KR20190002099A - 5축 가공장치의 피봇 교정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 관한 것으로, X, Y, Z축 방향으로 구동하는 공구와, 상기 공구를 A축 및 C축 방향으로 회전시키는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 있어서, 5축 가공장치의 피봇점 교정 후 피봇점 오차 테스트용 가공이 이루어지는 가공 시편과, 상기 가공 시편을 가공해 가공된 부위의 오차를 측정해 상기 피봇점 교정의 오차를 판단하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 피봇 교정 후 샘플 가공을 통해 피봇 교정이 제대로 이루어졌는지 검증할 수 있으며, 보정값을 확인해 측정오차 및 세팅에 대한 오차를 확인할 수 있어 5축 가공장치의 신뢰성 및 정밀성을 향상시킬 수 있다.

Description

5축 가공장치의 피봇 교정 방법{Method for correcting of pivot of 5 axis equipment}
본 발명은 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 5축 가공장치의 피봇 교정 시 신뢰성을 향상시킬 수 있는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 5축 절삭가공장치라 함은 CNC(Computerized Numerical Control) 기반의 절삭가공장치에서 작업대상물(Work-Piece)을 다양한 위치 및 각도에서 절삭 가공할 수 있도록 X축, Y축 및 Z축 방향의 이송은 물론, A축 및 B축 방향의 이송 혹은 회전이 가능한 절삭가공장치를 말한다.
통상 5축 절삭가공장치는 B축 회전 메커니즘이 절삭공구가 장착되는 스핀들 및 새들에 마련되고 스핀들에 장착된 절삭공구가 B축 방향으로 회전하도록 구성된다. 이러한 5축 절삭가공장치의 일 예가 한국특허등록 제10-0971168호에 개시되어 있다.
이러한 5축 절삭가공장치는 회전 중심점인 피봇점의 교정 시 A, B축이 회전할 때 회전 중심점에 대한 차이값을 교정 프로그램을 통해 찾고, NC 파라미터에 입력해 보정하게 된다. 이는 A, B축의 회전 시 기구적인 오차값을 피봇점 교정을 통해 위치 보정하는 것으로, 일종의 매크로 프로그램을 이용해 자동 측정하는 방식이다.
피봇점의 보정값이 정확해야 가공 정밀도가 향상되는데, 종래의 교정 방법은 피봇 교정 후 측정값에 대해 검증할 방법이 없어 제대로 교정이 되었는지를 검증하기 어려운 문제가 있다. 이에 5축 절삭가공장치의 피봇 교정 신뢰성이 저하되며, 측정 오차나 세팅값에 대한 오차 역시 판단할 수 있는 방법이 없어 5축 절삭가공장치의 피봇 교정 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.
한국특허등록 제10-0971168호 (등록일 2010.07.13)
본 발명의 목적은 5축 가공장치의 피봇 교정 시 신뢰성을 향상시킬 수 있는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 5축 가공장치의 피봇 교정 방법은, X, Y, Z축 방향으로 구동하는 공구와, 상기 공구를 A축 및 C축 방향으로 회전시키는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 있어서, 5축 가공장치의 피봇점 교정 후 피봇점 오차 테스트용 가공이 이루어지는 가공 시편과, 상기 가공 시편을 가공해 가공된 부위의 오차를 측정해 상기 피봇점 교정의 오차를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 가공 시편은 복수의 영역으로 구획되며, 상기 가공 시편의 구획된 영역을 상기 A축, C축 기준으로 가공 위치를 설정하여 가공하는 것을 특징으로 한다.
상기 가공 시편의 구획된 영역 별로 복수의 가공 위치가 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 가공 시편의 상기 가공 위치는 (a), (b) 두 개소로 구분되며, 상기 가공 위치에 따른 가공값의 차이인 가공 단차를 기설정된 목표값과 비교하여 상기 피봇점 교정의 오차를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 5축 가공장치의 피봇 교정 방법은 피봇 교정 후 샘플 가공을 통해 피봇 교정이 제대로 이루어졌는지 검증할 수 있으며, 보정값을 확인해 측정오차 및 세팅에 대한 오차를 확인할 수 있어 5축 가공장치의 신뢰성 및 정밀성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 5축 가공장치의 피봇점을 나타내는 모식도,
도 2는 5축 가공장치의 피봇점을 나타내는 Y축 방향 모식도,
도 3은 5축 가공장치의 피봇점을 나타내는 X축 방향 모식도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 따른 기준축별 가공단차를 도시한 표,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 5축 가공장치의 피봇 교정 방법을 적용하기 위한 가공 시편의 세부 위치를 도시한 모식도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 5축 가공장치의 피봇점을 나타내는 모식도, 도 2는 5축 가공장치의 피봇점을 나타내는 Y축 방향 모식도, 도 3은 5축 가공장치의 피봇점을 나타내는 X축 방향 모식도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 따른 기준축별 가공단차를 도시한 표, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 5축 가공장치의 피봇 교정 방법을 적용하기 위한 가공 시편의 세부 위치를 도시한 모식도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 5축 가공장치는 X, Y, Z축 방향으로 구동이 가능하며, A축 및 C축 방향으로 각각 회전이 가능하다.
도 1에서 X, Y, Z축 방향에 따른 5축 가공장치의 공구가 구동 가능한 방향 및 범위를 타원으로 표시하였으며, 공구의 선단점은 점으로 표시하였다.
또한, 도 1에서 가상의 중심축을 기준으로 회전하는 형태가 A축 또는 C축 중 어느 하나를 기준으로 회전하는 것을 도시한 것이며, 아래쪽에 도시한 것은 A축 또는 C축 중 다른 하나를 기준으로 회전하는 것을 도시한 것이다(회전하는 방향을 한번에 도시함). 이를 좀더 상세하게 도시한 것이 도 2 및 도 3이며, 도 2에서는 5축 가공장치의 공구가 회전축 2(C축) 방향을 기준으로 회전할 수 있음을 도시하였다. 도 3에서는 5축 가공장치의 공구가 회전축 1(A)축 방향을 기준으로 회전할 수 있음을 도시하였다.
이러한 5축 가공장치의 피봇점(회전 중심점)은 A축 및 C축의 회전 시 기구적인 오차값을 갖는 경우 도 1에서와 같이 정확한 회전 중심이 아닌 잘못된 회전중심을 갖게 되므로 가공 정밀도가 저하된다.
이를 방지하기 위해 피봇점을 교정할 수 있는 매크로 프로그램이 구비되며, 매크로 프로그램에 의해 자동으로 피봇점을 교정할 수 있다(매크로 프로그램은 공지기술이므로 상세한 설명을 생략함).
본 발명의 일 실시 예에 따른 5축 가공장치의 피봇 교정 방법은 매크로 프로그램을 이용해 피봇점을 교정한 후 가공 시편을 실제로 가공함으로써 피봇점의 교정이 오차없이 이루어졌는지를 직접 확인할 수 있는 방법이다.
가공 시편은 도 5에서와 같이 여러 영역으로 분할될 수 있으며, 각 부위의 가공단차를 확인함으로써 피봇점 교정값의 오차 및 세팅에 대한 오차를 확인할 수 있다.
가공 시편은 육면체 형상을 가질 수 있으며, 일측 바닥면을 S1, S2, S3의 영역으로 구획할 수 있다. S2 영역은 하나의 꼭지점을 포함하는 영역으로 정의할 수 있고, S2를 기준으로 양측에 인접한 모서리를 포함하는 영역을 S1 및 S3으로 정의할 수 있다. 그 중 S3 영역에 인접한 가공 시편의 측면 일부를 S4 영역으로 정의할 수 있다. 각각의 영역에는 (a), (b)의 위치가 가공 위치로 세팅될 수 있다. 이러한 영역의 정의는 5축 가공장치의 종류나 특성에 따른 임의의 구분일 뿐, 본 실시 예에 한정되지 않는다.
이렇게 가공 시편에 가공 영역을 설정한 후, A축은 Y축 방향, Z축 방향을 따라 각 영역의 (a), (b)의 위치를 가공해 가공 단차를 확인한다. 또한, C축은 X축 방향, Y축 방향을 따라 (a), (b)의 위치를 가공해 가공 단차를 확인한다. 여기서 가공 단차는 (a), (b)의 위치간 가공값의 차이이며, 목표값(mm)과 비교하여 오차를 판단할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, A축의 S1 영역 가공 시 (a) 위치의 가공은 A축과 C축이 모두 0도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 OFF 상태이며, 가공면은 바닥면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.01mm로 설정될 수 있다. A축의 S1 영역 가공 시 (b) 위치의 가공은 A축이 90도의 위치에, C축이 0도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 ON 상태이며, 가공면은 측면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.01mm로 설정될 수 있다. 이는 A축의 Y축 방향 가공 조건이다.
A축의 S2 영역 가공 시 (a) 위치의 가공은 A축과 C축이 모두 0도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 OFF 상태이며, 가공면은 측면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.01mm로 설정될 수 있다. A축의 S2 영역 가공 시 (b) 위치의 가공은 A축이 90도의 위치에, C축이 0도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 ON 상태이며, 가공면은 바닥면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.01mm로 설정될 수 있다. 이는 A축의 Z축 방향 가공 조건이다.
C축의 S3 영역 가공 시 (a) 위치의 가공은 A축과 C축이 모두 0도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 OFF 상태이며, 가공면은 측면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.005mm로 설정될 수 있다. C축의 S3 영역 가공 시 (b) 위치의 가공은 A축이 0도의 위치에, C축이 180도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 ON 상태이며, 가공면은 측면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.005mm로 설정될 수 있다. 이는 C축의 X축 방향 가공 조건이다.
C축의 S4 영역 가공 시 (a) 위치의 가공은 A축과 C축이 모두 0도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 OFF 상태이며, 가공면은 측면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.005mm로 설정될 수 있다. C축의 S4 영역 가공 시 (b) 위치의 가공은 A축이 0도의 위치에, C축이 180도의 위치에 위치하고, 5축 기능은 ON 상태이며, 가공면은 측면일 수 있다. 가공단차의 목표값은 0.005mm로 설정될 수 있다. 이는 C축의 Y축 방향 가공 조건이다.
전술한 바와 같이, 가공 시편의 영역(S1~S4) 별, 위치(a, b) 별 실제 가공을 통해 가공 단차를 확인할 수 있다. 가공 단차가 목표값 이하이면 5축 가공장치의 피봇점 교정이 제대로 이루어진 것이며, 가공 단차가 목표값을 초과하면 5축 가공장치의 피봇점 교정이 오차를 갖는 것으로 정의할 수 있다.
가공 시편의 각 영역 별로 가공 조건을 달리해 가공하므로 가공 단차를 통해 어느 축의 어느 방향 교정값에 오차가 있는지를 판단할 수 있다. 이러한 일련의 과정은 도 4의 가공 조건을 컨트롤러에 세팅하고 가공 시편의 가공 및 가공 단차의 확인에 따라 자동으로 계산될 수 있도록 설정할 수 있다. 컨트롤러는 5축 가공장치의 일반적인 제어장치나 제어용 컴퓨터, 원격 서버 등에 프로그램 형태로 탑재되거나, 별도의 컨트롤러를 구비하는 형태로 구현될 수도 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.

Claims (4)

  1. X, Y, Z축 방향으로 구동하는 공구와, 상기 공구를 A축 및 C축 방향으로 회전시키는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법에 있어서,
    5축 가공장치의 피봇점 교정 후 피봇점 오차 테스트용 가공이 이루어지는 가공 시편과,
    상기 가공 시편을 가공해 가공된 부위의 오차를 측정해 상기 피봇점 교정의 오차를 판단하는 것을 특징으로 하는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가공 시편은 복수의 영역으로 구획되며, 상기 가공 시편의 구획된 영역을 상기 A축, C축 기준으로 가공 위치를 설정하여 가공하는 것을 특징으로 하는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가공 시편의 구획된 영역 별로 복수의 가공 위치가 설정되는 것을 특징으로 하는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가공 시편의 상기 가공 위치는 (a), (b) 두 개소로 구분되며, 상기 가공 위치에 따른 가공값의 차이인 가공 단차를 기설정된 목표값과 비교하여 상기 피봇점 교정의 오차를 판단하는 것을 특징으로 하는 5축 가공장치의 피봇 교정 방법.
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