머시닝센터 가공법과 프로그램

[한찬희]

1. CNC 기초

(1) NC의 정의

NC는 Numerical Control의 약어로 직역하면 수치 제어의 뜻이다.

☞ CNC(Computer N. C.)는 Computer를 내장한 NC를 말한다. 하지만 오늘날 NC라고 보통 말하는 것은 모두 CNC를 의미한다.

(2) 범용과 비교한 NC의 구동

범용 공작 기계는 핸들에 회전에 의해 테이블이 이동되며, 움직이는 거리를 사람이 눈으로 확인하면서 작업을 진행한다. 하지만 NC 공작 기계는 작업자가 명령을 주면 기계에 부착된 제어장치에 의해 움직일 거리를 모터의 회전수로 바꾸어 서보 모터에 명령하여 구동한다.

 

(3) NC의 이동 경로

① 위치 정하기 제어(Point to Point/ Positioning Control)

공구의 이동 경로를 제어하는 목적이 아니고 공구의 최후 위치만을 정밀하게 제어하는 것으로써 드릴링 머신, 보링 머신, 탭핑 머신 등에 채용하며, 주로 X-Y축 제어에 사용된다.

② 직선 절삭 제어(Straight Cutting Control)

위치 정하기 제어와 동시에 축의 이동 경로를 일정한 이송 속도로 제어하는 것으로 단지 그 경로는 직선에만 해당된다.

③ 윤곽 절삭 제어(Contouring/Contouring Path Control)

동시에 2개 이상의 축을 제어하는 것을 말하며, S자형 경로나 크랭크형 경로 등 어떠한 경로라도 자유자재로 공구를 이동시켜 직선이나 곡선을 가공하도록 하는 것으로 연속 절삭을 한다.

(4) NC의 경제성

① NC 공작 기계가 적합한 영역

- 다품종 소량 생산, 생산 횟수가 빈번한 경우

- 절삭량이 많은 경우

- 형상이 복잡한 부품

- 한 부품에 유사한 많은 종류의 작업이 필요한 경우

- 유사한 부품

- 100% 검사가 필요한 부품

- 소재 가격이 비싼 경우

- 공차 범위가 좁아 정밀을 요하는 부품

(5) NC의 장· 단점

① 장점                                  ② 단점

- 품질의 향상                             - 기계 가격이 고가

- 검사의 생략                             - 관리 비용의 과다

- 가공 소요 시간의 단축                   - 프로그래머, 관리자, 작업자의

- 치공구 제작 비용 감소 비용 증대

- 재고 비용 절약 효과

- 안전

- 성력 효과

(6) NC 제어 시스템

NC 제어 시스템은 입력부, 연산부, 서보 구동부, 검출부 등으로 구성된다.

① 개방 회로 방식(Open Loop System)

감지기가 현재 위치를 검출하여 비교하는 기능을 없앤 방식으로 정밀도가 낮기 때문에 오늘날 CNC 공작 기계에서는 거의 사용되지 않는다.

② 반 폐쇄 회로 방식(Semi-Close Loop System)

모터 축의 회전 각도를 검출하거나 볼스크루의 회전 각도를 검출하는 방식으로 테이블 직선 운동을 회전운동으로 바꾸어 검출한다. 오늘날 대부분 CNC 공작 기계에서는 높은 정밀도의 볼스크루가 개발되어 있어 실용상의 정밀도가 문제되지 않아 대부분 이 방식을 채택하고 있다.

♣ 위치 검출은 그 측정 장소에 따라 Semi-Closed에서는 서보 모터나 볼스크루의 회전각을 측정하여 위치를 구하고, Closed 방식에서는 직접 공구대나 테이블 등의 이동위치를 측정한다.

③ 폐쇄 회로 방식(Close Loop System)

테이블에 스케일을 부착하여 위치를 검출한 후 위치 편차를 피드백하여 사용한다. 즉 이 방식은 볼스크루의 백래쉬량의 변화 등을 정확히 제어 할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 이 방식은 기계의 강성을 높이고 마찰 상태를 원활하게 하여 비틀림이 없어야 된다. 특별히 정밀도를 요하는 정밀 공작 기계나 대형 기계에 사용된다.

♣ 속도 검출기 : 직류 테코 제너레이터나 펄스 제너레이터를 F/V변환(주파수/전압 변환)하는 것으로 이용된다.

④ 복합 제어 방식(Hybrid Loop System)

반폐쇄 및 폐쇄 회로 방식을 절충한 것으로 정밀도를 향상시킬 수 있어 대형의 공작 기계에서 많이 사용되고 있다.

(7) NC 공작 기계의 구조

NC 공작 기계를 구성하고 있는 주요 요소는 다음과 같다.

① 컨트롤러 : 명령을 처리하여 제어.

② 강전반 : 기계의 구동, 공구 선택, 주축 제어.

③ 서보 기구 : 정밀도와 아주 관계가 깊은 X, Y, Z 등 각 축을 제어.

④ 기계 본체 : 베드, 칼럼 등 기계의 골격을 이루고 있다.

⑤ 볼 스크류 : 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어 주는 장치이다.

(8) NC의 역사

NC → CNC → DNC → FMS → CIM

♣ DNC : Direct Numerical Control / Distribute N. C.

♣ FMS : Flexible Manufacturing System

♣ CIM : Computer Intergrated Manufacturing

2. 머시닝 센터

(1) 머시닝 센터란

수동 밀링에 컴퓨터가 제어하는 서보 모터에 의해 제어되도록 한 것이 NC 밀링이라면, NC 밀링에 자동 공구 교환 장치(ATC : Automatic Tool Changer)를 부착한 것이 머시닝 센터라고 할 수 있다.

(2) 머시닝 센터의 장점

① 소형부품은 1회에 여러 개 고정하여 연속 작업이 가능하다.

② 가공물의 한 번 고정으로 면 가공, 드릴링, 태핑, 보링 등이 가능하다.

③ 형상이 복잡하고 많은 공정이 함축된 제품일수록 가공 효과가 우수

④ 공구를 자동 교환함으로써 리드 타임을 줄일 수 있다.

⑤ 원호 가공 등의 기능으로 엔드밀을 사용하여도 치수별 보링 작업을 할 수 있어 특수 공구의 제작이 불필요하다.

⑥ 컴퓨터를 내장한 NC이므로 메모리(Memory) 작업을 할 수 있다.

⑦ 프로그램의 작성 및 편집을 기계에서 직접 할 수 있다.

⑧ 주축 회전수의 제어 범위가 크고 무단 변속이므로 요구 회전수에 빠르게 도달할 수 있다.

(3) 머시닝 센터의 용도

(4) 좌표계

일반적으로 NC에서는 주축과 평행한 방향을 Z축으로 약속하고 있으며, X축은 정면에서 바라볼 때 좌우가 된다. 마지막으로 Y축은 X축과 Z축에 수직인 축으로 약속하고 있다.

또한 머시닝 센터에서는 부가축을 다는 경우가 있는데 A축은 X축을 중심으로 회전한 회전축이고, B축은 Y축을 중심으로 회전한 회전축이며, C축은 Z축을 중심으로 한 회전축이다.

(5) 공구 교환 장치(ATC : Automatic Tool Changer)

ATC(Automatic Tool Changer)는 주축에 고정되어 있는 공구를 다음 가공에 사용될 공구로 매거진에서 선택하여 교환하여 주는 장치이다.

종류에는 시퀀스 방식과 랜덤 방식이 있다.

(6) 공작물 교환 장치(APC : Automatic Pallet Changer)

기계가 멈춰 있는 시간 중에 가장 많이 차지하는 시간이 작업물을 싣고 내리는 시간일 것이다. 자동 공작물(테이블/팰릿) 교환 장치는 기계의 작업중에 테이블 옆의 다른 팰릿에 작업물을 고정하고 작업이 끝나면 바로 팰릿을 교환하여 기계가 멈춰있는 시간을 최소로 하는 기계이다.
팰릿 교환 시간은 몇 초면 가능하므로 리드 타임을 줄일 수 있어 생산성 향상에 도움을 준다.

3. 프로그램의 기초

(1) 워드와 블록

① 워드 : 어드레스를 나타내는 알파벳과 1개의 숫자로 구성된다.

② 블록 : 기계의 작업을 나타내는 한 줄로 여러 개의 워드로 구성된다.

♣ 블록의 구성

(2) 기본 구성

① 프로그램의 실행은 블록 단위로 이루어진다. 한 블록이 끝날 때마다 블록에 끝을 알리는 표시를 해주어야 한다.(주의 : 워드 단위로 이루어지지 않는다.)

② 하나의 프로그램은 O＿＿로 시작하여 M02까지이며 블록의 개수는 제한이 없다.

③ 한 프로그램 내에서 증분치나 절대치의 혼용이 가능하다.

④ 프로그램의 끝에는 M02를 사용하지만 M30이나 M99를 사용할 수도 있다. 하지만 보조 프로그램의 끝에는 M99 외에는 사용할 수 없다.

(3) 기본 어드레스의 의미

어드 레스	기 능	의 미	지령치 범위 (㎜입력)
O	프로그램 번호	프로그램 번호(이름)	0001∼9999
N	블록 시퀀스 번호	블록의 앞에 지령하는 번호	1∼9999
G	준비 기능	동작의 조건을 지정	0∼99
X,Y,Z	좌표어	좌표축의 이동 지령에 사용	±99999.999mm
A,B,C	부가축의 좌표어	부가축의 이동 지령에 사용	±99999.999mm
R	원호의 반경	원호의 반경 지정시 사용	±99999.999mm
I,J,K	원호 보정 벡터	원호 중심까지의 거리지령시 사용	±99999.999mm
F	이송 기능	이송 속도 지정	1∼100000㎜/m
S	주축 기능	주축 회전수 지정	0∼9999
T	공구 기능	공구 번호 지정	0∼99
M	보조 기능	기계의 보조장치ON/OFF제어 지령	0∼99
H,D	보정 번호 지정	공구 길이 및 경보정 번호	0∼200
P,X	Dwell 시간 지정	Dwell 시간 지정	0∼99999.999sec

(4) 준비 기능

준비 기능(G기능)은 NC 지령절의 제어 기능을 나타내는 것으로 G 다음에 2자리 숫자를 붙여서 그 종류를 표현한다. 이 지시에 제어장치는 그 기능을 발휘하기 위한 동작의 준비를 하기 때문에 준비 기능이라고 부른다. G코드는 일회 유효한 G코드와 연속 유효(Modal)한 G코드가 있다.

형 식	의 미
1회 유효 지령(One-shot)	이 G코드는 지정된 블록 내에서만 유효
연속 유효 지령(Modal)	이 G코드는 같은 그룹 내에 있는 다른 지령이 있을 때까지 유효

(4) 기억하고 있으면 편한 G코드
 

G 코드	G 코드의 지속성	기 능
G00	연속 유효 (Modal)	급속 이송
G01	연속 유효 (Modal)	직선 절삭
G02	연속 유효 (Modal)	시계 방향(CW) 절삭
G03	연속 유효 (Modal)	반시계 방향(CCW) 절삭
G04	일회 유효(One-Shot)	일시 정지(Dwell)
G17	연속 유효 (Modal)	X-Y평면 지정 ♣참고 G18, G19
G28	일회 유효(One-Shot)	자동 원점 복귀
G30	일회 유효(One-Shot)	제2, 제3, 제4 원점 복귀(공구 교환 위치)
G40	연속 유효 (Modal)	공구 지름 보정 취소
G41	연속 유효 (Modal)	공구 지름 좌측 보정
G42	연속 유효 (Modal)	공구 지름 우측 보정
G43	연속 유효 (Modal)	공구 길이 보정 (＋) 보정
G44	연속 유효 (Modal)	공구 길이 보정 (－) 보정
G49	연속 유효 (Modal)	공구 길이 보정 취소
G54	연속 유효 (Modal)	공작물 좌표계 설정(1) ♣참고 G55∼G59
G73	연속 유효 (Modal)	고속 펙 드릴링 사이클
G74	연속 유효 (Modal)	왼 나사 사이클
G80	연속 유효 (Modal)	고정 사이클 취소
G81	연속 유효 (Modal)	드릴링 사이클
G82	연속 유효 (Modal)	카운터 보링 사이클
G83	연속 유효 (Modal)	펙 드릴링 사이클
G84	연속 유효 (Modal)	오른 나사 사이클
G86	연속 유효 (Modal)	보링 사이클
G90	연속 유효 (Modal)	절대 좌표계 설정
G91	연속 유효 (Modal)	증분 좌표계 설정
G92	일회 유효(One-Shot)	좌표계 설정

(2) 좌표계 설정

① 기계 좌표계

공구의 현재 위치와 기계 원점과의 거리를 알고자 할 때 구하는 원점으로 기계의 전원 투입 후 원점 복귀를 하면 이루어지는 좌표이다.

② 절대 좌표계(G92)

프로그램을 작성하는 사람이 공작물의 임의의 점을 원점으로 설정한 좌표계로, 좌표어는 X, Y, Z를 사용하여 그림과 같이 편한 위치를 선택하여 잡을 수 있다.

③ 공작물 좌표계 (G54∼G59)

G92는 공작물에서 기계 원점까지의 거리로 양수 값이 입력되나 공작물 좌표계는 기계 원점에서 공작물까지의 거리로 음수 값이 입력된다. 오늘날 현장에서는 생산성 향상을 위하여 사용이 점점 더 증대되고 있는 좌표계이다. (여러개의 고정장치를 사용하는 경우 편리하다.)

④ 상대 좌표계

좌표계를 설정하거나, 공구 보정을 할 때 많이 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고, 필요에 따라 그 위치를 0으로(기준점)지정할 때 사용한다.

(3) 원점 복귀

기계상에 고정된 임의의 지점인 원점으로 복귀할 때는 자칫 잘못하면 아래 그림과 같이 충돌을 일으키는 경우가 있으므로 주의하여야 한다.

(4) 절대 좌표(G90)와 상대 좌표(G91)

절대 좌표계는 그림과 같이 우리가 흔히 말하는 좌표계를 말하며, 상대 좌표계(증분 좌표계)는 앞선 좌표를 기준으로 다음 좌표 값에 증감을 따져 계산한 좌표를 말한다. 그림에서와 같이 A점을 기준으로 B점으로 이동시 X축은 20만큼 증가하였고 Y축은 증감이 없다. 또한 B점을 기준으로 C점으로 이동시 X축은 증감이 없으나 Y축은 10만큼 증가하였다. 또한 C점에서 D점으로 이동시에도 마찬가지로 X축은 15만큼 감소하여 음수 값을 취하며, Y축에 증감은 없다. 끝으로 C점에서 D점으로 이동시 X축은 5만큼, Y축은 10만큼 각각 감소하여 음수 값이 되었다.

(5) 주축 기능 (S)

주축 기능은 주축이 분당 회전하는 회전수를 말한다. 주축 회전수는 다음과 같은 공식에 의해 구할 수 있다.

N =  (S : 주축의 분당 회전수, D : 공구 지름(mm), V : 절삭 속도(m/분), π : 원주율)

(6) 이송 기능 (F)

이송 기능은 분당 이송과 회전당 이송으로 구분되는데, 일반적으로 머시닝 센터(CNC 밀링 포함) 작업에서는 분당 이송을 주로 사용한다. 분당 이송은 공구의 날당 이송량을 지령하는 방식으로 이들 사이에는 다음과 같은 관계가 성립된다.

F=f×Z×S (F : 이송량(mm/분) Z : 날 수 f : 날당 이송량(mm/날수)S : 주축 회전수(rpm))

이상과 같은 내용을 매번 계산하지 않고 적용하고자 하면 절삭 조건표를 찾아보면 된다. 예를 들어 절삭 조건표를 참고하여 계산하여 보면 알루미늄의 경우 공구 지름이 ?10인 경우 주축 회전수는 2800rpm, 날수 2, 날당 이송량이 0.05일 경우 이송 속도는 2800×0.05×2=280이 나온다.
 

공구 직경 D(mm)	STEEL
	ROUGH & SEMI FINISH(2날)				FINISH(4날)
	RPM	V(m/min)	FEED		RPM	V(m/min)	FEED
			㎜/min	㎜/tooth			㎜/min	㎜/tooth
5	1400	23	34	0.03	1600	25	192	0.03
8	900	23	90	0.05	1000	25	160	0.04
10	710	22	85	0.06	800	25	128	0.04
15	450	21	63	0.07	560	26	112	0.05
20	355	22	50	0.07	400	26	76	0.06
30	224	21	31	0.07	280	26	67	0.06
40	180	23	25	0.07	200	25	48	0.06

(7) 보조 기능(M)

CNC 공작 기계에는 기계가 여러 가지 동작을 할 수 있도록 하기 위하여, 서보 모터를 비롯한 여러 가지의 구동모터가 있다. 이러한 모터들을 어떻게 ON, OFF하고 제어 조정하여 실제로 어떠한 동작을 행하도록 하는 것이 보조 기능(M기능)이다.

이것은 G기능과 마찬가지로 M 다음에 두 자리의 수치를 사용하여 그 코드를 나타낸다. G기능은 CNC 장치의 제작 회사에서 설정된 기능이지만, M기능은 CNC 장치로부터의 신호를 공작 기계의 제작 회사가 어떠한 기능과 연결되도록 접속하였는가에 의존하며 또 접속된 기능이 어떻게 움직이도록 하였는가에 따라서 큰 차이를 나타낸다.

CODE	기 능	CODE	기 능
M00	프로그램 정지	M09	절삭유 OFF
M01	프로그램 선택정지	M10	회전테이블 고정
M02	프로그램 종료	M11	회전테이블 풀림
M03	주축 정회전	M13	간헐적 절삭유 ON
M04	주축 역회전	M19	주축 정위치 정지
M05	주축 정지	M30	프로그램 종료
M06	공구 교환	M98	보조프로그램 호출
M08	절삭유 ON	M99	주 프로그램으로 복귀

(8) 급속 이송(G00)

G00의 지령은 그 다음에 나오는 좌표어에 표시된 양만큼 급속 이송시킨다. 이때 이송 속도는 기계에 설정된 최고 속도이다.

(9) 직선 절삭(G01)

G01의 지령은 X_ Y_ F_ ;의 지령으로 X와 Y축에 의해 지정된 위치까지 F 다음에 지정된 이송 속도로 직선 이동한다. 절대 지령인 경우 공작물 좌표계로부터 어떤 점까지 직선이동을 하며, 증분 지령인 경우에는 현재 위치로부터 어떤 값만큼 떨어진 지점까지 직선 이동한다. 또한 이송속도를 나타내는 F는 다음에 점을 찍어 주어도 되고 찍지 않아도 원하는 이송이 이루어진다.

(10) 원호 절삭(G02, G03)

공구의 진행 방향이 정방향이면 G02(CW), 역방향이면 G03(CCW)을 사용하며 사용 규칙은 다음과 같다.

① 사용 형식 : (G17) G90(G91) G02(G03) X_ Y_ R(I, J, K)_ F__ ;

㉮ 여기서 X, Y는 종점의 좌표이다. ㉯ R : 원호의 반경

㉰ I, J, K : 시작점에서 원호 중심까지의 거리

② 원호 중심을 나타내는 I, J, K의 치수는 원호의 출발점으로부터 중심을 향한 벡터 성분으로 G90, G91과 관계없다.

③ I, J, K는 항상 증분치로 표시된다. 즉 ＋,－의 부호가 붙는다.(＋일 경우 생략) (I : X축 성분, J : Y축 성분, K : Z축 성분)

③ I0, J0, K0는 생략할 수 있다.

④ 원호의 중심을 I, J, K로 지령하는 대신에 반경 R로 지정할 수 있다. 단 I, J, K와 R이 동시에 지령된 경우 R지령이 우선하며 I, J, K는 무시된다.

⑤ 반경 R로 지정시 원호가 180°를 넘을 경우에는 －로, 180°를 넘지 않을 경우 에는 ＋로 지정한다. (0≤R≤180°: ＋, 180＜R＜360 :－)

⑥ 원을 가공 할 때는 반경(R)을 지정하지 않고 I, J, K로 프로그램 한다.
 

순서	지 령 내 용		명 령	의 미
1	평면 지정		G17	XY 평면의 원호 지정
			G18	ZX 평면의 원호 지정
			G19	YZ 평면의 원호 지정
2	회전 방향		G02	시계 방향 회전(CW)
			G03	반시계 방향 회전(CCW)
3	끝 점 위 치	G90	X, Y, Z 중의 2축	작업 좌표계에서 끝점 위치
		G91	X, Y, Z 중의 2축	끝점에서 끝점까지의 거리
4	시작점에서 중심까지의 거리		I, J, K 중의 2축	시작점에서 중심까지의 원호 보정 벡터
	원호 반경		R	원호 반경
5	이송 속도		F	원 가공하는 이송속도

㉮ 원호의 중심각이 0°≤θ≤180°인 원호의 가공

㉯ 원호의 중심각이 180°≤θ＜360°인 원호의 가공

㉰ 시점과 종점이 같은 진원

(R로 지령할 때는 똑같은 원호가 무수히 존재하기 때문에 무효화된다.)

(11) 임의 면취, 임의 코너 R지령

직선과 직선 사이에 모따기와 라운딩을 하고자 할 때는 C와 R어드레스 앞에 콤마(,)를 사용하여 프로그램을 할 수 있다.

(12) 기초 프로그램

♣ 프로그램의 비교
 

절대치 프로그램	증분치 프로그램	임의 면취 및 임의 코너 R기능을 이용한 프로그램
O2001 ; G92 X0 Y0 Z10. ; G90 S1500 F250 M03 ; G00 X10. Y10. ; G01 Z-1. ; X30. ; G02 X50. R10. ; G01 X90. ; G03 X100. Y20. R10. ; G01 Y50. ; X80. Y70. ; X30. ; Y60. ; G02 X20. Y50. R-10. ; G01 X10. ; Y10. ; G00 Z10. ; X55. Y40. ; G01 Z-1. ; G03 I5. ; G00 Z10. ; X0 Y0 ; M05 ; M02 ;	O2002 ; G92 X0 Y0 Z10.; G91 S1500 F250 M03 ; G00 X10. Y10. ; G01 Z-11. ; X20. ; G02 X20. R10. ; G01 X40. ; G03 X10. Y10. R10. ; G01 Y30. ; X-20. Y20. ; X-50. ; Y-10. ; G02 X-10. Y-10. R-10. ; G01 X-10. ; Y-40. ; G00 Z11. ; X45. Y30. ; G01 Z-11. ; G03 I5. ; G00 Z11. ; X-55. Y-40. ; M05 ; M02 ;	O2003 ; G92 X0 Y0 Z10.; G90 S1500 F250 M03 ; G00 X10. Y10. ; G01 Z-1. ; X30. ; G02 X50. R10. ; G01 X100. ,R10. ; Y70. ,C20. ; X30. ; Y60. ; G02 X20. Y50. R-10. ; G01 X10. ; Y10. ; G00 Z10. ; X55. Y40.; G01 Z-1. ; G03 I5. ; G00 Z10. ; X0 Y0 ; M05 ; M02 ;

3. 공구지름(경) 보정

(1) 보정의 개념

① 공구 보정(Offset)의 정의

보정 기능이란 공구의 위치를 변경시키는 기능으로 CNC 공작 기계에서는 이 기능을 많이 쓰고 있다. 특히 머시닝 센터에서는 사용 공구가 많고 직경과 길이가 공구마다 모두 다르다. 따라서 어떤 부품을 가공하기 위해 공구의 직경과 길이를 측정하고 직경과 길이에 차이가 생기는 문제점을 공구 보정 페이지(옵셋 화면)에 보정값으로 설정하여 사용하면 간단히 해결된다. 프로그램을 작성할 때 공구 길이와 공구 지름 보정에 대한 것은 CNC 장치에 따라 다르므로 그 장치에 맞게 프로그램을 해야 한다.

(2) 공구 지름 보정(G40, G41, G42)

① 개념

공구의 측면날을 이용하여 가공하는 경우 공구의 직경 때문에 공구 중심(주축 중심)이 프로그램과 일치하지 않는다. 이와 같이 공구 반경만큼 발생하는 편차를 쉽게 자동으로 보정하는 기능으로, 공구의 측면을 이용하여 작업하는 엔드밀 등에서 많이 사용되는 기능이다.

② 이용

보정량의 조정에 의해 임의의 크기로 정삭 여유치를 설정해 황삭의 반복 및 정삭을 각각의 프로그램을 작성하지 않고 한 개의 프로그램을 작성하여 사용할 수 있다.

G 코드	의 미	공구 경로 설명
G40	공구경 보정 취소	공구 중심과 프로그램 경로가 같다.
G41	공구경 좌측 보정(하향 절삭)	공작물을 기준하여 공구 진행 방향으로 보았을 때 공구가 공작물에 좌측에 있다.
G42	공구경 우측 보정(상향 절삭)	공작물을 기준하여 공구 진행 방향으로 보았을 때 공구가 공작물에 우측에 있다.

③ 형식

G01(또는 G00) G41 X___ Y___ D___ ； G42 X___ Y___ D___ ；

G01(또는 G00) G40 X___ Y___ ； D = 공구 지름 보정 번호

※ G02, G03에서 보정을 취소하는 G40을 쓰면 알람이 발생한다.

④ 보정을 사용할 때 주의 사항

㉮ 일반적으로 공구경 보정량은 (＋)값으로 입력하며, (－)값을 입력하면 G41과 G42가 바뀌어 동작한다.

㉯ 공구 반경보다 작은 원호 및 홈에 내측을 가공하게 되면 과대 절삭이 발생한다.

㉰ G41을 사용도중 G42로 변경하고자 할 때는 반드시 G40을 지령한 뒤에 변경하여 사용한다.

㉱ 공구경 보정을 취소할 때는 Z축을 가능한 공작물에 간섭이 없는 안전한 위치로 이동 후 보정을 취소하는 것이 안전하다.

㉲ 공구경 보정을 시작할 때는 가능한 직각 방향으로 들어가야 공작물과의 간섭을 피할 수 있다.

4. 공구 길이 보정

(1) 길이 보정의 개념

일반적으로 프로그램을 작성할 때에는 주축의 끝단을 기준으로 작성하기 때문에 실제로 공작물을 가공할 때는 공구 길이 보정이 필요하다. 예를 들어 Z축 원점(Z0)이 공작물의 윗면일 때 프로그램에서 기준 공구 보다 짧은 공구를 사용하면 Z0 위치까지 이동시켜도 공작물에 공구가 도달하지 못하고, 기준 공구 보다 긴 공구를 사용하면 Z0으로 이동시 아래 그림과 같이 공작물에 충돌하게 된다.

이런 현상을 피하기 위하여 각 공구마다 기준 공구와의 길이 차이를 공구 보정량으로 설정하여 프로그래밍하는 것을 공구 길이 보정이라고 한다

(2) 공구 길이 보정의 종류

종류	설 명
G43	지정된 공구 보정량을 지령된 Z좌표치에 가산한다(+)
G44	지정된 공구 보정량을 지령된 Z좌표치에서 감산한다(-)
G49	공구 길이 보정을 취소한다.

(3) 보정량의 지정

H코드에 의해 보정 번호를 지정하는데 이 지정된 번호의 보정량이 프로그램 된 Z축의 지령치에 가산 또는 감산된다. 단, H00을 지령하면 옵셋량은 0이 지정된다.

① 보정 번호와 보정량이 변경되면 이전에 지정된 보정량은 무시되고 새로 지정된 보정량이 유효하다.

② 보정을 취소할 때는 반드시 공구를 보정량 보다 더 높이 이동시킨 후 취소하여야 한다. (충돌 방지)

③ 공구 길이 보정을 취소할 때는 G49를 지령하거나 H00을 지령하면 된다.

(4) 보정 방법

공구 길이 보정 방법에는 여러 가지가 있으나 하나의 예를 들면 아래와 같다.

① 상면이 넓적한 공작물 등을 테이블 위에 놓는다.(상면을 Z0로 설정시)

② 기준 공구 선단을 그 평면에 접하게 위치시킨다.

③ 상대 좌표계 Z축 값을 0(제로) 리셋(Reset)으로 만든다.

④ 측정할 공구로 교환하고 그 공구 선단을 평면에 접하게 한다.

⑤ 상대 좌표계 Z축 차이값을 공구 길이 보정량으로 설정 메모리에 기억시킨다. 이와 같이 하면 기준 공구에 대하여 짧은 공구는 보정량이 마이너스(-)로, 긴 공구는 플러스(+) 값으로 설정된다. 일반적으로 기준 공구를 가장 짧은 공구로 선정하였다면 G43을 사용하고, 기준 공구를 가장 긴 공구로 선정하였으면 G44를 사용해야 보정량이 플러스(+)로 되어 편리하다.

그림에서 T01을 기준 공구로 사용할 때

㉮ T03에 대한 보정 G43 H03;(H03에 +30설정)

㉯ T05에 대한 보정은 G43 H05 ; (H05에 +60설정)

T05을 기준공구로 사용할 때는
 

㉮ T03에 대한 보정은 G44 H03 ; (H03에 +30설정)	㉯ T01에 대한 보정은 G44 H01 ; (H01에 +60설정)
하지만 ＋보정인 G43을 쓰면 T03에 대한 보정은 G43 H03 ; (H03에 -30설정)	T01에 대한 보정은 G43 H01;(H01에 -60설정)을 설정한다.

⑤ 공구 지름 보정의 예

외측 가공	내측 가공
O0001 ; G92 X20. Y-20. Z10. ; G90 F250. S1500 M03 ; G01 Z-5.3 ; G91 G42 Y20. D01	O0002; G92 X20. Y20. Z10. ; G90 F250. S1500 M03 ; G01 Z-5.3 ; G91 G41 Y-20. D01
X20. G03 X20. Y20. R20. ; G01 Y20. ; G02 X20. Y20. R20. ; G01 X20. ; G03 Y40. R20. ; G01 X-80. ; G03 X-20. Y-20. R20. ; G01 Y-60. ; G03 X20. Y-20. R20. ; G90 G00 Z10.;	X20. G03 X20. Y20. R20. ; G01 Y20. ; G02 X20. Y20. R20. ; G01 X20. ; G03 Y40. R20. ; G01 X-80. ; G03 X-20. Y-20. R20. ; G01 Y-60. ; G03 X20. Y-20. R20. ; G90 G00 Z10.;
G40 Y-20. ; M05 ; M02 ;	G40 Y20. ; M05 ; M02 ;

5. 보조 프로그램(Sub-Program)

가공물에 같은 모양이 여러 개 있거나 한 모양이라도 가공 공정상 여러 번 나누어 절입하거나, 막깎기, 중간다듬질, 다듬질 가공으로 반복될 때는 그 가공 부분에 대한 프로그램을 보조 프로그램으로 미리 작성하여 필요할 때마다 호출하여 쓰면 프로그램을 간단히 할 수 있다.

보조 프로그램 안에서는 또 다른 보조 프로그램(M98)을 호출할 수 있으며, 보조 프로그램은 주소 O로 프로그램 번호가 시작되고 M99(보조 프로그램 종료, 주 프로그램 복귀)로 끝난다. 주 프로그램에서 보조 프로그램 호출은 주소 P와 번호를 사용하고 주소 L 다음의 숫자로 호출 횟수를 표시한다. 형식은 다음과 같다.

(1) 프로그램 형식

① 보조 프로그램 호출 : M98 P______ L_________;

호출할 보조 보조 프로그램이 반복되는

프로그램번호 횟수(1회인 경우 생략 가능)

② 보조 프로그램 끝 : M99;
 

주 프로그램               보조프로그램                        보조프로그램

O1111 ;                        O0001 ;                             O1234
G92 X0. Y0. Z10.;                 ·                                 ·
G90 S1500 F250 M03 ;              ·                                 ·

           ·                     ·                                ·

                                  ·                                ·

           ·                  M98 P1234 ;                          ·

M98 P0001 ;                          ·                            M99 ;

          ·                         ·

          ·                         ·

      M02 ;                         M99 ;

위와 같이 보조 프로그램을 호출할 때는 M98다음에 어드레스 P와 호출할 보조 프로그램 번호를 쓰고, 반복되는 경우에는 어드레스 L다음에 반복 횟수를 쓴다. 보조 프로그램은 M99로 끝내면 된다. (하지만 형식에 따라 반복 호출은 M98 P041234 ;로 사용하기도 한다.)

(2) 보조 프로그램을 사용한 예

 

주 프로 그램	보조 프로 그램
O1234 ; G92 X0 Y0 Z10. ; G90 F250. S1200 M03 ; G00 X10. Y10. ; M98 P7777 ; G00 X20. Y20. ; M98 P7777 ; G00 X20. Y20. ; M98 P7777 ; G00 X20. Y20. ; M98 P7777 ; G90 G00 X0 Y0 ; M05 ; M02 ;	O7777 ; G91 G01 Z-11. ; X10. ; Y10. ; X-10. ; Y-10. ; G00 Z11. ; (1) M99 ; ♣ (1)의 위치에 X20. Y20. 을 넣고 주 프로그램에서 M98 P7777 L4 ; 로 호출

6. 고정 사이클

(1) 고정 사이클 기능

구멍 뚫기, 리밍, 보링, 태핑 등과 같은 가공 작업은 몇 단계의 동작을 거처 처음 시작점으로 돌아오는 사이클을 이루고 있다. 이 동작을 일반적인 준비 기능을 이용하여 프로그래밍하면 동작마다 한 블록이 되어 4∼6 지령절이 필요하게 되며, 프로그램이 길어져 복잡하게 되고 작성 시간도 많이 소요된다. 그러나 이 사이클 전체를 한 지령절로 지령하여 프로그램을 간단히 할 뿐만 아니라 연속적인 작업이 이루어질 수 있도록 하여 용도에 따라 아주 편리하게 사용할 수 있게 만들어 놓은 것이 고정 사이클이다.

① 고정 사이클 가공의 지령 방법

일반적인 고정 사이클의 지령 방법은 다음과 같다.

G90 G98 G73

↕ X__ Y__ Z__ R__ P__ Q__ F__ L__ ;

G91 G99 G83

X, Y : 구멍 위치 좌표값 Z : 구멍 깊이 R : 가공 시작점 (안전 거리)

P : 일시 정지 시간 F : 이송 속도 Q : 1회 절입량, 이동(Shift)량

L : 고정 사이클의 반복 횟수(1회 유효)

같은 고정 사이클로 일정한 간격으로 반복하여 가공을 하고자 할 때 반복 횟수를 지령하여 프로그램을 한다. 이때 반복 횟수 L은 지정된 지령절에서만 유효하며(One Shot) 반복 간격 이동량은 반드시 증분값(G91)을 사용하여 지령한다. L이 0일 때(L0) 가공 데이터를 기억만 하고 가공이 실행되지 않는다.

② 초기점 복귀(G98)와 R점 복귀(G99)

고정 사이클작업은 부품에 따라 다르지만 1개소보다는 여러 개소의 가공을 하게 된다. 이와 같이 여러 개소의 작업을 할 경우, 처음 가공을 마치고 다음 위치로 이동할 때 공구의 이동 경로를 최대한 짧게 하여 시간 단축을 하기 위해 경유하는 점을 지정하게 된다. 이때 절삭 이송이 시작되는 점(R점)까지 복귀하는 것을 R점 복귀라고 하며, 고정 사이클이 시작되는 초기점까지 복귀하는 것을 초기점 복귀라고 한다. 공구와 공작물의 간섭이 없을 때 R점 복귀를 사용하고, 공작물에 돌출부가 있어 간섭이 발생하는 경우에는 초기점 복귀를 사용한다.

③ 절대값 지령(G90)과 증분값 지령(G91)

아래 그림과 같이 절대값 지령에서는 프로그램 상의 공작물 원점(Z=0)을 기준점으로 하여 Z값과 R값을 지령한다. 따라서 가공 깊이는 Z가 되고 증분값 지령에서는 초기점을 기준점으로 하여 R값을 지령하고 R점에서 Z값을 지령하므로 초기점에서 Z점까지의 거리는 R＋Z가 되며 Z가 가공 깊이가 된다.

 

(2) 자주 사용 되는 고정 사이클

종 류	코드	설 명
드릴링(Drilling)	G81	관통(Spot drilling Cycle)
	G73	고속 펙 드릴링 사이클
	G83	펙 드릴링 사이클
보링(Boring)	G82	카운터 보링 사이클
	G85	보링 사이클(리머 가공)
	G86	보링 사이클(막깍기 용)
탭핑(Tapping)	G74	왼 나사 사이클
	G84	오른 나사 사이클

① 드릴링

㉮ 드릴링 사이클(G81)

㉠ G81 X___ Y___ Z___ R___ F___ ;

㉡ 일반적인 드릴 가공이나 센터 드릴 가공으로 칩 배출이 용이한 공작물의 구멍가공에 사용하는 고정 사이클

㉯ 고속 펙 드릴링 사이클(G73)

㉠ G73 X___ Y___ Z___R___Q___F___ ;

㉡ 일정량의 절입과 기계측에 설정된 일정량의 후퇴량(d)으로 후퇴하며 반복하면서 고속으로 깊은 구멍의 드릴 가공을 하는 고정 사이클

㉰ 펙 드릴링 사이클(G83)

㉠ G83 X___ Y___ Z___R___Q___F___ ;

㉡ 일정량의 절입과 R점 복귀 동작을 반복하는 고정 사이클로 절삭 칩에 제거와 냉각이 필요한 경우에 사용하는 고정 사이클

② 보링

㉮ 드릴링 (카운트 보링)사이클(G82)

㉠ G82 X___ Y___ Z___R___P___F___ ;

㉡ 구멍 바닥에서 일시 정지를 행하고 상승하는 사이클로 자리내기 및 구멍 바닥면 등을 다듬는데 사용한다.

㉯ 일반적인 보링 사이클 (G86)

㉠ G86 X___ Y___ Z___ R___ F___ ;

㉡ 구멍 가공 후 주축이 정지하고 급속 이송으로 공구가 후퇴하여 가공면에 흠집이 생겨 다듬질용으로 적합하지 않고 막깎기용으로 적합하다.

㉰ 보링 사이클 (G85)

㉠ G85 X___ Y___ Z___ R___ F___ ;

㉡ 일반적인 보링 기능과 달리 절입할 때와 복귀할 때 모두 절삭가공으로 동작하여 보통 리머 가공 기능으로 많이 사용한다.

③ 탭핑

㉮ 오른나사 (G84)

㉠ G84 X___ Y___ Z___ R___ F___ ;

㉡ 오른나사를 내기 위하여 탭 공구를 이용하여 주축이 정회전하여 탭 가공을 하고 바닥면에서 역회전하면서 공구가 R점까지 복귀한다.

㉯ 왼나사 (G74)

㉠ G74 X___ Y___ Z___ R___ F___ ;

㉡ 왼나사를 내기 위하여 탭 공구를 이용하여 주축이 역회전하여 탭 가공을 하고 바닥면에서 정회전하면서 공구가 R점까지 복귀한다.

(3) 고정 사이클을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 프로그램의 비교

다음 도면을 보고 프로그램을 하여 비교하면 다음과 같다.

G00, G01을 사용	고정 사이클 사용
G92 X120. Y132. Z151. ; G90 S2200 F400 M03 ; G00 X10. Y10. ; G43 Z10. H01 ; Z3. M08 ; G01 Z-29. ; G00 Z3. ; X30. Y20. ; G01 Z-20. ; G00 Z100. M09 ; ↓	G92 X120. Y132. Z151. ; G90 S2200 F400 M03 ; G00 X10. Y10. ; G43 Z10. H01 ; G81 G99 Z-29. R3. M08 ; X30. Y20. Z-20. ; G80 G00 Z100. M09 ; ↓

(4) 고정 사이클을 이용한 프로그램

 

프로그래밍	설 명
O0003 ; G80 G40 G49 ; G92 G90 X0. Y0. Z300. ; G30 Z300. T02 M06 ; G00 X50. Y30. ; G43 Z3. H02 S500 M03 ; G83 G99 Z-33. R-17. Q5. F50. ; G98 Y110. ; G99 X150. R-7. ; G98 Y30. ; G99 X250. R3. ; Y60. ; Y110. ; G80 G40 G00 Z300. M19 ; M05 ; M02 ;	프로그램 번호 공구 보정, 고정사이클 취소 좌표계 설정 공구 교환 가공 시작점으로 이송 공구 길이 보정, 주축회전 펙 드릴링 사이클로 구멍가공 " " " " " " 고정사이클, 공구보정 취소 주축정지 프로그램 끝

3. 종합 프로그램

(1) 도면

(2) 공구 시트
 

공구명	직경 (㎜)	공구 길이	보정 번호	보정량	공구 번호	회전수	이송 속도	작업내용
센터 드릴	Ø3	60	H01	0	T01	2000	120	드릴 자리 내기
드릴	Ø8.5	88.266	H02	28.266	T02	940	115	드릴 가공
2날 엔드밀	Ø16	83.005	H03	23.005	T03	420	80	윤곽 가공 (막깍기)
			D03	8.2
4날 엔드밀	Ø16	78.426	H04	18.426	T04	520	105	윤곽 가공 (다듬질)
			D04	8.0
탭	M10×1.5	81.643	H05	21.643	T05	160	240	나사 내기

(3) 프로그램
 

주 프로 그램

보조 프로 그램

O1000 ; G17 G40 G49 G80 ; G91 G28 Z0 ; G28 X0 Y0 ; G90 G54 M19 ; G91 G30 Z0 T01 M06 ; G90 G00 X-15. Y25. ; G43 G00 Z10. H01 S2000 M03 ; G99 G81 Z-3. R3. F120. M08 ; M98 P0001 ; G91 G30 Z0 T02 M06 ; G90 G00 X-15. Y25. ; G43 G00 Z10. H02 S940 M03 ; G99 G83 Z-34. R3. Q5. F115 M08 ; M98 P0001 ; G91 G30 Z0 T03 M06 ; G90 G00 X60. Y-60. ; G43 G00 Z10. H03 S420 M03 ; G01 Z-4.8 F80 ; G41 Y-40. D03 ; M98 P0002 ; G91 G30 Z0 T04 M06 ; G90 G00 X60. Y-60. ; G43 G00 Z10. H04 S520 M03 ; G01 Z-5.0 F105 ; G41 Y-40. D04 ; M98 P0002 ; G91 G30 Z0 T05 M06 ; G90 G00 X25. Y-30. ; G43 G00 Z10. H05 S160 M03 ; G84 G99 Z-35. R3. F240 M08 ; G49 G80 G00 Z200. M09 ; G00 X0 Y0 ; G91 G30 Z0 T01 M06 ; G91 G00 Z-50. ; M05 ; M02 ;

O0001 ; G90 X-30. Y15. ; X25. Y-30. ; G49 G80 G00 Z200. M09 ; X0 Y0 ; M99 ; O0002 ; G01 X10. ; Y-30. ; G03 X-10. R10. ; G01 Y-40. ; X-26. ; G02 X-40. Y-26. R14. ; G01 Y25. ; X-25. Y40. ; X25.5 ; G02 Y11. R14.5 ; G03 Y-18. R14.5 ; G01 X40. ; Y-40. ; X-40. ; Y40. ; X40. ; Y-3.5 ; X25. ; X40. ; Y-60. ; G49 G00 Z200. M09 ; G40 X0 Y0 ; M99 ;

[3959범]

자료 감사합니다. 많은 도움 될것 같네요

[배가본드]

좋은자료 !! 감사합니다.

[두우리]

정말 좋은 자료 네요 머시닝센터 배워볼려구 하는데 아무튼 감사합니다

[못나니]

사진이 대부분 삭제되어있네여,,,ㅠ, 그래두 좋은 자료 감사합니다,,

[최가네]

자료감사합니다

[카리스]

깊은배려~~ 감사하구요/수고했습니다~~

[마루]

좋은 자료 감사합니다.. 사진이 몇부분이 삭제됐는데.. 있었다면 더 좋았겠어요 ㅎㅎ

[이범진]

감사합니다 많은 도움이 되었습니다

[tr4789]

좋은자료 감사합니다

[민서윤]

도움이 많이 될것 같네요. 감사합니다.

[최흥식]

좋은자료 감사 감~사 합니다.

[뽀로로3]

감사합니다

[신학시대]

감사합니다.....

[창원p]

감사 감사 합니다

[가이아]

도면이 있으면 좋겠네요.