CNC선반실험

1. 실습의 목적 도면을 이해하고 공구선택, 재료선정, 정밀부품 검사 등을 할 수 있도록 한다. 각종 범용공작기계 작업을 할 수 있도록 한다. CNC선반의 구조와 특성을 알고 조작할 수 있도록 한다. 각종 CNC프로그래밍 작성과 이를 응용할 수 있도록 한다. CNC공작기계를 유지 관리할 수 있도록 한다. 산업안전과 작업안전 수칙을 알고 재해예방 및 응급조치를 할 수 있도록 한다. 기계를 구성하는 요소의 종류 및 특성을 이해할 수 있도록 한다.

2. 안전수칙, 기계 및 공구관리 2. 기계가 운전 중에 실수로 조작스위치를 누르지 않도록 주의한다. 가. 안전수칙 1. 회전하고 있는 가공물이나 공구를 보호되지 않은 손이나 임의의 물건으로 만지지 않는다. 2. 기계가 운전 중에 실수로 조작스위치를 누르지 않도록 주의한다. 3. 비상정지 스위치를 항상 기억하고, 어떤 위치에서도 즉시 반사적으로 누를 수 있도록 한다. 4. 기계장치에 뒤엉킬 수 있는 긴 머리는 묶어야 하며, 느슨하고 헐렁한 의류는 결코 착용하지 않도록 한다. 5. 기계동작 시 회전부에 휘말려지지 않도록 작업복의 단추를 모두 채우고 소매끝과 바지 끝자락 단추를 채우거나 묶어야 한다. 6. 강한 약을 복용한 후 또는 음주 후에는 기계를 조작하지 않아야 한다.

7. 강전반, 트랜스포머, 모터, 분전반 및 기타 전기장치에는 고압이 흘러서 위험하므로 어떠한 경우에도 접촉해서는 안 된다. 8. 기계를 완전히 정지한 후 솔을 사용하여 공작물의 칩을 제거해야 한다. 9. 칩(chips)을 제거 할 때나 가공물 또는 공구(tool)을 착탈할 때는 반드시 보호장갑을 착용해야한다. 10. 안전커버를 제거한 상태에서 기계를 조작해서는 안 된다. 11. 심한 뇌우(천둥, 번개)가 있을 때는 기계를 가동해서는 안 된다. 12. 공구착탈 전에는 반드시 모든 기계조작을 멈추십시오. 13. 장갑을 끼고 장비를 조작하면 오조작이나 실수가 유발될 수 있으므로 장갑을 낀 채 조작하지 마십시오.

3. CNC선반 실습 - 인장시편

CNC란? CNC(Computer Numerical Control)란 컴퓨터가 내장된 수치제어로서 현재에는 통상 NC라고 하면 CNC를 의미한다. CNC 발전단계: 제 1단계 : 공작기계 1대에 NC 장치 1대로 단순제어하는 단계 제 2단계 : 1대의 공작기계가 ATC(Automatic Tool Changer)에 의하여 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉, 머시닝센터라 불리는 공작기 계로 복합기능 수행 단계(CNC) 제 3단계 : 1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 자동적으로 제어하는 DNC (Direct Numerical Control) 단계 제 4단계 : 여러종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 실시하여 기계공장 전체를 자동화한 시스템 으로 FMS (flexible Manufacturing System) 단계

CNC 공작기계의 특징: 서보기구의 종류: 1) 공작기계가 공작물을 가공 중에도 파트 프로그램 수정이 가능하다. 2) 인치 단위의 프로그램을 쉽게 미터 단위로 자동 변환할 수 있다. 3) 파트 프로그램을 매크로 형태로 저장시켜 필요시 불러 사용할 수 있다. 4) 품질이 균일한 생산품을 얻을 수 있다. 5) 고장 발생시 자기진단이 가능하다. 서보기구의 종류: 정보처리 명령에 따라 공작기계의 테이블을 움직이는 손과 발의 역할을 담당하며, 정보처리회로에서 지령한대로 정확히 동작한다. 서보기구에 필요한 기능은 주축의 회전수와 공구대의 속도와 위치를 동시에 제어하는 것이다.

서보기구의 종류 Semi-closed loop control system Open-loop control system Hybrid servo control system

절삭 제어 방식 위치결정제어 직선절삭제어 윤곽절삭제어

CNC선반의 기초이론 : CNC선반의 특징 : CNC선반은 선반에 수치제어기능을 부여하여 생산성 향상 및 자동화 등에 크게 기여하고 있다. CNC선반에 대한 요구도 점차 고도화되어 자동 공구 교환장치를 부착하든가 auto-loader 또는 척킹 자동교환장치를 부착할 수 있도록 되었으며 가공물의 선삭, 지정각도 정지, 드릴링, 홈가공은 물론이고 비축대칭도 1회의 척킹으로 할 수 있는 터닝센터도 제작되고 있다. CNC선반의 특징 : 1) 베드는 구조가 견고하고 칩처리가 우수한 슬랜트 형을 채용하고 있다. 2) 주축대는 주축구동모터에 서보기능을 부여하여 공작물의 각도에 따른 가공이 가능하고 유압척 등이 채용되어 공작물의 자동척킹이 이루어지고 있다. 3) 안내면의 이송기구에 서보기능이 부가되어 위치 결정과 윤곽제어가 가능하다. 4) 유압심압대에 의한 가공물의 착탈이 가능하다. 5) 공구 교환 터릿 등이 채용되기도 한다.

CNC 프로그래밍 일반 I 제어축 : CNC 공작기계에서 제어할 수 있는 기본 축은 이동 축으로 X, Y, Z의 세 축과 회전축 A, B, C의 세 축이 있다. 선반은 공구대가 두 방향으로만 이동하므로 X, Z 두 축으로 충분하며 두 축을 동시에 제어할 수 있다. 좌표계 : 기계좌표계 : 기계의 기준점인 기계원점으로부터 현재 공구의 위치까지 나타나 좌표값 절대좌표계 : 프로그램 작성 시 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로 프로그램 원점 또는 공작물의 원점이라고도 한다. 상대좌표계 : 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며, 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를 기준점으로 지정할 수 있다.

CNC 프로그래밍 일반 II 좌표지령 : 절대지령 : 이동 종점의 위치를 절대 좌표계의 위치로 지령하는 방식이며 지령하는 좌표어는 X, Z을 사용한다. ex) G00 X10. Z20. : 증분지령 : 이동 시작점부터 종점까지의 이동량으로 지령하는 방식이며, 지령하는 좌표어는 U, W을 사용한다. ex) G00 U10. W10. : 혼합지령 : 절대지령과 증분지령을 혼합해서 쓰는 방식이다. ex) G00 X10. W10. : 좌표계 설정 : 절대 좌표계와 기계 좌표계를 상호 연결시켜 주는 작업으로 프로그램 원점(공작물 원점)에서 기계원점까지의 거리를 CNC 공작기계에 알려주는 작업을 말하며, 이 거리는 프로그래머가 공작기계 및 계측기로 측정하여 설정한다. ex) G50 X_ Z_ : (G50 : 좌표계 설정 코드)

4. CNC 선반 프로그래밍 프로그램 작성 1) 조건설정 : 가공에 필요한 조건 설정 2) 가공에 필요한 조건을 가지고 실행 부품도면 가공계획 Programming Test가공(검증) 완성가공 <프로그램의 순서> 프로그램 작성 1) 조건설정 : 가공에 필요한 조건 설정 2) 가공에 필요한 조건을 가지고 실행 3) 조건취소 : 모든 가공 종류후 사용했던 조건들을 취소 공구설정 좌표계 설정 주축속도 설정 이송량 보조기능 T0101 G50 G50 S1500 F0.2 M03 위치결정 직선보간 원호보간 G00 G01 G02, G03 인선 R보정 취소 공구 보정 취소 G40 T0100

T OO =>  : 공구선택 번호, OO : 공구보정 번호 1) 준비기능 : G코드 - One shot G코드(1회 유효) : 지정된 명령절에서만 유효한 G코드 ex) G04 : 일시 정지, G28 : 자동 원점 복귀, G50 : 공작물 좌표계 설정 등 - Modal G코드(계속 유효) : 동일 그룹내의 다른 G코드가 나올 때까지 유효한 G ex) G00 : 위치 결정(급속이송), G01 : 직선가공(절삭 이송), G02 : 원호가공(CW) 등 2) 주축 기능 : S - 주축을 회전 시키는 기능으로 주축 모터의 회전 속도를 변환시켜 속도를 제어한다. ex) G50 S2500 : 주축의 최고속도를 설정하는 기능 (max. rpm = 2,500) G96 S500 : 원주속도 일정제어 (m/min) G97 S500 : 회전수 일정제어 (rpm) 3) 공구기능 : T - 공작물 가공이 완성되기까지는 여러 종류의 공구가 필요하며 그 공구 모양 및 크기가 다르므로 각 공구를 구분하고 또 각 공구의 크기를 기준 공구와 비교하여 그 차이값을 공구 보정번호에 입력하여 가공시 적용한다. ex) G50 X250 Z300 S T0100 M42 : T OO =>  : 공구선택 번호, OO : 공구보정 번호

4) 이송 기능 : F - 공작물과 공구의 상대속도를 지정하는 기능이며 접선방향의 속도가 지령된 속도로 제어된다. ex) G98 G01 X20 Z40 F100 : 분당 이송량 (mm/min) G99 G01 X25 Z24 F0.2 : 회전당 이송량 (mm/rev) 5) 보조 기능 : M - 제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(On/Off) 하는 기능으로 M뒤의 2자리 숫자를 붙여 사용한다. ex) M00 : 실행중 프로그램 일시정지, M02 : 프로그램 종료시 사용 M03 : 주축 정회전(CW), M04 : 주축 역회전(CCW) M05 : 주축 정지, M08 : 절삭유 On, M09 : 절삭유 Off M30 : 프로그램 종료, M98 : 보조 프로그램 호출

5. 결과 보고서 1. CNC 선반의 구조 및 가공 개요 2. 가공 프로그램 작성 3. 결과 검토 및 실습 소감 - 도면에 나타난 치수와 가공치수가 일치하는가? - CNC선반을 자유로이 조작하여 가공할 수 있는가? - 주어진 도면을 보고 CNC코드를 작성할 수 있는가? ※ 결과 보고서는 실습이 끝난 다음주까지 제출 할 것. 지시값 측정값 In(o) out(x) 비고  12.50.02   18 180