KR20170124768A

KR20170124768A - 공작 기계의 가공경로 보정방법

Info

Publication number: KR20170124768A
Application number: KR1020160054583A
Authority: KR
Inventors: 권형운; 염규용; 박대유; 박윤종
Original assignee: 화천기공 주식회사
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2017-11-13
Also published as: KR101896291B1

Abstract

공구의 사양을 기준으로 가공 공차를 유발하는 인자들을 정의하고, 이 인자들로 인한 가공 옵셋(offset) 양을 변수화하여 보정 함으로써, 가공 정밀도를 향상할 수 있도록 한 공작 기계의 가공경로 보정방법에 관한 것으로서, (a) 가공할 모델의 크기와 가공할 소재의 크기 분석을 통해 공구 테이블 데이터베이스에서 가공할 공구를 선택하는 단계; (b) 가공 전략이 선정되고, 가공 조건이 입력되면 가공 옵셋을 산출하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 산출한 가공 옵셋을 기초로 가공 경로를 보정하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계에서 보정된 가공 경로 정보를 기초로 선정 공구에 따른 가공 경로를 생성하고, 이를 기초로 가공 장치를 제어하는 단계를 포함하여, 공작 기계의 가공경로 보정방법을 구현한다.

Description

공작 기계의 가공경로 보정방법{Tool path correction method of machining tools}

본 발명은 공작 기계의 가공경로 보정방법에 관한 것으로, 특히 공구의 사양을 기준으로 가공 공차를 유발하는 인자들을 정의하고, 이 인자들로 인한 가공 옵셋(offset) 양을 변수화하여 보정 함으로써, 가공 정밀도를 향상할 수 있도록 한 공작 기계의 가공경로 보정방법에 관한 것이다.

일반적으로 공작 기계는 여러 가공을 수행하는 장치를 통칭하는 것으로 가공범위에 따라 여러 종류가 있으며, 대표적으로는 CNC(Computerized Numerical Control) 공작 기계가 있다. CNC 공작 기계는 공작물의 절삭가공을 하는 경우 가공 치수, 형상, 필요한 공구, 이송속도 등을 선택적으로 지시하는 수치 데이터를 기록한 프로그램을 컴퓨터와 직접연결시켜 자동으로 절삭공구의 위치를 결정하거나 자동절삭을 수행하도록 한 것이다.

이러한 CNC 공작 기계와 관련된 종래의 기술로는 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 5> 가 개시되어 있다.

<특허문헌 1> 내지 <특허문헌 4> 에 개시된 종래기술은, 소정의 응용프로그램을 이용하여 가공할 제품에 대한 모델링 작업(제품 모델링)을 수행한 후, 생성된 모델링 제품을 이용하여 가공할 제품의 금형을 설계하는 가공 모델링을 수행한다. 그리고 생성된 가공 모델링 정보를 이용하여 제품을 생산하기 위한 공작물에 대한 가공작업을 수행한다.

가공작업은 매우 정밀한 작업으로써 제품의 종류나 사이즈, 또는 제품의 복잡성에 따라 가공시간에 차이가 나며, 특히 숙련자와 비숙련자의 능력에 따라 매우 많은 시간 차이가 발생한다. 예컨대, 같은 종류의 제품 가공 시 비숙련자와 숙련자의 시간 차이는 최대 6~10시간 이상 차이가 나는 제품도 있으므로, 숙련도가 CNC 공작 기계를 이용하여 공작물을 가공할 때 생산 효율을 좌우하는 중요한 변수로 자리 잡고 있다.

이에 근래에는 숙련도에 따른 제품생산 효율의 차이를 최소화하기 위해 CNC공작 기계에 필요작업에 따른 사용 가능 공구 정보와, 각 공구의 이동경로 등 정보를 DB로 데이터화하여 저장되도록 하고 있다. 이와 같이 공구 정보가 DB화되면 작업자는 CNC공작 기계에 가공 모델링 정보를 입력한 후 작업순서를 정하고, 각 작업순서에 필요한 공구를 내부의 기준DB에서 선택하여 지정하기만 하면, 공작물에 대한 가공은 수동으로 설정한 각 작업순서에 따른 설정된 가공데이터(NC데이터)에 의해 자동으로 수행됨으로 품질의 오차를 최소화하면서 대량생산이 가능해진다.

그러나 이러한 방법도 작업자가 작업 순서 및/또는 작업에 필요한 공구의 선택을 수동으로 선택하여야 하므로, 작업자의 선택 정도에 따라 가공시간이 변화될 수 있다. 즉, 작업순서와 공구 선택에 따라 공구이동 시간 차가 발생하므로 대량 가공시 최종 생산량에 차이가 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 하기의 <특허문헌 5> 에는 지능형 CNC 공작 기계 및 그 제어방법에 대한 기술이 제안되었다.

<특허문헌 5> 에 개시된 종래기술은 CNC 공작 기계에 공작물의 모델링 정보를 입력하면 가공시 필요한 가공순서, 공구, 공구의 이동경로가 자동으로 선정되어 NC데이터를 생성하고, 생성된 NC 데이터에 의해 공작물의 가공이 이루어지도록 한다. 가공 시 가공상태를 실시간으로 측정하여 오차 확인 시 즉시 보정이 이루어지도록 하여 최적의 가공상태를 유지시킴으로써 품질과 생산성을 향상시킨다.

특히, <특허문헌 5> 는 입력되는 모델링 데이터를 분석하여 공작물의 가공할 과정과 사용되는 도구를 제어장치 내에 저장된 데이터베이스로부터 자동으로 선택하고 이를 최적화하여 데이터를 생성한다. CNC 공작 기계의 가공장치는 공급된 공작물의 크기와 좌표를 자동측정하고, 공작물의 좌표와 NC 데이터의 좌표를 일치시킨 다음 공작물을 가공하도록 함으로써, 가공공정의 자동화에 의해 작업자 숙련도에 따른 생산량 차이를 최소화함과 동시에 가공과정에서의 각종 가공오차 보정에 의해 가공품의 품질을 향상시키게 된다.

대한민국 등록특허 제0173298호(1998.10.28. 등록)(CNC 공작 기계의 주축 및 절삭유 자동 온/오프 제어장치) 대한민국 등록특허 10-0407890(2003.11.20. 등록)(CNC 공작 기계의 주축전류제어를 위한 복합제어방법) 대한민국 등록특허 10-0256490(2000.02.23. 등록)(씨엔씨공작기계의 수치 제어장치) 대한민국 등록특허 10-0454717(2004.10.19. 등록)(시엔시 공작기계의 직접 제어시스템) 대한민국 등록특허 10-1257275(2013.04.15. 등록)(자동가공기능을 갖는 지능형 CNC공작기계 및 그 제어방법)

그러나 상기와 같은 종래기술들은 CNC 공작 기계를 이용한 공작물의 가공 시 필요한 가공순서, 공구, 공구의 이동경로(가공경로)가 자동으로 선정되어 NC 데이터를 생성하고, 생성된 NC 데이터에 의해 공작물의 가공을 자동으로 수행하는 것은 가능하나, 가공 정밀도에 영향을 미치는 다양한 인자를 고려하지 않고, 공구의 가공 경로를 생성하기 때문에, 가공 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.

예컨대, 공구 수명이나 마모도, 가공 시 공구 밀림 등 가공 공차를 유발하는 다양한 인자를 전혀 고려하지 않은 상태에서 가공경로를 생성하여 가공을 하기 때문에, 가공 공차들로 인해 가공 정밀도가 떨어지는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 공구의 사양을 기준으로 가공 공차를 유발하는 인자들을 정의하고, 이 인자들로 인한 가공 옵셋(offset) 양을 변수화하여 보정 함으로써, 가공 정밀도를 향상할 수 있도록 한 공작 기계의 가공경로 보정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공작 기계의 가공경로 보정방법은 (a) 가공할 모델의 크기와 가공할 소재의 크기 분석을 통해 공구 테이블 데이터베이스에서 가공할 공구를 선택하는 단계; (b) 가공 전략이 선정되고, 가공 조건이 입력되면 가공 옵셋을 산출하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 산출한 가공 옵셋을 기초로 가공 경로를 보정하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 보정된 가공 경로 정보를 기초로 선정 공구에 따른 가공 경로를 생성하고, 이를 기초로 가공 장치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (b)단계는 공구의 사양을 기준으로 가공 공차를 유발하는 인자를 정의하고, 정의한 인자에 대한 가공 옵셋량을 변수화하여 가공 옵셋을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 가공 공차를 유발하는 인자는 런-아웃 공차(Run-out)와 공구의 밀림 정보와 공구의 수명 및 마모 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (b)단계는 선정된 공구의 Run-out을 측정하고, 상기 Run-out 측정값으로부터 반경 방향 옵셋량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (b)단계는 선정된 공구의 가공 조건별 밀림을 측정하고, 측정한 밀림 측정값을 기초로 반경 방향 옵셋량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (b)단계는 공구의 수명 및 직경 측정값으로부터 마모량 계산 및 옵셋량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c)단계는 산출한 Run-out 공차만큼 가공 경로에서 + 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c)단계는 산출한 밀림 공차만큼 가공 경로에서 - 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c)단계는 산출한 공구 마모량만큼 가공 경로에서 - 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 공구의 사양을 기준으로 가공 공차를 유발하는 인자들을 정의하고, 이 인자들로 인한 가공 옵셋(offset) 양을 변수화하여 보정 함으로써, 가공 정밀도를 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 공작 기계의 가공 제어 시스템의 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 공작 기계의 가공경로 보정방법을 보인 흐름도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에서 가공 공차를 유발하는 인자들의 예시도,
도 4는 본 발명에서 황삭 공고 선정 기준 예시표,
도 5는 본 발명에서 황삭 공구를 기준으로 중삭까지 자동 선정된 공구의 순서 예시도,
도 6은 본 발명에서 가공 공차를 측정하기 위한 레이저 측정 장치의 예시도,
도 7은 본 발명에 적용되는 공구수명 관리 DB 테이블 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공작 기계의 가공경로 보정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 공작 기계의 가공 제어 시스템의 블록 구성도로서, 기준 데이터베이스(DB)(10), 가공 데이터베이스(DB)(20), 공구테이블 데이터베이스(40), 소재 데이터베이스(30), 공구 설정부(50), 가공경로 보정부(60), 가공장치(70)를 포함한다.

상기 기준DB(10)는 가공장치의 각 장치 구동과 각 부의 신호를 제어하기 위한 제어 정보, 가공장치에 장착된 공구의 특성과 공구 이동경로와 각종 가공정보가 저장된다.

상기 가공DB(20)는 공구 표준화 테이블을 기준으로 선정된 공구를 소재 및 가공 모델의 크기나 형태에 따라 설정할 수 있도록, 모델링 데이터 및 가공순서와 공구 이동경로인 NC 데이터를 저장하는 역할을 한다.

상기 소재DB(30)는 상기 가공DB(20)에 저장된 모델링 데이터로부터 가공 대상 모델의 소재 특성을 추출하여 저장하는 역할을 한다.

상기 공구테이블 DB(40)는 공구표준화 테이블을 저장하는 역할을 한다.

상기 공구 설정부(50)는 상기 공구테이블 DB(40)를 기반으로 최적의 공구를 찾는 역할을 한다. 이러한 공구 설정부(50)는 상기 가공DB(20)로부터 읽어들인 모델링 데이터와 소재DB(30)로부터 읽어들인 가공 대상 모델의 소재 특성에 따라 공구테이블 DB(40)의 공구표준화 테이블로부터 최적의 공구를 선정하는 것이 바람직하다.

상기 가공경로 보정부(60)는 상기 가공 경로인 NC 데이터로부터 가공 공차에 따른 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정하여 최적화된 가공 경로를 생성하는 역할을 한다.

상기 가공장치(70)는 상기 가공경로 보정부(60)로부터 생성된 최적화된 가공경로 정보를 기반으로 공구를 제어하여, 가공 대상물을 가공하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 공작 기계의 가공경로 보정방법을 보인 흐름도로서, (a) 가공할 모델의 크기와 가공할 소재의 크기 분석을 통해 공구 테이블 데이터베이스에서 가공할 공구를 선택하는 단계(S10 ~ S30), (b) 가공 전략이 선정되고, 가공 조건이 입력되면 가공 옵셋(offset)을 산출하는 단계(S40 ~ S60), (c) 상기 (b)단계에서 산출한 가공 옵셋을 기초로 가공 경로를 보정하는 단계(S70), (d) 상기 (c)단계에서 보정된 가공 경로 정보를 기초로 선정 공구에 따른 가공 경로를 생성하고, 이를 기초로 가공 장치를 제어하는 단계(S80)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공작 기계의 가공경로 보정방법을 첨부한 도면 도 1 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가공할 모델링 데이터가 입력되면 가공 경로 보정부(60)는 단계 S10에서 가공할 모델의 크기(가로*세로*높이)를 분석하고, 단계 S20에서 가공할 소재의 크기(가로*세로*높이)를 분석하며, 분석된 모델 크기 정보와 소재 크기 정보를 기준으로 단계 S30에서 공구테이블 데이터베이스(40)로부터 적정한 공구를 선택한다.

여기서 공구테이블 데이터베이스(40)에는 경험을 통해 만들어진 최적화 공구 선정 기준 테이블인 공구표준화 테이블이 저장된다. 공구는 가공 대상 모델의 소재, 크기 및 가공 면적에 따라 달리 설정될 수 있으며, 도 4는 상기 공구표준화 테이블의 예시로서, 황삭 공구 선정 테이블 예시이다.

상기 공구표준화 테이블을 작성하는 기준은 도 4에 알 수 있는 바와 같이, 가공되는 면적(가로축)과 깊이(세로축)에 따라 공구의 지름(F)과 편경(R)이 달라질 수 있다.

예컨대, 가공면적이 60,000㎟ 이상, 깊이 20㎜ 이상일 경우, 가공면적 30,000 ~ 60,000㎟, 깊이 80㎜ 이상이면 지름(F)은 33, 편경(R)은 3이 되고, 가공면적이 60,000㎟ 이상, 깊이 5 ~ 20㎜일 경우와 가공면적 30,000 ~ 60,000㎟, 깊이 25 ~ 80㎜인 경우, 가공면적 20,000~30,000㎟, 깊이 60㎜ 이상이면 지름(F)은 26, 편경(R)은 2가 된다.

기타 가공면적 및 깊이에 따른 공구의 지름(F) 및 편경(R)은 테이블과 같다. 다만, 가공면적과 깊이가 소정의 기준치 이하일 경우에는 편경(R)이 없는 공구를 사용하는 것이 바람직하다.

이렇게 가공될 모델과 소재의 크기를 분석하여 소재 및 모델의 크기를 기준으로 기설정된 공구 표준테이블로부터 공구를 선정하여 가공 작업을 함으로써, 공작 기계를 이용한 기계 가공을 더욱 쉽고 빠르게 할 수 있게 된다.

한편, 공구선정 시스템을 이용한 공작 기계는 다양한 것이 사용될 수 있으나, 다수의 공구, 스핀들, 테이블, 주축대, 터릿, 측정센서가 설치되어 측정센서로 안치되는 공작물의 좌표와 크기를 측정하고, NC 데이터에 의해 선택된 공구로 공작물을 순차적으로 절삭 및 가공하는 가공장치를 구비한 CNC 공작 기계가 바람직하다. 이러한 CNC 공작 기계는 통상적으로 기계가공에서 많이 이용되는 것 중 하나가 사용될 수 있다.

여기서 CNC 공작 기계의 공구 선정에서, 선정되는 공구의 장착 길이는 공구 직경의 4 내지 8배인 것이 바람직하다. 공구의 길이가 짧을 경우 공작 기계가 구동되는 도중 공구 또는 공구를 고정시킨 터릿이 소재와 접촉되어 소재나 장치가 망가질 수 있기 때문이며, 공구 길이를 공구 직경과 대비하여 설정하는 이유는, 공구의 직경(F)은 가공면적 및 깊이에 따라 설정되어 있으므로 이를 고려하면 공구를 고정하는 터릿이 소재와 접촉되는 것을 피할 수 있기 때문이다.

예컨대, 공구 선정은, 가공DB(20)로부터 읽어들인 모델링 데이터로부터 가공모델의 가로, 세로, 높이 및 가공 면의 깊이를 분석하고, 가공할 소재의 가로, 세로 및 높이를 분석하며, 상기 분석한 모델 및 소재 분석 정보를 기초로 공구테이블 DB(40)의 공구표준화 테이블로부터 해당 공구를 찾는다.

여기서 모델 분석은 가공DB(20)에 저장된 가공 대상 물품의 모델링 데이터로부터 모델 정보를 읽어들이는 것에 의해 분석될 수 있고, 해당 모델의 용도나 작동 방법에 따라 소재의 재질이 선택될 수 있다. 즉, 소재DB(30)에 저장된 해당 모델에 대한 소재 정보는 모델의 용도나 크기 작동 방법 등에 따라 소재의 재질이나 크기, 가공 형태 등의 정보를 포함하며, 이러한 소재 정보와 모델 정보로부터 공구 정보를 찾을 수 있다.

다시 말해, 모델링 데이터로부터 가공면적이나 깊이 정보를 얻을 수 있고, 소재 정보로부터 소재의 재질이나, 소재의 크기 및 가공될 면적 정보를 얻을 수 있으며, 이러한 정보에 따라 도 4에 도시한 공구표준화 테이블로부터 어느 하나의 공구를 찾아내는 것이다.

이러한 과정을 통해 작업할 최적의 공구를 선택한 후, 단계 S40에서 가공 전략을 선정한다. 여기서 가공 전략은 가공 방식을 의미하며, 예를 들어, 등고선, Parallel, 3D 옵셋 등이 된다.

가공 전략이 선정되면, 단계 S50에서 가공 조건을 입력받는다. 여기서 가공 조건은 Feed, RPM 등이 된다.

다음으로, 단계 S60으로 이동하여 가공 옵셋을 산출한다. 여기서 Feed, RPM과 같은 가공 조건이 입력되면, 그 입력된 가공 조건에 따라 절임량을 결정한다(Ad, Rd). 소재의 재질, 공정(황삭/정삭), 공구 직경, 절임량에 따른 Feed, RPM은 미리 설정된 조건표를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 가공 옵셋 산출은 공구의 사양을 기준으로 가공 공차를 유발하는 인자를 정의하고, 정의한 인자에 대한 가공 옵셋량을 변수화하여 가공 옵셋을 산출하는 것이 바람직하다. 가공 공차는 가공 정밀도에 영향을 주게 되므로, 가공 정밀도 향상을 위해서는 가공 공차를 제거하는 것이 바람직하다. 가공 공차를 유발하는 인자는 Run-out, 공구의 밀림 현상, 공구의 마모가 될 수 있다. 공구 직진도인 Run-out 공차가 발생하면 과삭이 발생하고, 공구의 밀련 현상에 대한 공차가 발생하면 미삭이 발생하며, 공구의 마모에 의한 공차가 발생하면 미삭이 발생한다.

예컨대, 도 3a에 도시한 바와 같이, 공구의 조립 상태에 따라 기계의 Head Spindle과 동축이 되지 않는 경우가 발생하며, 이를 Run-out이라고 한다. 이론적으로 head Spindle과 공구가 길이 방향(Z축)으로 일직선상에 있을 경우, Run-out = 0이다. 대부분 공구의 Run-out은 1 ~ 10㎛ 이내로 다양하다. 이렇게 공구가 Head Spindle Z축에 대해 틀어져(휘어져) 있게 되므로, 가공을 위해 스핀들이 회전하게 되면 공구의 끝단은 편심된 원의 회전과 같은 현상이 생겨, 가공 치수 오차의 원인이 된다. 일반적으로 공구의 길이가 길수록 Run-out이 많이 발생하게 되므로, 공구의 길에 따라 Run-out을 측정하여 가공 경로를 생성할 때 Run-out에 따른 가공 공차를 보정하는 것이 바람직하다. Run-out 측정은 도 6과 같은 레이저 측정 장치를 이용할 수 있다. 공구를 회전시켜 공구 중심선을 기준으로 회전 반경을 측정한다. 측정 공구의 사양이 D10mm일 때, 측정값이 10.4mm이면 Run-out은 2mm가 된다.

다른 가공 공차로서 공구의 밀림 정보가 있다.

길이 분할 가공 시 도 3b에 도시한 바와 같이, 공구 밀림(처짐), 마모에 의한 가공 단차가 발생한다. 공구의 처짐은 공구의 절삭력에 의해 발생한다. 공구의 길이, 직경 비율에 따라 공구의 절삭력에 따른 처짐 각이 결정된다. 공구의 처짐은 하기 [수학식 1]로 계산할 수 있다.

여기서 E_ool은 탄성계수, I_cyl은 D⁴/64, L(4D)은 공구의 길이를 각각 나타내며, 공구의 길이는 공구 직경의 4배로 가정한다.

또 다른 가공 공차로서 공구 마모량이 있다. 공구의 사용 시간에 따라 공구의 마모가 증가하여, 가공 공차가 발생할 수 있다. 공구의 사용 시간에 따라 마모 량을 도 7과 같은 공구 수명 데이터베이스에 관리하고, 해당 공구의 사용 시간에 따라 공구 수명 관리 데이터베이스에 저장된 마모량을 적용하여 옵셋을 산출한다.

도 7은 공구 수명 데이터베이스 테이블 예시로서, 공구별로 최대 사용 시간을 적용하고, 사용 시간당 공구 마모량을 측정하여 데이터베이스에 테이블로 관리한다. 이때, 가공 조건과 가공 절입량에 따라 마모도가 달라지므로, 도 7과 같은 측정값을 기록하여 계산하는 것이 바람직하다.

공구별로 최대 사용 시간을 적용하고, 사용 시간당 공구 마모량을 측정하여 도 7과 같은 형태로 데이터베이스에 테이블로 관리한다. 이때, 가공 조건과 가공 절입량에 따라 마모도가 달라지므로, 도 7과 같은 공구수명 관리 데이터베이스 테이블를 기반으로 측정값을 기록하여 가공 공차를 계산하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 과정을 통해 공구 사양을 기준으로 가공 공차에 대한 옵셋을 산출하면, 단계 S70으로 이동하여 상기 산출한 옵셋을 기반으로 가공 경로를 보정한다.

여기서 가공 공차에 대한 옵셋 보정은 Run-out 옵셋 보정, 밀림 공차 옵셋 보정, 공구의 수명 및 마모량에 따른 옵셋 보정 등을 포함할 수 있다.

예컨대, Run-out 공차만큼 산출한 옵셋에 대해, 가공 경로에서 + 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정한다. 이때, 스핀들 회전수(RPM)에 비례하여 옵셋 값을 증가하며, 회전력에 의한 공차가 증가한다.

아울러 밀림 공차에 대한 옵셋에 대해, 산출한 밀림 공차만큼 가공 경로에서 - 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정한다.

또한, 산출한 공구 마모량 및 수명에 대한 옵셋에 대해, 공구 마모량만큼 가공경로에서 - 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정한다.

이를 종합적으로 고려하여 각각의 가공 공차에 대해 산출한 옵셋을 보정하는 방법은 하기의 [수학식 2]를 이용하여, 가공 경로에서 옵셋을 보정 한다.

이러한 과정을 통해 가공 공차에 대한 가공경로를 보상하고, 이를 기반으로 단계 S80에서 가공 경로를 생성한다. 여기서 가공 경로는 NC 데이터를 의미한다.

다음으로, 생성한 가공 경로 정보를 이용하여 인터페이스를 통해 가공장치(70)로 전송하여, 가공 작업이 이루어지도록 한다.

인터페이스(예를 들어, "HMI; Human Machine Interface")는 작업자에 각종 기기 정보를 제공하고, 선택사항을 입력받는 장치이고, 정보를 지정된 연락처로 메시지 형태로 전송하여 작업과정을 실시간으로 통지 가능하도록 하는 장치이다. 인터페이스는 가공장치의 공구정보와 가공과정에서의 정보와 오류 대체 솔루션을 표시하는 디스플레이, 표시된 내용의 선택사항 입력 및 모델링 데이터를 입력하는 입력부, 작업과정정보나, 기기가공 오류 시의 오류정보를 작업자에게 메시지 전송하는 유무선통신부를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이는 대화 방식, 흐름 방식 등 다양한 방법에 의해 자동으로 설정되는 가공순서를 순차적으로 표시할 수 있다.

필요에 따라서는 입력부를 통해 작업자가 표시된 내용을 선택, 패스, 변경과 같은 다양한 실행명령을 입력하여 편집할 수 있고, 이를 제어장치 및 연산처리장치와 양방향 통신으로 연결되어 가공이 이루어진다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

10: 기준 데이터베이스(DB)
20: 가공 데이터베이스(DB)
30: 소재 데이터베이스(DB)
40: 공구테이블 데이터베이스
50: 공구 설정부
60: 가공경로 보정부
70: 가공장치

Claims

공작 기계의 가공경로를 보정하는 방법으로서,
(a) 가공할 모델의 크기와 가공할 소재의 크기 분석을 통해 공구 테이블 데이터베이스에서 가공할 공구를 선택하는 단계;
(b) 가공 전략이 선정되고, 가공 조건이 입력되면 가공 옵셋을 산출하는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 산출한 가공 옵셋을 기초로 가공 경로를 보정하는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계에서 보정된 가공 경로 정보를 기초로 선정 공구에 따른 가공 경로를 생성하고, 이를 기초로 가공 장치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 1에서, 상기 (b)단계는 공구의 사양을 기준으로 가공 공차를 유발하는 인자를 정의하고, 정의한 인자에 대한 가공 옵셋량을 변수화하여 가공 옵셋을 산출하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 2에서, 상기 가공 공차를 유발하는 인자는 런-아웃 공차(Run-out)와 공구의 밀림 정보와 공구의 수명 및 마모 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 1에서, 상기 (b)단계는 선정된 공구의 Run-out을 측정하고, 상기 Run-out 측정값으로부터 반경 방향 옵셋량을 산출하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 1에서, 상기 (b)단계는 선정된 공구의 가공 조건별 밀림을 측정하고, 측정한 밀림 측정값을 기초로 반경 방향 옵셋량을 산출하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 1에서, 상기 (b)단계는 공구의 수명 및 직경 측정값으로부터 마모량 계산 및 옵셋량을 산출하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 1에서, 상기 (c)단계는 산출한 Run-out 공차만큼 가공 경로에서 + 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 1에서, 상기 (c)단계는 산출한 밀림 공차만큼 가공 경로에서 - 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.
청구항 1에서, 상기 (c)단계는 산출한 공구 마모량만큼 가공 경로에서 - 옵셋을 적용하여 가공 경로를 보정하는 것을 특징으로 하는 공작 기계의 가공경로 보정방법.