CNC선반 프로그래밍 자동모떼기 코너R 가공원점복귀 안·바깥지름 거친절삭 사이클(G71)팩 드릴링 사이클(G74)

기계분류

공작기계/CNC선반/CNC선반

한글제목

CNC선반 프로그래밍

영문제목

소제목

1.프로그램의 구성
1-1.프로그램의 구성
1-2.프로그램 원점
1-3.좌표계 설정
1-4.주축기능
1-5.보조기능
1-6.공구기능
1-7.이송기능
2.프로그래밍
2-1.위치결정(급속이송)
2-2.직선보간
2-3.원호보간
2-4.자동모떼기 코너R 가공
2-5.휴지
2-6.원점복귀
2-7.나사가공
3.사이클 가공
3-1.안·바깥지름 절삭 사이클
3-2.단면 절삭 사이클
3-3.고정 사이클 이용
3-4.나사가공
4.복합 반복 사이클
4-1.안·바깥지름 거친절삭 사이클(G71)
4-2.다듬절삭 사이클(G70)
4-3.단면 거친절삭 사이클(G72)
4-4.유형 반복 사이클(G73)
4-5.팩 드릴링 사이클(G74)
4-6.안·바깥지름 홈가공 사이클
4-7.나사가공 사이클(G76)
4-8.0T에서의 복합 반복 사이클
5.보조 프로그램
5-1.보조 프로그램 작성
5-2.보조 프로그램의 호출
5-3.보조 프로그램의 활용법

내 용

◎ 프로그램의 구성   1. 프로그램의 구성   (1) 어드레스   - CNC선반의 프로그램 작성에 사용되는 어드레스의 기능은 CNC   프로그램에서 배운 어드레스의 기능과 유사하고 좌표값 X, Z는 절   대좌표값 지령에 사용하고 U, W는 증분좌표값 지령에 사용한다.   또 X, U는 일반적으로 지름지령으로 프로그램 한다.	(2) 절대방식과 증분방식 프로그래밍   - 절대방식(absolute)은 이동하고자 하는 점이 모두 프로그램 원점   으로부터 설정된 좌표계의 좌표값으로 표시한 것이고, 증분방식   (incremental)은 앞 블록의 종점이 다음 블록의 시작점이 되어서   이동하고자 하는 종점까지의 거리를 지령하는 것이다.
[그림] 어드래스	[그림] 좌표값 지령식
2. 프로그램 원점   - 프로그램을 할 때 좌표계와 프로그램 원점(X 0.0 Z 0.0)은 미리   결정되어야 하며 일반적으로 [그림 2-2]와 같이 Z축선상의 X축과   만나는 임의의 한점을 프로그램 원점으로 설정하는 경우가 대부분   이다.	3. 좌표계 설정   - 프로그램을 할 때 도면 또는 제품의 기준점을 정해주는 좌표계를   우선 결정한다. 프로그램 실행과 함께 공구가 출발하는 지점과 프   로그램 원점과의 관계를 CNC 장치에 입력해야 되는데 이를 좌표   계 설정이라 하며 G50으로 지령한다. 좌펴계가 설정되면 출발점의   공구위치와 공작물 좌표계가 설정되기 때문에 가공을 시작할 때 공   구는 좌표계가 설정된 지점에 있어야 하며 또한 공구교환도 이 지   점엣 이루어지기 때문에 이 지점을 시작점(start point)이라고도 한   다.
[그림] 프로그램 원점 설정의 예	[그림] 좌표계 설정 방법

4. 주축기능   - CNC선반에서 절삭속도가 공작물의 가공에 미치는 영향은 매우 크다. 절삭속도란 공구와 공작물 사이의 상대속도이므로 일정한 절삭속도는 주축의 회전수를 조절함으로써 가능하다.
(1) 절삭속도 일정제어(G96)   - 단면이나 테이퍼 절삭에는 지름이 절삭과정에 따라 변화하여 절삭속도도 이에 따라 달라지므로 가공면의 표면거치기도 나빠진다. 이   러한 문제를 해결하기 위하여 지름값의 차이에 따라 달라지는 절삭속도를 일정하게 유지시켜 주는 기능이 절삭속도 일정제어이며 단이   많은 계단축 가공 및 단면가공에 주로 사용한다.     (예) G96 S130, M03 ;  → 절삭속도가 130[m/min]가 되도록 공작물의 지름에 따라 주축의 회전수가 변한다.     그리고 G96에서 단면절삭과 같이 공작물의 지름이 작아질 경우 주축의 회전수가 무리하게 높아지는 것을 방지하기 위하여 G50에서   최고회전수를 지령하게 된다.   (2) 절삭속도 일정제어 취소(G97)   - 절삭속도 일정제어 취소 기능은 회전수만을 일정하게 제어하는 기능으로 드릴작업, 나사작업, 공작물 지름의 변화가 심하지 않는 공   작물을 가공할 때 사용한다.      (예) G97 S450, M03 ;  → 주축은 450[rpm]으로 회전한다   (3) 주축 최고회전수 설정(G50)   - G50에서 S로 지정한 수치는 최고회전수를 나타내며 좌표계 설정에서 최고회전수를 지정하게 되면 전체 프로그램을 통하여 주축의   회전수는 최고회전수를 넘지 않게 된다. 또한 G96에서 최고회전수보다 높은 회전수를 요구하더라도 주축에서는 최고회전수로 대체하   게 된다.      (예) G50 S1300 ;  → 주축의 최고회전수는 1300[rpm]이다.
5. 보조기능  - 보조기능은 어드레스 M(Miscellaneous)에 연속되는 두자리 숫자에 의해 기계측의 ON/OFF에 관계되는 기능이며 한 블록에 오직 한 개의 보조기능만 사용할 수 있다.   (1) 프로그램 정지(M00) : program stop   - 프로그램 정지 기능은 자동적으로 기계의 사이클을 정지시킨다. 따라서 가공물을 측정하고 칩을 제거하는 등의 작업을 할 때 사용한다.   (2) 선택적 프로그램 정지(M01) : optional program stop   - 프로그램 수행 중 M01에서 정지하는 것은 M00과 동일하지만 M01은 기계조작반의 M01 기능을 유효(ON)로 할 것인지 무효(OFF)로 할 것인지는 스위치에 의해서 결정할 수 있다. 즉, 조작반의 스위치를 ON해야만 M00과 동일한 기능을 가진다. 선택적 프로그램 정지 기능은 공구를 점검하고자 할 때, 또는 절삭량이 많아서 칩을 제거해야 할 때, 공작물을 측정하고자 할 때 사용하지만 보통 공정과 공정 사이에 넣어서 제품의 상태를 점검하기 위하여 많이 사용한다.   (3) 프로그램 끝(M02) : end of program   - 프로그램의 끝을 나타내는 기능으로서 요즈음 생산되는 CNC선반에서는 M02가 프로그램의 끝을 나타냄과 동시에 프로그램의 첫머리로 커서(cursor)를 되돌리는 기능도 있다.
(4) 주축 작동(M03, M04, M05)
(5) 절삭유 작동(M08, M09)
(6) 프로그램 되감기(M30) : program rewind/ end if program   - 프로그램이 끝날 때 사용되며 테이프나 메로리 사용시 프로그램 처음으로 되돌려지는 기능을 가진다. 기계 메이커(maker)에 따라 M02는 프로그램의 끝만 나타내고 프로그램의 첫머리로 되돌아가지 않는 경우도 있으므로 프로그램의 끝에는 M30을 사용하는게 좋다.
(7) 주축기어 변화 (M 40, M41, M42, M43)
M41은 주로 거친 절삭(황삭)가공에 사용되고 M42는 다듬 절삭(정삭)가공에 사용된다. 회전수 범위는 기계 메이커에 따라 차이가 있지만 일반적으로 1000[rpm] 정도를 기준으로 하여 M41, M42, M43을 사용한다.
(8) 보조프로그램(M98, M99)

6. 공구기능   - 공구의 선택과 공구보정을 하는 기능으로 어드레스 T로 나타내며 T기능이라고도 한다. 공구기능은 T에 연속되는 4자리 숫자로 지령하는데 그 의미는 다음과 같다.
7. 이송기능   - 공작물에 대하여 공구를 이송시켜주는 기능을 말하며 G98 코드의 분당 이송(mm/min)과 G99 코드의 회전당 이송(mm/rev)으로 지령할 수 있는데 CNC 선반에서는 G99코드를 사용한 회전당 이송으로 프로그램 한다.

◎ 프로그래밍   1. 준비기능
	주 1) 지정된 블록에서만 유효한 것 (One           Shot G코드 → 00 그룹)       2) 동일 그룹 내의 다른 G 코드가 나올           때까지 유효한 것 (Modal G코드 →           그 외)       3) 같은 그룹의 G 코드는 동일 블록 내           에 2개 이상 지령할 수 없다. 만일 지           령하게 되면 맨나중 G 코드만 유효하           다.       4) 다른 그룹의 G코드는 동일 블록 내에           2개 이상 지령할 수도 있다.

(1) 위치결정(급속이송)    GOO X(U)  _______  Z(W) _______ ;   공작물의 가공없이 공구의 위치만 결정하는 지령으로 다음과 같은   경우에 주로 사용한다.   ① 공구가 공작물을 가공하기 위해 최초로 공작물에 접근할 때   ② 일차적인 가공후 다음 가공을 위해 이동할 때   ③ 가공이 끝나고 공구를 교환하기 위해 시작점으로 되돌아갈 때   ④ 가공이 완전히 종료되었을 때   2축이 지령된 경우 공구의 이동은 2축이 동시에 이루어지나 이동   경로는 직선이 아니며 통상 비직선 보간형으로 위치결정된다. 그   이유   는 X축과 Z축의 이송속도가 다르기 때문이다. 또한, 위치결   정에서 실제로 A에서 B로 공구를 공작물에 접근시킬 때는 공구와   공작물이   충돌하지 않도록 위치를 정해야 한다.	[그림] 위치결정의 예
(2) 직선보간    G01  X(U) _______ Z(W) _______ F _______ ;   직선보간은 실제 가공을 하는 이송지령으로 공구를 지령한 이송속   도로 현재의 위치에서 지령한 위치로 직선이동시키는 기능이다.	[그림] 직선보간의 예
(3) 원호보간   G02                                               R ___ F ___;     iii          }  X(U) ________ Z(W)________  {       ii        ii      i   G03                                               I ___ K ___ F ___ ; CNC 선반 프로그램에서 원호보간에 필요한 좌표어 및 코드는 < 표 2-2 >에 나타내고, [ 그림 ]에서는 원호보간의 방향을 보여주고 있다.	[그림]원호보간의 예

(4) 자동모떼기 코너R 가공

  - 직각으로 이루어진 두 블록 사이에 모떼기나 코너 R을 가공할 때, I, K와 R을 사용하여 프로그램을 간단히 할 수 있는데 이 때, I, K 값   은 반지름지령을 한다. 또한 파라미터 수정으로 I, K 대신에 C를 사용할 수 있다.

[그림] 자동모때기 사용방법(45°모때기에 한함)

 

[그림]코너 R 사용방법

(5) 휴지   - 프로그램에 지정된 시간 동안 공구의 이송을 잠시 중지시키는 지령을 휴지(dwell : 일시정지) 기능이라 한다. 이러한 기능은 드릴까   공을 할 때 간헐이송에 의해 칩을 절단하거나 홈가공시 회전당 이송에 의해 단차량이 없는 진원가공을 할 때, 모서리를 정밀가공 할 때   사용한다. 입력단위는 X, U는 소수점을 (X1.5, U2.0)사용하고 P는 0.001단위(P1500)를 사용한다.
또한 정지시간과 회전수의 관계는 다음과 같다.
(6) 원점복귀   ① 자동원점복귀   G28  X(U) ___ Z(W) ___ ;   - CNC선반에서 전원을 ON했을 때 가장 먼저 수행해야 할 일은 원     점복귀(reference point return)이다. 원점복귀를 하는 방법은 선     택 모드 스위치를 원점복귀에 두고 수동으로 하는 방법과 G28을     사용해서 자동으로 하는 2가지 방법이 있다.     자동으로 할 경우에는 G28 U0.0 W0.0 ;으로 지령하면 공구대가     원점복귀한다. 그러나 [그림]에서와 같이 G28 X___ Z___ ;으     로 지령하면 지정된 경유점을 거쳐서 원점복귀하게 된다.     그러나 공구대의 위치가 기계원점으로부터 너무 가까이 있을 때     는 원점복귀시 알람(alarm)이 걸리므로 공구대를 원점으로부터     척을 기준으로하여 절반이상 떨어지게 한 다음 원점복귀를 시킬     때나, 심압대가 앞으로 전진되어 있는 경우에 공구대와 충돌을 피     해서 원점 복귀 시킬 경우 등에 응용할 수 있다.	[그림] 원점복귀
② 제2원점복귀   G30  X(U) ___ Z(W) ___ ;   - 이 기능은 프로그램 수행에 앞서 원점복귀 한 다음에 유효하며 제1원점(기계원점)으로부터 거리를 파라미터(parameter) 번호에 입력     해서 원하는 제2원점을 지정한다.     [그림]에서와 같이 가공을 할 때 공구대의 위치가 X150.0 Z-50.0에 있더라도 G30 U0.0 W0.0 ; 지령을 하면 제2원점으로 공구대     가 자동으로 이동하므로 실제 프로그램에서 많이 사용하는 방법이다.	[그림] 제2 원점복귀
(7)나사가공   - G32 지령으로 [그림]과 같은 평행나사, 테이퍼나사, 정면(scroll)나사의 가공이 가능하다.
[그림] 나사의 종류
X와 Z는 나사가공의 끝점 좌표값이고 F는 나사의 리드(lead)를 지   정하며 E는 인치의 피치(pitch)를 밀리미터(mm)로 바꾼 수치로   지령한다.   나사가공은 공구가 같은 경로의 반복 절삭으로 인해 이루어지며 나   사가공시에는 주축속도검출기(position coder)의 1회전 신호를 검   출하여 나사절삭이 시작되므로 공구가 반복하여도 나사절삭은 동   일한 점에서 시작된다.   나사가공은 주축회전수 일정제어(G97)로 지령해야 하며 불완전 나   사부를 고려하여 프로그램해야 한다.     피드 홀더(feed holder) 버튼을 눌러도 한 사이클 가공이 끝난 후   이송이 중단된다.	[그림] 나사가공

2. 사이클 가공   CNC선반 가공에 있어서거친절삭가공에서는도면에 따라 차이는 나지만 3∼5블록으로 지령하는 일련의 작업을 한 개의 블록으로 지령   할 수 잇으며  또한 반복되는 가공에서 수치만 지령하는 방법도 있다.   CNC선반 프로그램에서는 변경된 치수만 반복하여 지령하는단일 고정 사이클(canned cycle)과 한 개의 블록으로 지령하는복합 반복   사이클(multiple repeative cycle)이 있다.
가. 단일 고정 사이클   (1) 안·바깥지름 절삭 사이클        G90  X(U) ___ Z(W) ___ F ;(직선 절삭)      iiiiii i  I             G90  X(U) ___ Z(W) ___ F I(R)___ F___;(테이퍼 절삭)   단독 블록 모드에서 스위치를 한번눌면 [그림]과 같이공구의 동작은 시작점에서 출발하여 1→2→3→4의 한 사이클 동작을 완료한다.	[그림] 테이퍼 절삭 사이클 경로
[그림]직선절삭 사이클 경로
또한 테이퍼 절삭에 있어서는 테이퍼값 I(R)를 지령해야 하며 가공방법은 직선 절삭사이클과 동일하다. 여기에서 테이퍼값 R은 CNC   컨트롤러 0T를 나타낸 것이다.   테이퍼값 I는 형상에 따라 부호가 다른 데 절삭시작점이 긑나는 족보다 지름이 적으면 -I 절삭시작점이 긑나는 쪽보다 지름이 크면 +I이   다.   [그림]은 G90에 있어서 I의 부호를 나타낸 것이다.
[그림] G90에서의 I의 부호

(2) 단면 절삭 사이클        G94  X(U) ___ Z(W) ___ F ;(평행 절삭)       iiiii I               G94  X(U) ___ Z(W) ___ K(R)___ F___;(테이퍼 절삭)
[그림] 직선 단면절삭 사이클	[그림] 테이퍼 단면절삭 사이클
(3) 고정 사이클 이용   제품의 형상이나 가공 모양에 따라[그림]과 같이적절한 고정 사이   클을 선택하여 프로그램 한다.	[그림] 고정 사이클의 선택
(4) 나사가공        G90  X(U) ___ Z(W) ___ F ;(직선 iii절i        G90  X(U) ___ Z(W) ___ I___ F(E)___;
[그림] 고정 사이클의 나사가공

3. 복합 반복 사이클   복합 반복 사이클은 프로그램을 보다 쉽고 간단하게 하기위한 기능으로 메모리(memory)운전에서만 가능하다. 이 기능은 FANUC시스   템 11T와 0T의 경우 프로그램 작성의 일부 차이가 있으므로 11T를 기준으로 설명하면서 차이가 있는 부분은 0T에 대해서도 설명하고   자 한다.

[그림] 복합반복 사이클

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자료제공:안동대학교(cyber.anu.ac.kr)