KR880002554B1 - 수치 제어 가공방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수치 제어 가공방법

제1도는 및 제2도는 테이퍼 가공의 설명도.

제3도는 프라이스 가공의 설명도.

제4도는 본 발명에 관한 프라이스 가공의 설명도.

제5도 및 제6도는 법선 벡터 연산 설명도.

제7도는 오프세트 벡터 및 공구 중심축 벡터 설명도.

제8도 및 제9도는 제어축 위치 데이터 연산 설명도.

제10도는 테이퍼 부착 공구의 개략도.

제11도 및 제12도는 본 발명에 관한 와이어 컷트 방전 가공 설명도.

제13도는 프라이스 가공에 있어서의 블록도.

제14도는 와이어 컷트 방전 가공에 있어서의 블록도.

본 발명은 수치제어 가공방법에 관한 것으로 특히 프라이스 가공, 와이어컷트 방전 가공등에 적용하는데 적합한 수치제어 가공방법에 관한 것이다.

와이어컷트 방전가공기는 주지하는 바와 같이 상가이드와 하가이드와의 사이에 와이어를 장설하고 그 와이어와 공작물과의 사이에 방전을 일으켜서 공작물을 가공하는 것이며, 공작물은 테이블상에 고정되어 있고 가공형상에 따라서 수치제어 장치로부터의 지령에 의해 X, Y 방향으로 이동된다. 이 경우 테이블(공작물)에 대하여 와이어를 수직방향으로 장설하여 두면 공작물 상면과 하면과의 가공 형상이 동일하게 되며, 또 상가이드를 X, Y 방향(U측, V측이라함)으로 편위 가능하게 구성하여 예를들면 공작물 이동 방향과 직각방향으로 그 상가이드를 편위하여 와이어를 공작물에 대하여 경사시키면, 공작물 상면과 하면과의 가공형상은 동일하게 되지 않으며 와이어 가공면이 경사지는 소위 테이퍼 가공이 행해진다.

제1도는 이와 같은 테이퍼 가공의 설명도이고, 상가이드 UG와 하가이드 CG와의 사이에 와이어 WR가 공작물 WK에 대하여 소정각도 경사하여 장설되어 있다. 여기에서 각각 공작물 WK의 하면 PL을 프로그램형상(공작물 WK의 상면 QU를 프로그램형상으로 하여도 무방하다)으로 하고 또 테이퍼 각도를 α, 상가이드 UG와 하가이드 DG 사이의 거리를 H, 하가이드 DG로부터 공작물 WK 하면까지의 거리를 h라하면, 공작물 하면 PL에 대한 하가이드 DG의 오프세트량^d1 및 상가이드 UG의 오프세트량^d2는 각각

.......................................(1)

............(2) 로 나타난다. 여기서 d는 가공폭이다.

따라서 공작물의 이동에 따라서 오프세트량 d₁, d₂가 일정하게 되도록 와이어 WR을 장설하는 상가이드 UG를 이동 제어하면 제2도에 나타낸 바와 같이 테이퍼 각α의 테이퍼 가공을 행할 수가 있다. 그리고 도면중 점선 및 일점쇄선은 각각 상가이드 UG, 하가이드 DG의 통로이다. 이상과 같이 와이어컷트 방전가공 지령으로서는 공작물하면 또는 상면에서의 프로그램 통로와 그 프로그램 통로상에서의 이송속도, 테이퍼각α, 전기거리 H,h등을 지령하면 지령대로의 가공이 행해진다.

그러나 종래부터 행해지고 있는 테이퍼 가공에 있어서는 테이퍼 각도가 일정하고 그 테이퍼각이 연속적으로 변화하는 가공은 안되며 특히 공작물의 상면 형상과 하면 형상이 전연 다른 가공, 예를들면 상면 형상이 직선이 되고, 하면 형상이 원호로 되는 가공은 불가능하였다. 그러므로 만약 이와같은 와이어 방전 가공이 가능하게 되면 타발 금형뿐만 아니라 플라스틱 금형등 캐비티 가공 그 자체에도 이용할 수가 있으므로 NC와이어컷트 방전 가공기의 응용분야를 현저하게 넓힐 수가 있다. 또 상기 와이어컷트 방전가공이 가능하게 되면, 그 유사성으로부터 제3(a)도에 나타낸 바와같이 프라이스반 등에 있어서 프라이스 공구의 절단날 BT의 동부로써 공작물 WK에 가공을 실시할 수 있게 되므로, 프라이스공구의 선단으로써만 가공하는 종래의 방법(제3(b)도)에 비하여 가공능률을 현저하게 향상 시킬 수가 있다.

이상과 같이 본 발명은 상면 및 하면 형상이 다른 곡면, 환언하면 2개의 곡선의 대응점을 순차 연결함으로써 생기는 곡면을 가공할 수 있는 수치제어 가공 방법을 제공함을 목적으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 의하여 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명을 프라이스 가공에 적용한 경우의 설명도이다. 도면중 BT는 공구, CV₁, CV₂는 각각 곡선으로서 직선, 원호등의 기본 형상의 연속으로써 구성되며, 각 곡선상의 대응점 mi, ni(i=1, 2……)를 순차 연결함으로써 소망의 곡면 SF가 형성된다. 그리고 곡선 CV₁은 공작물 상면의 가공형상, CV₂는 공작물 하면의 가공 형상이다.

(1) 먼저, 곡면의 가공에 앞서 전기 2개의 곡선 CV₁, CV₂를 특정하는 곡선정보와 공구경 r등의 공구 형상 정보와 공구 진행방향의 좌측 또는 우측에 공구경 보정을 할 것인가를 나타내는 공구경 보정방향 정보와, 전기 각 곡선 CV₁, CV₂를 분할하는 분할 정보를 입력한다. 이때 분할 정보로서는 분할수, 분할피치 또는 허용 오차량이 입력된다. 또 공구경 보정방향은 G기능 명령 G41, G42에 의해 지령되며 좌측 오프세트이면 G41, 우측 오프세트이면 G42가 지령된다.

(2) 이어서 전기스텝 1에 압력한 분할정보에 의하여 각 곡선 CV₁, CV₂를 각각 분할하여, 분할점 mi, ni를 구한다. 예를들면 분할정보로서 분할수 M이 입력되어 있으면 각 곡선을 a : b로 분할하는 분할점은 이하의2-1)~2-4)의 순서에 의해 구해진다(여기서 a+b=M이라 한다).

2-1)주어진 곡선 CV₁또는 CV₂의 각 요소(주어진 곡선을 구성하는 선분 또는 원호를 요소라 칭한다)의 길이를 구하고 이것을 합계하여 곡선의 길이 D를 구한다.

2-2)

를 구한다.

2-3) 분할의 기점이 되는 일방의 단에서 D'의 길이의 위치를 포함하는 요소를 추출한다. 이 요소의 추출은 최초의 요소의 길이를 D₁, 다음의 요소를 길이를 이하 마찬가지로 D_3......Di_......로 할때

로된 k를 구함으로써 행해진다.

2-4) k번째의 요소에 대하여, 그 시점에서

로 되는 k번째의 요소상의 점을 구한다. 이 구한점이 주어진 곡선을 일방의 단점에서 a : b로 분할하는 점이다. 여기서 2-3)에 있어서 k=1일때

라 한다.

또 분할정보로서 분할피치 N(mm)가 주어지면 이하의 순서에 의해 분할점 mi, ni를 구한다.

2-1)' 주어진 곡선 CV₁및 CV₂의 길이 D₁(mm)D₂(mm)를 구한다.

2-2)' M'=D₁／N, M₂=D₂／N의 연산을 행한다.

2-3)' M₁과 M₂의 대소를 비교하여 큰쪽을 분할수로 하여 전기 2-2)~ 2-4)의 스텝을 실행하면 분할점 mi, ni가 구해진다.

(3) 곡선 CV₁, CV₂상의 대응하는 분할점 mi, ni가 구해지면 그 분할점에 있어서의 공구경 보정 방향측의 법선 벡터

를 연산한다. 이 법선 벡터는 제5도, 제6도를 참조하여 이하의 순서로써 구한다.

3-1) 분할점 mi의 하나앞 및 하나뒤의 분할점mi-1, m+1을 구한다. 여기서 하나앞의 분할점 mi-1은 이미 공구 BT가 mi-1, ni-1에 이동할때 연산되어 있기 때문에 분할점 mi+1을 구하면 된다.

3-2) 상기 3점 mi-1, mi, mi+1을 통하는 원호 CR₁(제5도)를 구함과 동시에 분할점 mi에 있어서의 접선 벡터

를 구한다.

3-3) 다음에 곡선 SF의 모선방향 벡터

를

에 의해 구하면 법선 벡터

은 접선 벡터

과 모선방향 벡터

의 외적으로 되면(제6도)

(6)

에 의해 분할점 mi에 있어서의 법선 벡터

가 구해진다.

3-4) 마찬가지로하여 분할점 ni의 법선 벡터

가 구해진다. 여기서 법선 벡터

,

는 커터의 오프세트 방향을 향하도록 작성한다. 예를들면 곡선 CV₁의 분할점 mi에 있어서의 접선 벡터

를 상기의 설명과 역방향으로 구한 경우에는 법선 벡터

(6)'

에 의해 구해진다.

(4) 이어서 공구경 r과 법선 벡터

,

에서 공구 오프세트 벡터, 환언하면 공구경에 의하여 법선 방향으로 공구위치를 보정한때의 분할점 mi, ni에 대응하는 공구 중심축의 위치 mi, ni'(제7도)를 구한다. 이 분할점 mi, ni에 대응하는 공구 중심축의 위치는 이후 공구 보정위치라 한다.

(5) 2개의 공구 보정위치 mi', ni'가 구해지면 공구 중심축 벡터

를

mi'-ni' (7)

에 의해 구하고, 다음에 공구 보정위치 ni'를 공구선단 위치P(X, Y, Z)로하여 공구 중심축 벡터

와 공구 선단 위치 P(X, Y, Z)로부터 수치제어 공작기계의 각 제어축이 위치 데이터를 연산한다. 예를들면 제8도에 나타낸 바와같이 공구 BT를 수직회전 방향(B측 방향)및 수평회전방향(C축방향)으로 회전하여 공작물에 대한 공구 중심축 방향을 제어하고 또한 그 공구를 X, Y, Z의 3축 방향으로 이동시켜서 공작물에 소망의 가공을 실시함과 동시 5축과 프라이스반을 고려하면 공구 중심축 벡터(I, J, K)의 공구선단 위치 좌표(X, Y, Z)와 공구길이 1에서부터 공구 회전 중심 Q의 직교좌표치(X, Y, Z)와 공구 BT의 회전각 위치를 나타내는 구좌표값(b, c)는 다음식에 의해 연산할 수 있다.

여기서 (11), (12)식을 직교 좌표계에서 구좌표계로의 변환식이다. 즉 제9도에 나타낸 바와같이 공구 BT의 회전중심 Q를 원점으로하여 직교 좌표계와 구좌표계을 상정하며, 길이 1의 공구를, B축방향(수직회전방향)으로 b, c축방향(수평회전방향)으로 c회전시키면 공구선단의 직교좌표(I⁰, J⁰, K⁰)는

I₀=l.sin b.cos c (13)

J₀=l.sin b.sin c (14)

K₀=lcos b (15)

으로 나타나며 이들(13)~(15)식에서 b, c를 구하면 (11), (12)식이 된다.

(6) 마지막으로, (8)~(12)식에서 구한 x, y, z, b, c를 사용하여 공구 BT를 곡선 CV₁의 분할점 mi-1에서 mi로 및 곡선 CV₂의 분할점 ni-1에서 ni로 이동시킨다.

이후 상기 (1)~(6)를 반복하여 공구 BT를 곡선 CV₁, CV₂에 따라서 이동시키면 소망의 곡면 SF의 프라이스 가공이 행해진다.

여기서 스텝(5)에 있어서 공구보정위치 ni'를 공구선단위치 P(X, Y, Z)로 하여 설명하였지만 꼭 공구선단위치로 할 필요는 없으며 공구의 어느 위치에서 ni점을 절삭할 것인가를 프로그램에 지정시켜도 무방하다.

또 공구로서는 커터경이 일정한 것에 대하여 설명하였지만 제10도에 나타낸 바와같은 테이퍼 TP를 갖는 테이퍼진 공구 TBT에 있어서도 mi 및 ni에 있어의 공구보정위치 mi', ni'는 테이퍼진 공구의 각각의 위치에 있어서의 공구반경으로부터 구할 수 있다.

또한 여기까지의 실시예에서는 공구 선회측의 B, C축을 갖는 5축 공작기계로써 설명하고 있지만 회전 테이블과 공구선회의 조합 또는 2개의 회전 테이블을 갖는 5축 공작기계에도 적용이 가능하다.

이상은 프라이스 가공에 본 발명을 적용한 경우의 예이지만 다음에 와이어 컷트 방전가공에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명한다. 제11도, 제12도는 본 발명을 와이어컷트 방전가공에 적용한 경우의 설명도이며, WR은 와이어, CV₁, CV₂는 각각 공작물 WK상면 및 하면의 가공형상곡선, SF는 곡면이다.

(1)' 먼저 곡면 SF의 가공에 앞서 곡선정보, 방전캡을 포함한 와이어 직경 정보, 와이어 보정방향, 분할정보를 입력한다.

(2)' 이어서, 전기 스텝(1)'에서 입력한 분할정보에 의하여 각 곡선 CV₁, CV₂를 분할하여 분할점 mi, ni를 구한다.

(3)' 이후 프라이스 가공의 경우에 있어서의 스텝 (3), (4)와 마찬가지의 수법에 의해 와이어 보정위치 mi', ni'(제12도)를 구한다. 여기서 스텝(3), (4)에 있어서의 공구를 와이어라 바꿔 읽는다.

(4)' 2개의 와이어 보정위치 mi', ni'가 구해지면 (7)식에서 와이어의 경사 벡터

를 구한다.

(5)' 이어서, 와이어 보정위치 mi', ni'를 공작물 WK에 재치하는 테이블 TB에 평행한 평면으로의 투영점 좌표, 환언하면 와이어 WR의 중심점과 테이블 TB에 평행한 평면과의 교점 pc는 그 공작물 상면과 와이어 중심의 교점으로 된다. 한편 교점 pc'는 공작물 하면과 와이어 중심의 교점이다. 교점 pc, pc'의 좌표를 연산한다(제12도). 여기서 와이어컷트 방전가공기의 상가이드를 공작물 상면을 따라서 U, V축 방향으로 이동시킨다고 하면, 교점 pc, pc'의 좌표(u,v), (x,y)는 각각 분할점 mi, ni의 Z축 좌표값을 d, d', 와이어의경사 벡터

를 (I, J, K), 와이어 보정위치 mi', ni'의 좌표값을 (Sx, Sy, Sz), (Sx', Sy', Sz')로 하면

에 의해 구해진다. 단 t, t'는

t=(d-Sz)/K (18)

t'=(d'-Sz')/K (19)이다.

(6)' 마지막으로 (16)식에서 구한 (u, v)에 의해 와이어컷트 방전가공기의 상가이드를 U, V축 방향으로 이동시키고 또 (17)식에서 구한 (x, y)에 의해 테이블을 X, Y축 방향으로 이동시키면 와이어를 곡선 CV₁의 분할점 mi-1에서 ni로 그리고 곡선 CV₂의 분할점 ni-1에서 ni로 이동시킬 수가 있다.

그리고 이후 상기(1)'∼(6)'의 스텝을 반복하여 와이어를 곡선 CV₁, CV₂에 따라서 이동시키면 소망의 곡면 SF의 와이어컷트 가공이 행해진다.

제13도는 본 발명을 프라이스 가공에 적용한 경우의 블록도이다.

도면중 참고부호 101은 분할점 연산 유니트이고, 곡선 CV₁, CV₂를 특정하는 곡선데이터 DCV₁, DCV₂및 분할수 M및 분할비 a : b를 입력시켜서 분할점 mi, ni의 좌표값을 연산한다. 참고부호 102는 분할비 기억 레지스터이고, 전술의 (1)∼(6)의 스텝이 완료할때마다

의 연산이 행해져서 그 내용이 갱신된다. 그리고 초기시 i = 1이다. 참고부호 103은 분할점 좌표기억 레지스터이며, 현재 공구가 위치하고 있는 현 분할점 mi-1, ni-1, 다음에 공구가 이동하는 분할점 mi, ni 및 다음의 분할점 mi+1, ni+1의 좌표값이 각각 기억된다. 참고부호 104는 법선 벡터 연산유니트이며, G 기능명령에 의하여 주어지는 공구경 보정방향 정보를 사용하여 스텝 3-1)∼ 3-4)에 의하여 분할점 mi, ni에 있어서의 법선 벡터

를 연산한다.

참고부호 105는 오프세트 벡터 연산유니트이며 공구경 r과 법선 벡터

에서 오프세트 벡터, 즉 공구경 보정한 때의 분할점 mi, ni에 대응하는 공구보정위치 mi', ni'의 좌표값을 연산한다.

참고부호 106은 공구 중심축 벡터 연산 유니트이며 (7)식에 의해 공구 중심축 벡터 T(I, J, K)를 연산한다. 참고부호 107은 제어축 위치 데이터 연산 유니트이며, 공구 중심축 벡터(I, J, K) 및 공구 선단위치 좌표(X, Y)를 입력하여 (8)∼(12)식에서 X, Y, Z측 및 B, C축의 위치 데이터 x,y,z,b,c를 연산하여 출력한다. 참고부호 108은 펄스 분배기이며 위치 데이터 x,y,z,b,c를 입력하여 주지의 펄스분배 연산을 실행하여 각 축의 분배펄스 Xp, Yp, Zp, Bp, Cp를 발생시킨다. 여기서 각 축 분배펄스는 각각 도시하지 않는 각 축의 서어보회로에 입력되고 각 축의 모우터를 구동하여 공구를 곡선 CV_1,CV₂에 따라서 이동시킨다.

제14도는 본 발명을 와이어 컷트 방전가공에 적용한 경우의 블록도이며 제13도와 동일 부분에는 동일부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

참고부호 201은 교점좌표 연산 유니트이며 교점 pc, pc'(제12도)의 좌표를 (16),(17)에 의하여 연산하며 펄스분배기(108)에 입력한다. 펄스 분배기는 u,v,x,y를 입력하고, U,V 축의 분배펄스 Up¹, Vp 및 X, Y축의 분배펄스 Xp, Yp를 발생하며 그 분배펄스에 의해 상가이드 및 테이블을 구동한다.

그리고 제13도, 제14도에 있어서는 개별의 유니트에 의해 장치를 구성하였지만 콤퓨터 구성으로 하여도 무방하다.

이상 본 발명에 의하면 2개의 곡선의 대응점을 순차 연결함으로써 생긴 곡면, 환언하면 상면 형상과 하면 형상이 다른 곡면을 가공할 수가 있으므로 와이어 컷트 방전가공기의 응용분야를 현저하게 넓힐 수가 있다.

또 프라이스 가공에 있어서는 절삭날의 몸통부로써 공작물에 가공을 실시할 수 있게 되어 공구의 선단에서 가공하는 종래의 가공 방법에 비하여 가공 능률을 현저하게 향상시킬 수가 있다.

Claims (2)

1. 2개의 곡선상의 대응점을 각각 연결함으로써 생긴 곡면을 가공하는 수치제어 가공방법에 있어서, 전기 2개의 곡선을 특정하는 곡선정보와 공구경 등의 공구형상 정보와 공구경 보정방향 정보와 전기 각 곡선을 분할하는 분할정보를 입력하는 스텝, 전기 분할정보에 의하여 각 곡선을 분할하고 분할점 mi, ni(i=1,2,……)를 구하는 스텝, 한쪽의 곡선의 분할점 mi와 그 분할점 mi에 대응하는 다른쪽의 곡선의 분할점 ni에 있어서의 전기 공구경 보정방향의 법선 벡터를 각각 구함과 동시에 전기 공구형상 정보를 사용하여 공구 오프세트 벡터 또는 그 법선 방향으로 공구 위치 보정한 때의 분할점 mi, ni에 대응하는 공구 보정위치 mi', ni'를 각각 연산하는 스텝, 전기공구 보정위치 mi', ni'에 의해 공구축방향(I,J,K)를 연산하는 스텝, 공구 보정위치 ni'의 좌표값(X,Y,Z)와 전기 공구축방향(I,J,K)를 사용하여 수치제어 공작기계의 각 제어축 이동데이터를 연산하는 스텝, 그 제어축 이동 데이터에 의하여 공구를 공작물에 대하여상대적으로 이동시켜서 곡면 가공을 실시하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 수치제어 가공방법.
2. 2개의 곡선상의 대응점을 각각 연결함으로써 생기는 곡면을 가공하는 수치제어 가공방법에 있어서, 전기 2개의 곡선을 특정하는 곡선 정보와 와이어 컷트 방전가공에 있어서의 방전 캡을 포함하는 와이어 직경정보와 와이어 보정방향 정보와 전기 각 곡선을 분할하는 분할 정보를 입력하는 스텝, 전기 분할정보에 의하여 각 곡선을 분할하고 분할점 mi, ni(i=1,2,……)를 연산하는 스텝, 한쪽의 곡선이 분할점 mi와 그 분할점 mi에 대응하는 다른쪽의 분할점 ni에 있어서의 전기 와이어 보정방향의 법선 벡터를 각각 연산함과 동시에 전기 와이어 직경 정보를 사용하여 와이어 오프세트 벡터 또는 그 법선 방향으로 와이어 위치를 보정한때의 그 분할점 mi, ni에 대응하는 와이어 보정위치 mi', ni'를 각각 연산하는 스텝, 전기 와이어 보정위치 mi', ni'에 의해 와이어축 방향을 연산하는 스텝, 전기 와이어 축방향 및 와이어 보정위치 등을 사용하여 그 와이어 보정위치 mi', ni'에 대응하는 포인트로서 공작물을 재치하는 테이블면에 평행한 평면상의 포인트 mi"(U,V), ni"(X,Y)의 위치를 연산하는 스텝, X, Y, U, V에 의하여 테이블을 X, Y방향으로 구동함과 동시에 와이어를 U, V방향으로 구동하여 공작물에 곡면 가공을 실시하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 수치제어 가공방법.

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