실제 생산 및 가공에서 곡면의 가공 프로그래밍은 일반적으로 자동 프로그래밍과 매크로 프로그램 수동 프로그래밍의 두 가지 형태가 있습니다. 자동 프로그래밍은 종종 CAD/CAM 소프트웨어에 의존하지만 이 소프트웨어가 구성한 표면의 기본 수학적 모델과 CAD/CAM 소프트웨어가 곡면 툴 경로를 생성할 때 사용하는 근사 원리의 한계로 인해 소프트웨어는 진정한 완전한 원 또는 호 궤적을 실행할 때 지능적으로 판단할 수 없습니다.
따라서 생성된 프로그램은 G02/G03 명령에 의해 형성되지 않고 G01 점별 근사에 의해 형성됩니다. 이는 생성된 프로그램 명령이 많은 공간을 차지하고 공작 기계의 응답을 느리게 만들 뿐만 아니라, 더 중요한 것은 선형 근사 원리로 인해 모델링 기간 동안의 계산 오류가 처리 프로세스 중에 확대되어 공작물 정확도와 표면 품질에 영향을 미칩니다.
이러한 맥락에서, 전형적인 외구면의 곡면에 대한 수동 프로그래밍 가공을 예로 들어, 이 논문은 엔드밀과 같은 절삭 공구를 사용하여 가공하는 과정을 자세히 분석하고, 실습을 통해 수동 프로그래밍의 효과를 검증합니다. 자세한 실제 작동 및 분석을 통해 가공 경로의 합리성이 실제 가공된 공작물의 성능과 품질에 중요한 영향을 미친다는 결론을 내립니다. 밀링 커터, 특히 엔드밀의 합리적인 선택 및 사용은 공작물의 표면 품질을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 가공 분석 아이디어는 실제 생산 및 가공에 큰 지침이 될 뿐만 아니라 CNC 교육에 큰 영감을 줍니다.
외부 구면 표면 가공의 기본 지식
구면 표면 가공에 일반적으로 사용되는 도구 선택
거친 가공 중에 키웨이 밀링 커터, 엔드 밀 또는 볼 엔드 밀을 사용할 수 있습니다. 이러한 도구는 대량의 재료, 특히 복잡한 곡면을 가공할 때 성능이 좋은 볼 엔드 밀을 제거하는 데 적합합니다. 마무리 단계에서 볼 엔드 밀은 일반적으로 더 높은 표면 정확도와 품질을 얻는 데 사용됩니다. 볼의 독특한 모양 엔드밀 공작물 표면에 균일하게 접촉하여 절단 흔적을 줄이고 공작물의 최종 정확도와 마감을 향상시킵니다.
구형 표면 가공을 위한 툴 경로
일반적으로 구면을 절단하는 수평면에 의해 형성된 일련의 동심원을 사용하여 공구 경로를 완성합니다. 피드 제어에는 위에서 아래로 피드와 아래에서 위로 피드의 두 가지 유형이 있습니다. 일반적으로 아래에서 위로 피드를 사용하여 가공을 완료해야 합니다. 이때 밀링 커터의 측면 절단을 주로 사용하여 표면 품질이 더 좋고 끝 모서리 마모가 적으며 절삭력이 공구를 언더컷 방향으로 밀어 가공 크기를 제어하는 데 유익합니다.
피드 제어 알고리즘
- 허용 가공 오차와 표면 거칠기에 따라 합리적인 Z 방향 이송량을 결정한 후, 주어진 가공 깊이 Z에 따라 가공 원의 반경을 계산합니다. 즉, r=sqrt[R2-z2]입니다. 이 알고리즘은 패스 수가 많습니다.
- 허용 가공 오차와 표면 거칠기에 따라 구의 중심을 기준으로 인접한 두 이송점의 각도 증가분을 결정한 후, 각도에 따라 이송점의 r, Z값을 계산합니다. 즉, Z=R*sinθ, r=R*cosθ입니다.
처리 중 에프eed 티궤적
- 엔드 밀링의 경우 표면 가공은 툴 팁에 의해 완료됩니다. 툴 팁이 호를 따라 이동할 때 툴 중심 모션 궤적도 하나의 직경의 호이지만 위치는 하나의 툴 반경만큼 다릅니다.
- 볼 엔드 툴 가공의 경우, 표면 가공은 볼 에지로 완료됩니다. 툴 중심은 구의 동심 구이며, 반경은 툴 반경 하나만큼 다릅니다.
구면 표면 처리 방안 제안 및 분석
구형 표면 처리 방안 제안
레이어별로 피처리 중에토디
레이어별 가공 방법은 매크로 프로그램을 사용하여 사이클 드라이브 밀링 커터를 설정하는 것입니다. GO2/GO3를 사용하여 동일한 평면에서 콘을 밀링할 때 Z 방향은 변경되지 않습니다. X 및 Y 방향이 밀링되고 X: Y 방향 이동이 중지된 후 밀링 커터는 Z 축을 따라 위 또는 아래로 보간합니다. 지정된 값에 도달한 후 전체 사이클 프로세스가 완료될 때까지 두 번째 사이클이 수행됩니다.
나선 나보간 피처리 중에토드
나선형 가공 방식은 커터의 시작부터 끝점까지의 전체 밀링 프로세스를 말합니다. 밀링 커터는 커터의 시작부터 끝점까지 특정 나선형 선을 따라 보간합니다. 전체 보간 프로세스에서 Z축의 이동은 X 및 Y의 이동에 따라 점차 변경됩니다.
제안 시연 및 구현
분석 엘레이어별로 피처리 중에토드
전체 처리 프로세스의 툴 경로는 다음과 같습니다. 프로그램의 제어 하에 밀링 커터 먼저 GO1 모드에서 예상 원의 처리 시작점으로 이동하고 잠시 정지한 후 GO2/GO3 보간 모드에서 아크 보간을 수행합니다. 전체 원 처리가 완료된 후 GO1 모드에서 Z축이 위아래로 이동하고 지정된 X 및 Y축이 GO1 모드에서 다시 이동한 후 위의 단계를 처리가 완료될 때까지 반복합니다.
전체 가공 과정에서 Z축의 움직임은 항상 독립적이고 불연속적입니다. 레이어를 가공한 후 Z축의 지연된 반응과 갑작스러운 가속으로 인해 공작 기계가 "떨리게" 되고 그 결과는 종종 치명적입니다. 가벼운 것은 공작물 정확도나 표면 품질에 영향을 미치고 무거운 것은 공구를 파손합니다. 실제 가공에서 Z축과 X축의 갑작스러운 움직임은 공작물의 정확도와 표면 품질에 명백한 영향을 미칩니다.
이러한 결과는 주로 가공 센터의 X, Y, Z축의 비조정된 움직임으로 인해 발생합니다. 품질 문제를 극복하기 위해 일반적으로 사용되는 아크 절단 및 아크 절단 방법을 처리에 채택했습니다.
아크 컷인 및 아크 컷아웃 방식을 채택한 후 표면 품질이 크게 개선되었으며, 특히 X축 이동으로 인한 오버컷 현상이 완전히 개선되어 실제 배율 시뮬레이션 효과가 달성되었습니다. 그러나 아래 그림에서 X, Y, Z축의 불협화로 인한 계단 현상은 전혀 변하지 않았음을 명확히 알 수 있습니다.
분석 에스피랄 나보간 중에토드
위의 실제적인 문제를 완전히 해결하기 위해, 우리는 나선 보간 처리 방법을 제안했습니다. 처리 다이어그램에 표시된 대로, 밀링 커터는 구의 하단에서 시작하여 나선 선을 따라 천천히 상승합니다. 상승하는 과정에서 공작 기계의 세 좌표축은 동시에 움직이며, 서로 완벽하게 조정됩니다.
3차원 에스피랄 중아프다 중아크로 피로그램
메인 프로그램
메모:
- ZX 평면의 각도 #3는 3D 동일 단계 가공을 달성하기 위한 독립 변수입니다.
- #3 각도의 초기값을 설정할 수 있으므로, 완전한 반구가 아니더라도 이 프로그램을 적용할 수 있습니다.
- 실제 가공은 나선 보간 가공 방법이 가공을 매끄럽고 합리적으로 만든다는 것을 증명했으며, 특히 공작물의 표면 거칠기가 크게 개선되었습니다. 또한 나선 보간 가공 매크로 프로그램은 구조가 간단하고 공정이 짧고 정교하며 작성하기 쉽습니다. 위의 프로그램 작성 특성으로 인해 공작 기계가 프로그램을 실행할 때 속도를 늦출 필요가 없습니다. 매끄러운 가공으로 인해 가공 속도가 크게 빨라지고 생산 효율이 향상됩니다. 이 가공 방법은 산업 생산의 요구 사항을 충분히 충족하며 이러한 개선 아이디어는 기계 가공 분야의 개발 방향과 완전히 일치합니다.
생산 관행은 CNC 가공에서 가공 절차와 도구 경로의 합리적인 배열이 중요하다는 것을 보여줍니다. 매끄러운 가공 프로세스와 간결한 매크로 프로그램을 갖춘 나선형 보간 방법은 공작물 정확도, 표면 품질 및 생산 효율성을 개선하는 데 탁월한 성과를 보이며, 이는 기계 가공의 발전 추세와 일치하며 향후 CNC 프로그래밍에 대한 효과적인 지침을 제공합니다.
