CNC 선반 실험 생산공정실험 실험장소 : 2N178 실험조교 : 김병찬 조교 연구실 : 2N277.

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1 CNC 선반 실험 생산공정실험 실험장소 : 2N178 실험조교 : 김병찬 조교 연구실 : 2N277

2 실습의 목적 범용 선반에 의한 기초 실습에 이어 산업 현장에 수치제어용 공작기계를 이용하여 보다 효율적으로 제품을 가공
범용 선반에 의한 기초 실습에 이어 산업 현장에 수치제어용 공작기계를 이용하여 보다 효율적으로 제품을 가공 CNC 선반의 기본 원리 및 조작 방법을 습득 및 NC 프로그램 작성법 학 습 CNC선반의 구조와 특성 학습 산업안전과 작업안전 수칙을 알고 재해예방 교육

3 안전수칙 및 기계, 공구 관리 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 소매 끝과 바지 끝자락 단추를 채우거나 묶어야 한다. 6. 강한 약을 복용한 후 또는 음주 후에는 기계를 조작하지 않아야 한다.

4 안전수칙 및 기계, 공구 관리 7. 강전반, 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 탈착할 때는 반드시 보호장갑을 착용해야 한다. 10. 안전커버를 제거한 상태에서 기계를 조작해서는 안 된다. 11. 심한 뇌우(천둥, 번개)가 있을 때는 기계를 가동해서는 안 된다. 12. 공구 탈착 전에는 반드시 모든 기계조작을 멈추어야 한다. 13. 장갑을 끼고 장비를 조작하면 오조작이나 실수가 유발될 수 있으므로 장갑을 낀 채 조작하면 안된다.

5 안전수칙 및 기계, 공구 관리 2015년 기준 180,258명 으로 부주의한 행동으로 발생하는 산업재해가 적지않다.

6 CNC 개요 공작기계 1. 범용 공작기계 2. CNC 공작기계 - 기계를 만드는 기계
- 금속 공작물을 절삭, 연삭 등의 방법을 사용 - 불필요한 부분을 제거하여 원하는 형상을 만드는 기계 1. 범용 공작기계 - 수동 공작기계를 의미 - 사람의 두뇌로서 도면을 이해하고, 눈으로 끊임없이 공구의 끝을 감시하며 수동으로 기계를 운전하여 원하는 가공물을 완성 2. CNC 공작기계 - 범용 공작기계의 자동화된 형태 - 사람이 수동으로 기계를 운전하던 일을 CNC 장치가 대신함 - 크게 선반계열(CNC 선반)과 밀링계열(Machining Center)의 공작기계로 구분

7 CNC 개요 CNC의 개념 Lathe Milling
- Computer Numerical Control의 약자로 공작기계에 수치제어 기능을 부여하여 생산성 향상 및 자동화 등에 크게 기여하고 있는 컴퓨터가 내장된 공작기계로서 현재에는 통상 NC라고 하면 CNC를 의미한다. Lathe + milling CNC milling kit

8 CNC 개요 CNC의 종류 Gear hob 선박 구동축 가공용 선반 CNC probing CNC milling_wood
5-axis CNC milling

9 CNC 개요 CNC의 발전 단계 제 1단계 : 공작기계 1대에 NC 장치 1대로 단순 제어하는 단계(지령테이프 사용)
제 2단계 : 1대의 공작기계가 ATC(Automatic Tool Changer)에 의하여 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉, 머시닝 센터라 불리는 공작기계로 복합기능 수행 단계(CNC) 제 3단계 : 1대의 컴퓨터로 다수의 공작기계를 제어하는 DNC (Direct Numerical Control) 단계 제 4단계 : 여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 실시하여 기계공장 전체를 자동화한 시스템으로 FMS (flexible Manufacturing System) 단계

10 CNC 개요 절삭 제어 방식 위치결정제어 직선절삭제어 윤곽절삭제어 가공물의 위치만을 찾아 제어하므로 정보처리가 매우 간단.
드릴머신이나 스폿용접 등에 사용되며 위치. tool이 가공물 위로 옮겨진 뒤 가공 직선절삭제어 이동 중에 절삭을 행할 수 있는 제어. 위치 결정 제어보다 차원은 높으나 직선 절삭 외에는 불가능 윤곽절삭제어 곡선 등의 복잡한 형상을 연속적으로 윤곽 제어할 수 있는 가장 복잡한 시스템. 점과 점의 위치 결정과 직선 절삭, 여러 축의 움직임을 동시에 제어하여 3차원 이상의 제어에 사용

11 CNC 개요 CNC의 흐름

12 CNC 개요 NC 제어 시스템(서보 기구) 개방회로 제어방식(Open loop system)
제어모터에서 지령한 펄스가 직접 기계에 전달되는 방식. 검출기나 피드백회로를 가지지 않음 정밀도가 낮아 CNC 공작기계는 사용 안함 반폐쇄회로 제어방식 (Semi closed loop system) 모터 축으로부터 위치 검출, 볼 스크류의 회전 각도를 검출하는 방법 폐쇄회로 제어방식 (Closed loop system) 기계테이블에 붙어 있는 펄스코더의 검출스케일 등의 검출기로 위치나 속도를 검출하여 피드백 제어 복합 제어방식 (Hybrid loop system) 반폐쇄회로 방식과 폐쇄회로 방식을 결합하여 고정밀도로 제어

13 CNC 개요 서보 기구 구조와 encoder 광학식 엔코더 원리 전동부 Encoder 발광 소자 회전 격자 고정 격자
수광 소자 광학식 엔코더 원리

14 CNC 개요 좌표계 1. 기계 좌표계 2. 절대 좌표계 3. 상대 좌표계 - 기계 자체의 원점을 기준으로 정한 좌표계
- 기계에 고정되어 있는 좌표계이고 금지영역 등의 설정 기준 - 공구의 현재 위치와 기계원점과의 거리를 알려고 할 때 사용 1. 2. 절대 좌표계 2. - 공작물좌표계 라고도 함 - 프로그램 작성 시 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로 프로그램 원점 또는 공작물의 원점이라고 한다. 3. 3. 상대 좌표계 - 현재 공구위치를 원점으로 사용 - 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때 사용

15 CNC 개요 절대 지령과 증분 지령 절대 지령(Absolute) – 기준 : 프로그램 원점
- 이동 종점의 위치를 절대좌표계의 위치(프로그램 원점을 기준으로 한 위치)로 지령하는 방식 [X, Y, Z 사용] 증분 지령(Incremental) – 기준 : 공구 현 위치 - 현재의 위치가 언제나 시작점이 된다. [U, V, W 사용]

16 기계의 보조장치 ON/OFF, 제어지령, 공구 길이, 보정 번호
CNC 개요 블록의 구성 Adress 수치 X 200. Word Adress의 종류 Adress 기능 의미 O Program 번호 프로그램 번호(O 작성) N Sequence 번호 블록의 이름, 프로그램 가공에 영향 없음 G 준비 기능(동작 모드 지정) 동작의 조건(직선, 원호 등)을 지령 X, Y, Z 좌표축의 이동 지령 R 원호 반경 I, J, K 원호의 중심 좌표 원호의 시점으로부터 원의 중심까지의 거리 F 이송 속도 이송 속도를 지령(mm/min) S 주축 회전수 지정 주축 회전속도 지정 M 보조 기능 기계의 보조장치 ON/OFF, 제어지령, 공구 길이, 보정 번호 T 공구 기능 공구 번호 지정

17 CNC 개요 프로그램 원점 사용

18 CNC 개요 Adress의 사용 1. 준비 기능(G) 2. 주축 기능(S) 3. 공구 기능(T)
- One shot G코드(1회 유효) : 지정된 블록에서만 유효(‘00’ Group) G04 : 일시 정지(dwell), G28 : 자동 원점 복귀 - Modal G코드(계속 유효) : 동일 그룹내의 다른 G코드가 나올 때까지 유효(’00’ 이외의 Group) G00 : 위치 결정(급속 이송), G01 : 직선 가공(절삭 이송), G02,G03 : 원호 가공(G02 X__ Z__ R__ F__) G90 : 절대지령 사용, G91 : 증분지령 사용 2. 주축 기능(S) - 주축을 회전시키는 기능으로 주축 모터의 회전 속도를 변화시켜 속도를 제어 G96 S500 : 원주속도 일정제어(m/min), G97 S500 : 회전 수 일정제어(rpm) G50 X100. Z50. S1200 : 1. 공작물 좌표계설정, 2. 주축 최고 회전수(rpm) 제한 3. 공구 기능(T) - 공작물 가공이 완성되기까지는 여러 종류의 공구가 필요하며 그 공구 모양 및 크기가 다르므 로 각 공구를 구분하고 또 각 공구의 크기를 기준 공구와 비교하여 그 차이값을 공구 보정 번 호에 입력하여 가공한다. T0204 –> 02 : 공구 선택 번호, 04 : 공구 보정 번호

19 CNC 개요 Adress의 사용 4. 이송 기능(F) 5. 보조 기능(M)
- 공작물과 공구의 상대속도를 지정하는 기능이며 접선방향의 속도가 지령된 속도로 제어 G98 G01 X20. Z40. F100 : 분당 이송량 (mm/min) G99 G01 X20. Z40. F0.2 : 회전당 이송량 (mm/rev) 5. 보조 기능(M) - 제어 장치의 명령에 따라 CNC 공작 기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어하는 기능 M00 : 실행 중 프로그램 일시 정지 M03 : 주축 정회전 M04 : 주축 역회전 M05 : 주축 정지 M08 : 절삭유 On M30 : 프로그램 종료

20 CNC 개요 일반적인 CNC 선반 프로그래밍의 구성 X0. Z0.;

21 CNC 선반 CNC 선반 1. 기초 이론 - CNC 선반은 선반에 수치제어기능을 수여하여 생산성 향상 및 자동화 등에 크게 기여하고 있다. CNC 선반에 대한 요구도 점차 고도화되어 자동 공구 교환장치 등을 부착하여 가공물을 선삭, 드릴링 등의 다양한 가공을 가능하게 하였다. 2. 특징 - 베드는 구조가 견고하고 칩처리가 우수한 슬랜트 형을 채용하고 있다. - 주축구동모터에 서보기능을 부여하여 각도에 따른 가공이 가능하고 유압척 등이 채용되어 공작물의 자동 척킹이 이루어지고 있다. - 안내면의 이송기구에 서보기능이 부가되어 위치 결정과 윤곽제어가 가능하다. - 유압 심압대에 의한 가공물의 착탈이 가능하다. - 공구 교환 터릿 등이 채용되기도 한다.

22 CNC 선반 CNC 선반의 구조 - 베드 : 구조가 견고하고 chip 처리를 위해 슬랜트 형의 구조
- 주축대 : 서보 기능을 부여하여 공작물의 각도에 따른 가공이 가능, 유압척이 부착되어 공작물의 자동 척킹 가능 - 이송대 : 서보기능이 부가되어 위치 결정과 윤곽 제어가 가능 - 유압 심압대 : 가공물의 중심 고정 - 공구 교환 터릿(ATC) : 공구의 교환 가능

23 CNC 선반 인장 시편 제작

24 CNC 선반 인장 시편 제작 코드 O0001 N10 G50 S1500 T0100 M42 N20 G50 S2000 T0100
G96 S180 M03 G00 X18.5 Z5.0 T0101 M08 G01 Z F0.25 G00 U2.0 Z-40.0 G01 X18.5 F0.25 X13.0 Z-42.75 Z X18.5 Z-140.0 G00 X50.0 Z5.0 M09 T0100 M01 N20 G50 S2000 T0100 G96 S200 M03 G00 X8.0 Z2.0 T0101 M08 G01 Z-40.0 F0.2 G02 X12.5 Z R20.0 G01 Z G02 X18.0 Z R20.0 G01 Z-180.0 M30

25 결과보고서 B A Φ80 Φ60 20 30 2 Φ30 1. 일반적인 CNC 프로그래밍 구성을 참고하여
절대지령, 습식가공으로 NC코드를 작성하시오. (AB) X-axis Z-axis Φ80 Φ60 20 30 2 Φ30 A B