최근에는 5축 연동 CNC 머시닝 센터가 다양한 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 실제 응용 분야에서 특수 형상 및 복잡한 부품을 효율적이고 고품질로 처리하는 데 문제가 발생할 때마다 5축 연결 기술은 의심할 여지 없이 이러한 문제를 해결하는 중요한 수단입니다. 점점 더 많은 제조업체들이 고효율, 고품질 가공을 충족하기 위해 5축 장비를 찾는 경향이 있습니다. 하지만 실제로 5축 가공에 대해 충분히 알고 계십니까?
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5축 공작기계의 기계구조 형태
5축 가공을 제대로 이해하려면 먼저 5축 공작 기계가 무엇인지 이해해야 합니다. 5축 공작기계(5 Axis Machining)는 이름 그대로 X, Y, Z의 3개의 공통 직선축에 2개의 회전축을 추가한 것을 의미합니다. 3개의 축 A, B, C 중 2개의 축은 서로 다른 동작을 가집니다. 다양한 제품의 기술적 요구를 충족하는 모드.
5-축 머시닝 센터의 기계 설계 측면에서 공작 기계 제조업체는 항상 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 새로운 모션 모드를 개발하기 위해 끊임없이 노력해 왔습니다. 현재 시판되고 있는 다양한 종류의 5축 공작기계를 기본으로 그 기계구조는 다양하지만 주로 다음과 같은 형태를 포함한다.
1. 두 개의 회전 좌표가 공구 축의 방향을 직접 제어합니다(이중 스윙 헤드 형태).
2. 두 개의 좌표축은 공구 상단에 있지만 회전축은 선형 축과 수직이 아닙니다(경사 스윙 헤드 유형).
3. 두 개의 회전 좌표가 공간의 회전을 직접 제어합니다(이중 턴테이블 형태).
4. 두 개의 좌표축은 작업대 위에 있지만 회전축은 선형축과 수직이 아닙니다(경사형 작업대형).
5. 두 회전 좌표 중 하나는 공구에 작용하고 다른 하나는 공작물에 작용합니다(스윙 1회, 회전 1회).
*용어: 회전축이 선형 축에 수직이 아닌 경우 "드루프" 축으로 간주됩니다.
이러한 구조의 5축 공작기계를 본 후에는 5축 공작기계가 무엇을, 어떻게 움직이는지 이해해야 한다고 생각합니다. 그런데 이렇게 다양한 공작기계 구조가 가공 중에 어떤 특징을 나타낼 수 있을까요? 기존의 3축 공작기계와 비교하면 어떤 장점이 있나요? 다음으로 5축 공작기계의 빛나는 점을 살펴보겠습니다.
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5축 가공의 많은 장점
5축 공작기계의 특성을 말하자면 기존의 3축 장비와 비교해 볼 필요가 있습니다. 수직형, 수평형, 갠트리형 등 3축 가공 장비는 생산에 비교적 일반적입니다. 일반적인 가공 방법에는 엔드밀 엔드 엣지 가공과 사이드 엣지 가공이 있습니다. 볼 노즈 커터 등의 프로파일 가공. 그러나 어떤 형태와 방법을 사용하더라도 모두 공통적인 특징을 가지고 있습니다. 즉, 가공 공정 중에 공구 축의 방향이 변하지 않는다는 것입니다. 공작 기계는 시스템 내 이동의 X, Y, Z 3개 선형 축 보간을 통해서만 공간에서 공구의 직각 좌표를 실현할 수 있습니다. 따라서 다음 제품을 접하게 되면 3축 공작기계의 효율이 낮고, 가공 표면 품질이 좋지 않거나 심지어 가공이 불가능하다는 단점이 노출됩니다.
3축 CNC 가공 장비와 비교하여 5링크 CNC 공작 기계는 다음과 같은 장점이 있습니다.
1. 공구의 최적절삭상태 유지 및 절삭조건 개선
위 그림과 같이 좌측의 3축 절삭방식에서는 절삭공구가 가공물의 상단이나 모서리쪽으로 이동하게 되면 절삭상태가 점차 악화됩니다. 여기서 최적의 절삭 조건을 유지하려면 회전 테이블이 필요합니다. 그리고 불규칙한 평면을 완전히 처리하려면 작업대를 여러 방향으로 여러 번 회전해야 합니다. 5축 공작기계 역시 볼 엔드밀 중심점의 선형 속도가 0인 상황을 피하고 더 나은 표면 품질을 얻을 수 있음을 알 수 있습니다.
2. 도구 간섭을 효과적으로 방지합니다.
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위 그림과 같이 항공우주 분야에서 사용되는 임펠러, 블레이드, 블리스크 등의 부품의 경우 3축 장비는 간섭으로 인해 공정 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 5축 공작 기계는 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 동시에 5축 공작 기계는 가공을 위해 더 짧은 도구를 사용할 수 있으며, 시스템 강성을 개선하고, 도구 수를 줄이고, 특수 도구 생성을 피할 수 있습니다. 사업주 입장에서 이는 5축 공작 기계가 공구 비용 측면에서 비용을 절감해 준다는 것을 의미합니다!
3. 클램핑 횟수를 줄이고 한 번의 클램핑으로 5면 가공을 완료합니다.
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위 그림과 같이 5축 머시닝센터는 데이텀 변환을 줄여 가공 정밀도를 향상시킬 수도 있습니다. 실제 가공에서는 단 한 번의 클램핑만 필요하며 가공 정확도를 보장하기가 더 쉽습니다. 동시에 공정 체인 단축과 5축 머시닝 센터의 장비 수 감소로 인해 툴링 고정 장치 수, 작업장 공간 및 장비 유지 관리 비용도 절감됩니다. 이는 더 적은 수의 고정 장치, 더 적은 공장 공간, 더 적은 유지 관리 비용을 사용하여 보다 효율적이고 고품질의 처리를 완료할 수 있음을 의미합니다!
4. 처리 품질 및 효율성 향상
그림에서 볼 수 있듯이 5축 공작 기계는 공구 측면 모서리 절삭을 사용하여 더 높은 가공 효율성을 달성할 수 있습니다.
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5. 생산 공정 체인 단축 및 생산 관리 단순화
5축 CNC 공작 기계의 완전한 처리는 생산 공정 체인을 크게 단축하고 생산 관리와 계획 및 일정을 단순화할 수 있습니다. 공작물이 복잡할수록 분산된 프로세스를 사용하는 기존 생산 방식에 비해 장점이 더욱 분명해집니다.
6. 신제품 개발주기 단축
항공우주, 자동차 및 기타 분야 기업의 경우 일부 신제품 부품 및 성형 금형에는 복잡한 모양과 고정밀 요구 사항이 있습니다. 따라서 높은 유연성, 높은 정밀도, 높은 통합성 및 완벽한 처리 기능을 갖춘 5축 CNC 머시닝 센터는 신제품 개발 과정에서 복잡한 부품 가공의 정밀도 및 사이클 문제를 잘 해결하고 연구 개발을 크게 단축할 수 있습니다. 신제품의 성공률을 순환시키고 향상시킵니다.
정리하자면, 5축 공작기계는 장점이 너무 많지만 5축 공작기계의 공구 자세 제어, CNC 시스템, CAM 프로그래밍 및 후처리는 3축 공작기계보다 훨씬 더 복잡합니다! 동시에 5축 공작기계에 대해 이야기할 때 우리는 5축의 참과 거짓의 문제에 대해서도 이야기해야 합니다. 진짜 5축과 가짜 5축의 가장 큰 차이점은 RTCP 기능이라는 사실은 우리 모두 알고 있습니다. 그런데 RTCP란 무엇이며, 어떻게 생성되고 어떻게 적용되나요? 다음으로 공작기계 구조와 프로그래밍 후처리를 기반으로 한 RTCP에 대해 자세히 알아보고 그 실제 모습을 이해해보겠습니다.
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RTCP 정보
고급 5축 CNC 시스템에서 RTCP는 회전된 도구 중심점으로 간주됩니다. 이는 우리가 종종 도구 끝점 추적 기능이라고 부르는 것입니다. 5축 가공에서는 공구 끝점의 궤적과 공구와 공작물 사이의 자세를 추구할 때 회전 운동으로 인해 공구 끝점의 추가 운동이 발생합니다. CNC 시스템의 제어점은 공구 끝점과 일치하지 않는 경우가 많으므로 CNC 시스템은 공구 끝점이 규정된 궤적에 따라 이동하도록 제어점을 자동으로 수정해야 합니다. 업계에서는 이 기술을 TCPM, TCPC 또는 RPCP 및 기타 기능이라고도 부릅니다. 실제로 이러한 이름의 기능적 정의는 RTCP와 유사합니다. 엄밀히 말하면 더블 스윙 헤드 구조에 RTCP 기능을 사용하고, 스윙 헤드의 회전 중심점을 보상용으로 사용한다. RPCP와 유사한 기능은 주로 이중 턴테이블 공작 기계에 사용되며 공작물의 회전으로 인한 선형 축 좌표의 변화를 보상합니다. 실제로 이러한 기능의 목표는 동일합니다. 즉, 공구 중심점과 공구와 공작물 표면 사이의 실제 접촉점을 변경하지 않고 유지하는 것입니다. 따라서 표현의 편의를 위해 본 글에서는 이러한 기술을 RTCP 기술로 통합한다.
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그렇다면 RTCP 기능은 어떻게 탄생하게 되었나요? 수년 전, 5축 공작 기계가 시장에서 처음 대중화되었을 때 RTCP 개념은 공작 기계 제조업체에서 크게 홍보되었습니다. 당시 RTCP 기능은 기술 자체를 위한 기믹에 가까웠고, 기술 자체에 열광하고 과대평가되는 사람들이 많아졌습니다. 실제로 RTCP 기능은 정반대입니다. 좋은 기술일 뿐만 아니라, 고객에게 이익을 주고 가치를 창출할 수 있는 좋은 기술입니다. RTCP 기술이 적용된 공작 기계(중국에서는 진정한 5축 공작 기계라고도 함)의 경우 작업자는 공작물을 턴테이블 축에 정확하게 정렬하고 임의로 고정할 필요가 없습니다. 공작 기계는 오프셋을 자동으로 보정하여 보조 시간을 크게 줄이고 가공을 향상시킵니다. 정확성. 동시에 공구 끝점 좌표와 벡터가 출력되는 한 후처리가 간단합니다. 앞서 말했듯이 기계 구조 측면에서 5축 CNC 공작 기계는 주로 이중 스윙 헤드, 이중 턴테이블, 1스윙 및 1회전을 갖습니다.
아래에서는 듀얼 턴테이블 고급 5축 CNC 시스템을 예로 들어 RTCP 기능을 자세히 소개하겠습니다.
5축 공작기계에서 4번째 축과 5번째 축의 개념을 정의합니다. 이중 회전 테이블 구조에서 4번째 축의 회전은 5번째 축의 자세에 영향을 미치고 5번째 축의 회전은 5번째 축의 회전에 영향을 줄 수 없습니다. 네 번째 축의 태도. 다섯 번째 축은 네 번째 축의 회전 좌표입니다.
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자, 정의를 읽은 후 설명해 보겠습니다. 위 그림과 같이 공작기계의 4번째 축이 A축이고, 5번째 축이 C축입니다. 공작물은 C축 턴테이블에 배치됩니다. 4번째 축 A가 회전하면 C축이 A축에 설치되어 있으므로 C축 자세도 영향을 받습니다. 마찬가지로 턴테이블에 올려놓은 공작물에 대해 공구 중심 절단을 프로그래밍하면 회전 좌표가 변경되면 필연적으로 선형 축의 X, Y, Z 좌표가 변경되어 상대적인 결과가 발생합니다. 배수량. 이러한 변위를 제거하려면 공작 기계가 이를 보상해야 합니다. RTCP는 이러한 보상을 없애기 위해 만들어진 기능입니다.
그렇다면 공작 기계는 이 오프셋을 어떻게 보상합니까? 다음으로 이 오프셋이 어떻게 생성되는지 분석해 보겠습니다.
이전 기사에 따르면 회전 좌표의 변경으로 인해 선형 축 좌표의 오프셋이 발생한다는 것을 우리 모두 알고 있습니다. 그런 다음 회전축의 회전 중심을 분석하는 것이 특히 중요합니다. 이중 턴테이블 구조의 공작기계의 경우 5번째 축인 C축의 제어점은 일반적으로 공작기계 테이블의 회전 중심에 위치합니다. 네 번째 축의 경우 일반적으로 네 번째 축의 중간점이 제어점으로 선택됩니다.
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5축 제어를 구현하기 위해서는 CNC 시스템이 5축 제어점과 4축 제어점 간의 관계를 알아야 합니다. 즉, 초기상태(공작기계 A축과 C축0 위치)에서 4번째 축 제어점은 4번째 축 회전 좌표계의 원점이 되고, 의 위치 벡터 [U, V, W]는 다섯 번째 축 제어점입니다. 동시에 A축과 C축 사이의 거리도 알아야 합니다. 이중 턴테이블 공작 기계의 경우 아래 그림에 예가 나와 있습니다.
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이렇게 말하면 RTCP 기능이 있는 공작 기계의 경우 제어 시스템이 공구 센터를 프로그래밍된 위치에 유지한다는 것을 알 수 있습니다. 이 경우 프로그래밍은 독립적이며 공작 기계 동작과 아무 관련이 없습니다. 공작 기계에서 프로그래밍할 때 기계 동작이나 공구 길이에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 고려해야 할 것은 공구와 공작물 사이의 상대적인 움직임뿐입니다. 나머지는 제어 시스템이 알아서 처리합니다. 예를 들어:
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위 그림과 같이 RTCP 기능을 끄지 않으면 제어 시스템은 공구 길이를 고려하지 않습니다. 도구가 축 중심을 중심으로 회전합니다. 칼날 끝이 제자리에서 벗어나 더 이상 고정되지 않습니다.
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위 그림에 표시된 것처럼 RTCP 기능이 켜져 있으면 제어 시스템은 도구 방향만 변경하고 도구 끝 위치는 변경되지 않습니다. X, Y, Z 축에서 필요한 보정 이동이 자동으로 계산됩니다.
RTCP가 없는 5축 공작 기계 및 CNC 시스템의 선형 축 좌표 오프셋 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까? 우리는 중국의 많은 5축 CNC 공작 기계와 시스템이 가짜 5축이라는 것을 알고 있습니다. 소위 가짜 5축은 실제로 RTCP 기능이 없는 공작 기계를 의미합니다. 5축이 참인지 거짓인지는 겉모습이나 5축이 연결되어 있는지로 판단되지 않습니다. 가짜 5축도 5축과 연결될 수 있다는 것을 알아야 합니다. 거짓 5축의 주요 차이점은 진정한 5축 RTCP 알고리즘이 없다는 것입니다. 즉, 거짓 5축 프로그래밍은 스핀들의 진자 길이와 회전 테이블의 위치를 고려해야 함을 의미합니다. 이는 가상 5축 CNC 시스템 및 공작 기계 프로그래밍을 사용할 때 CAM 프로그래밍 및 후처리 기술을 사용하여 사전에 도구 경로를 계획해야 함을 의미합니다.
동일한 부품에 대해 공작기계가 변경되거나 공구가 변경되면 CAM 프로그래밍 및 후처리를 다시 수행해야 합니다. 또한 공작물을 클램핑할 때 가상 5축 공작 기계는 공작물이 작업대의 회전 중심에 있는지 확인해야 합니다. 이는 작업자에게 있어 클램핑 및 정렬 시간이 많이 필요하고 정확도를 보장할 수 없음을 의미합니다. 인덱싱 처리에도 가짜 5축이 문제가 많습니다. 진정한 5축은 좌표계만 설정하면 되며 처리를 완료하려면 하나의 도구 설정만 필요합니다.
다음 그림은 거짓 5축의 좌표 변환을 설명하기 위해 NX 후처리 편집기 설정을 예로 사용합니다.
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위 그림에서 볼 수 있듯이, 가짜 5축은 후처리 기술을 사용하여 공작 기계의 4번째 축과 5번째 축 사이의 중심 위치 관계를 표시하여 선형 축 좌표에 대한 회전축의 변위를 보상합니다. . 이에 의해 생성된 CNC 프로그램 X, Y 및 Z는 프로그래밍 접근 지점일 뿐만 아니라 X, Y 및 Z 축에 필요한 보정도 포함합니다.
이러한 처리의 결과는 처리 정확도가 부족하고 효율성이 낮을 뿐만 아니라 생성된 프로그램이 다용도로 활용되지 않고 인건비도 높아집니다. 동시에 각 공작 기계에는 서로 다른 회전 매개변수가 있으므로 해당 후처리 파일이 있어야 하며 이는 생산에 큰 불편을 초래합니다. 또한, 가짜 5축 생성 프로그램은 변경할 수 없으며, 수동 5축 프로그래밍을 구현하는 것은 기본적으로 불가능합니다. 동시에 RTCP 기능이 없기 때문에 5축 공구 보정 기능과 같은 고급 5축 기능 중 상당수를 사용할 수 없습니다.
실제로 5축 공작기계의 경우 가공 결과를 얻기 위해 사용하는 도구일 뿐이며 참과 거짓의 구별이 없습니다. 중요한 것은 우리의 프로세스가 처리 방법을 결정한다는 것입니다. 상대적으로 말하면 진정한 5축 공작 기계가 더 비용 효율적입니다.
