 판단하는 제3단계와;
    상기 제3단계에서, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 크거나 같은 경우, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)의 일정치 이하가 되는 드릴 직경(d1)을 매개변수(n=n+1))를 적용하여 초벌 가공용 드릴 직경(dn) 계산식에 의해 순차적으로 계산하는 제4단계와;
    상기 제4단계에 이어, 상기 제2단계의 소요동력 계산식에 적용되는 가공전 직경(D_2)에, 상기 제4단계에서 선정된 드릴 직경 (dn)을 대입하여 상기 제2단계로리턴시키는 제5단계와;
    상기 제3단계에서, 상기 소요동력(P)이 상기 가공장비의 최대출력(P_max)보다 작은 경우, 상기 직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍의 직경(D_1)의 드릴공구를 선정하는 제6단계와;
    상기 제6단계에서 선정된 해당 드릴직경(d1에서 dn까지)의 드릴공구들과 최종 가공할 구멍 직경(D_1)의 드릴공구를 이용하는 드릴공정을 자동으로 전개하는 제7단계와;
    를 포함하는 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2단계의 소요동력(P) 계산식은
    D_1을 최종 드릴직경(mm), 즉 최종 가공할 구멍 직경이라 하고, D_2는 가공전의 직경(mm), f 는 이송속도 (mm/rev), K는 가공소재 및 드릴 재질에 대한 계수로 하여,
    수학식로 정의되는 실험식인 것을 특징으로 하는 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제4단계의 초벌 가공용 드릴 직경(dn) 계산식은 D_2를 가공전 직경(mm), f 는 이송속도 (mm/rev), K는 가공소재 및 드릴 재질에 대한 계수, P_max는 가공장비의 최대출력으로 하여,
    수학식로 정의되는 실험식인 것을 특징으로 하는 NC 내장형 CAM 시스템의 드릴가공공정 자동선정 방법.
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