KR940000011B1 - Nc 공작기계의 수치제어장치 및 방법 - Google Patents

Nc 공작기계의 수치제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

NC 공작기계의 수치제어장치 및 방법
제1도는 종래의 NC 공작기계의 수치제어장치의 블럭구성도.
제2도는 종래 장치의 동작 플로우챠트.
제3도는 본 발명에 따른 NC 공작기계의 수치제어장치의 블럭구성도.
제4도는 본 발명에 따른 장치의 동작 플로우챠트.
본 발명은 NC 공작기계의 수치제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 절삭속도의 자동산출 및 지정방식에 적당하도록 한 NC 공작기계의 수치제어장치 및 방법에 관한 것이다.
NC 공작기계의 절삭속도를 지정하는 종래 기술로는 제1도에 도시된 바와같이 가공프로그램을 입력시키는 키이보드와, NC 내용을 사용자에게 나타내기 위한 CRT 디스플레이와, 입력된 값을 처리하는 NC CPU와, 오퍼레이팅 시스템 프로그램(Operating System Program)과, 사용자의 가공프로그램을 저정하기 위한 메모리와, 동작 프로그램에 따라 기계위치를 제어하는 D/A 컨버터와, 펄스카운터 및 서보 구동장치로 이루어진다.
여기서 가공프로그램은 준비 기능인 G코드와 위치 지정인 X, Y, Z코드와 보조기능인 M코드, F코드(공구이동속도 지정), S코드(스핀들 회전속도, 절삭속도), T코드(공구지정)등의 명령어로 구성되어 있다. 상기 구성의 종래 기술 동작과정은 제2도에서 보여주는 바와같이 사용자가 키-보드를 통하여 가공프로그램을 입력시킨다. 여기에서 절삭속도는 S코드, 공구지정은 T코드를 사용한다. 즉, 예를들어 “G01 X100.0 Z100.0 F1000 S1000 T10.34”라고 하면 T10.34번 공구를 가지고 S100의 절삭속도와 F1000의 이동속도로서 X100.0 Z100.0의 위치에서 G01 방식으로 진행한다는 것이다.
입력된 가공프로그램이 메모리에 저장되면, O/S 프로그램이 이를 해석하여 D/A 컨버터와 펄스 컨버터를 사용하여 절삭속도와 위치등을 제어하게 된다. 다시 말하자면, 절삭속도 S1000을 사용자 키이보드를 사용하여 입력되면, 내부 O/S 프로그램이 이를 해석하여 진행하게 된다. 공작기계의 최종 목적인 절삭작업은 절삭속도에 따라 가공물의 조도, 공구의 수명등에 영향을 미치므로 절삭속도의 지정은 공작물의 가공에 있어서 매우 중요하다.
그러나 상기 기술한 바와 같은 종래 기술은 NC 공작기계의 절삭속도에 대하여 작업자의 경험적인 데이터를 입력받아서 작업을 행하도록 되어 있기 때문에 NC 장치에서 절삭속도 제어는 가능하지만, 공작물의 재질, 공구에 따른 이론적 절삭속도의 자체 연산기능이 없으므로 경험이 없는 초보자들은 절삭속도의 결정이 어렵고, 또한 경험이 있다 하더라도 이론적 계산식이 복잡하기 때문에 생산 현장에서의 적용에 대단히 어렵고 불편했다.
본 발명은 상기 기술한 종래 기술의 문제점에 착안하여 안출한 것으로, 메모리내에 재질과 공구에 대한 정보의 데이터 베이스를 구축하고, 오퍼레이팅 시스템에서 이 데이터 베이스를 처리하도록 구성함으로써 자동 절삭속도 산출 및 지정이 가능한 NC 공작기계의 수치제어장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 NC 공작기계의 수치 제어장치는 가공프로그램을 입력하기 위한 입력수단(2)과 ; 상기 입력된 값을 처리하는 NC CPU(1)와 ; 상기 NC CPU에 연결되어 상기 NC 내용을 표시하기 위한 표시수단(3)과 ; 상기 NC CPU에 연결되며 O/S 프로그램과 사용자 프로그램 및 데이터 베이스로 이루어진 메모리부(4)와 ; 상기 NC CPU에 의해 해석된 프로그램값을 아날로그 값으로 변환하는 변환수단(5)과 ; 상기 변환하는 수단(5)에 연결되고 기계의 위치 및 속도를 제어하기 위한 서보구동장치(7) 및 펄스카운터(6)로 이루어진다.
상기 메모리부(4)내의 데이터 베이스(4-3)는 공구정보, 작업공정 정보, 가공물 재질정보를 포함하며, O/S 프로그램은 NC 공작기계의 기능을 지령하는 프로그램과 각종 데이타 베이스를 처리하는 프로그램으로 나누어지고, 가공 프로그램은 사용자 프로그램이다. 이와 같은 메모리부(4)의 구성을 제외하고는 종래 기술과 동일하다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작 설명을 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
NC 공작기계의 키이보드(2)를 통해서 데이터 베이스 영역(4-3)에 각종 가공물의 재질 및 공구에 관한 정보와 공정에 관한 정보를 입력하여 구축시킨다. 입력된 데이터는 데이터 베이스 처리프로그램에 의해 정보조회가 이루어진다.
사용자가 NC 가공프로그램을 키이 입력하면 NC 유닛 내부에서 절삭속도의 계산 필요성을 판단한다. 필요한 경우에는 이미 구축된 데이터 베이스를 통해 여러 데이타가 처리되어, 가공물의 재질 및 사용공구에 가장 적절한 절삭속도를 연산한다 이와 같이하여 연산된 속도는 CRT 디스플레이(3)를 통해 사용자에게 표시되고 D/A 컨버터(5)와 펄스 카운터(6)를 통해 서보구동장치(7)를 제어하여 원하는 데로 NC 공작기계가 작동된다.
여기에 작용되는 자동절삭속도의 산출방법은 공구수명 및 기타 많은 인자를 고려한 ASME(미국 기계학회)의 절삭속도식을 이용한 것이다.
이 속도는
[수학식 1]
Figure kpo00001
로서 구해진다.
여기서, T : 공구수명(min)
δ : 칩의 평균두께(in)
L : 실제 작용하는 절인 길이(inch)
상수 Kt=바이트 재질상수(1.0~1.01)
Kh=0.88~1.0…… (담금질 온도 1250~1350℃)
Kd=0.98~1.0…… (뜨임온도 550~600℃)
Km=가공물 재질에 따른 상수
Km= 7.3…… (SAE1040 C=0.4% 열간압연재)
= 6.7…… (SAE1040 C=0.4% 냉간압연재)
=11.0…… (SAE1010 C=0.1% 열간압연재)
=11.2…… (SAE1010 C=0.1% 냉간압연재)
Kr=경사각에 따른 상수
Kr=0.91~0.95 : α=5~15°완성가공
Kr=0.95~0.1 : α=5~15°황절삭
Kc=절삭형식에 의한 상수
Kc=0.9…완성가공
Kc: 0.1…황절삭
Kc=0.66…보통 절삭작업
Kf=절삭제의 영향
Kf=2.2δ0.15…δ>0.015in
Kf=1.16…δ
Figure kpo00002
0.015in
a, b, n의 값은 재질에 의한 상수
a=6.7 b=2.3 : 고속도강으로 강철절삭
a=0.43 b=2.3 : 고속도강으로 주철절삭
a=6.7 b=1.0 : 초경질공구 강철절삭
a=0.43 b=1.0 : 초경질공구 주철절삭
n=0.1~0.12 : 고속도강 공구
n=1.29~1.6 : WC 공구
1) 식에서 T는 공구관리 모드에서 지정되고
δ, L은 프로그램작성시 정해진다.
Kt, Kh, Kd도 공구관리 모드에서 지정된다.
Km: 가공프로그램관리 모드에서 지정된다.
Kr: 공구관리 모드에서 지정된다.
Kc: 공정관리 모드에서 지정된다.
Kf: 프로그램 작성시 정해진다.
a,b,n : 자동연산기능
위에서 설명된 식(1)이나 그외 많은 절삭속도 산출공식을 사용하여 V(m/min)값을 구한 후에,
[수학식 2]
Figure kpo00003
를 이용하여 자동절삭 속도를 산출한다. 자동 절삭속도 산출에 필요한 상수값은 데이터 베이스에 미리 저장되어 있거나 필요시에 사용자가 키-보드(2)를 사용하여 입력할 수도 있다.
상기와 같은 데이터 베이스 처리프로그램에 의해 사용공구와 가공물 재질에 가장 적절한 절삭속도가 산출되면, 그 속도값은 사용자가 CRT 디스플레이(3)를 통해 알 수 있고, 그 지정된 절삭속도대로 NC 공작기계가 작동된다.
제4도는 본 발명에 따른 NC 공작기계의 동작순서를 보여주는 플로우챠트이다. 필요한 정보(공구정보, 작업공정정보, 가공물 재질정보)의 내용을 데이터 베이스에 저장한 다음(단계 100,101), 사용자가 키-보드를 통해 가공프로그램을 입력하여 메모리에 저장하면(단계 102,103), NC CPU 내부에서 데이터 베이스의 필요여부를 판단하고(단계 104), 상기 단계(104)에서 판단 여부가 YES이면 데이터 베이스 처리프로그램에 의해 정보조회를 한다음(단계 105), 구축된 데이터 베이스를 통해 절삭속도를 연산하여 연산된 절삭속도로 스핀들을 회전하고(단계 107), 상기 단계(104)에서 판단 여부가 NO이면 가공프로그램이 작동하여(단계 106), 지정된 절삭속도로 스핀들을 회전하도록(단계 107) 이루어지며, 상기 과정은 사용자를 위해 CRT 디스플레이에 표시된다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따른 NC 공작기계의 수치제어장치 및 방법은 가공물의 재질과 공구에 대한 정보의 데이터 베이스를 구축하고, 오퍼레이팅 시스템에서 이 데이터 베이스를 처리하며, 사용공구와 가공물의 재질에 가장 적절한 절삭속도를 내부에서 연산하여 사용자에게 나타내주고, 그 지정된 절삭속도대로 NC 공작기계가 작동되게 함으로서 가장 경제적인 공구관리 및 가공물의 정밀도를 향상시키는데 지대한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 가공프로그램을 입력하기 위한 입력수단(2)과 ; 상기 입력된 값을 처리하는 NC CPU(1)와 ; 상기 NC CPU에 연결되어 상기 NC 내용을 표시하기 위한 표시수단(3)과 ; 상기 NC CPU에 연결되고 O/S 프로그램과 사용자 프로그램 및 데이터 베이스로 이루어진 메모리부(4)와 ; 상기 NC CPU에 의해 해석된 프로그램 값을 아날로그 값으로 변환하는 변환수단(5)과 ; 상기 변환수단(5)에 연결되고 기계의 위치 및 속도를 제어하기 위한 서보구동장치(7) 및 펄스카운터(6)로 이루어 NC 공작기계의 수치제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저장수단(4)내의 데이터 베이스(4-3)가 공구정보, 작업공정 정보 및 가공물 재질 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 NC 공작기계 수치제어장치.
  3. 필요한 정보의 내용을 데이터 베이스에 저장하고 사용자가 키이보드를 통해 가공프로그램을 입력하여 메모리에 저장하는 단계(101~103)와 ; NC CPU 내부에서 데이터 베이스의 필요 여부를 판단하는 단계(104)와 ; 상기 단계(104)에서 필요하다고 판단되면(YES) 데이터 베이스 처리 프로그램에 의해 정보조회를 하는 단계(105)와 ; 구축된 데이터 베이스를 통해 절삭속도를 연산하여 연산된 절삭속도로 스핀들을 회전시키는 단계(107)와 ; 상기 단계(104)에서 데이터 베이스가 필요치 않다고 판단되면(NO) 가공프로그램이 작동하는 단계(106)와 ; 지정된 절삭속도로 스핀들을 회전하는 단계(107)로 이루어진 NC 공작기계 수치제어방법.
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