컴퓨터 수치 제어(CNC)는 기계 도구에 부착된 마이크로컴퓨터에 내장된 소프트웨어를 사용하여 가공 도구를 자동으로 제어하는 것입니다. G-코드는 CNC에서 가장 널리 사용되는 프로그래밍 언어입니다.
정의와 개념
NC(수치제어)
NC는 디지털 신호를 사용하여 자동으로 객체(예: 공작 기계의 위치 및 동작)를 제어하는 프로그래밍 기술의 한 형태입니다.
NC기술
NC 기술은 숫자, 문자, 기호를 사용해 특정 작업 프로세스를 프로그래밍하는 자동 제어 기술을 말합니다.
NC 시스템
NC 시스템은 NC 기술의 기능을 실현하는 소프트웨어와 하드웨어 모듈의 유기적 통합 시스템을 말합니다. NC 기술의 운반체입니다.
CNC 시스템(Computer Numerical Control System)
CNC(Computer Numerical Control) 시스템은 컴퓨터를 핵심으로 하는 수치 제어 시스템을 말합니다.
CNC 기계
CNC 기계는 선반과 같이 컴퓨터 수치 제어 기술을 사용하여 가공 프로세스를 제어하는 기계를 말합니다. 라우터, 분쇄기 등, 또는 CNC 시스템이 장착된 공작기계.
NC
수치 제어(NC)를 사용하면 작업자가 숫자와 기호를 통해 공작 기계와 통신할 수 있습니다.
CNC
CNC는 컴퓨터 수치 제어를 의미하며, 제조 산업에 엄청난 변화를 가져왔습니다. CNC가 장착된 새로운 공작 기계는 산업이 이전에는 꿈도 꾸지 못했던 정확도로 부품을 지속적으로 생산할 수 있도록 해줍니다. 프로그램이 제대로 작성되고 컴퓨터가 올바르게 프로그래밍되어 있다면 부품은 동일한 정확도로 여러 번 동일하게 재생산될 수 있습니다. 공작 기계를 제어하는 작동 명령은 놀라운 속도, 정확도, 효율성 및 반복성으로 자동으로 실행됩니다.
CNC 가공은 컴퓨터화된 제조 공정입니다. 기계는 컴퓨터에 연결되어 있으며, 컴퓨터는 기계가 어디로, 어떤 속도로 이동해야 하는지 알려줍니다. 먼저, 작업자는 소프트웨어 프로그램을 사용하여 모양을 그리고 기계가 따라갈 도구 경로를 만들어야 합니다.
산업에서 사용이 계속 증가함에 따라 공작 기계가 필요한 모양과 정확도의 부품을 생산하도록 안내하는 프로그램을 준비하는 데 훈련된 인력에 대한 필요성이 생겨났습니다. 저자는 이를 염두에 두고 이 가이드를 준비하여 모든 사람이 이해할 수 있는 논리적 순서와 간단한 언어를 사용하여 CNC의 신비를 풀었습니다. 프로그램을 준비하는 방법은 사용자를 안내하는 실제 예와 함께 단계별로 설명합니다.
구성 요소들
CNC 기술은 머신 베드 프레임, 시스템, 주변 기술이라는 세 가지 주요 요소로 구성됩니다.
기계 프레임 키트에는 베드, 컬럼, 가이드 레일, 작업 테이블, 그리고 툴 홀더와 툴 매거진과 같은 기타 지지 부품이 포함됩니다.
수치제어 시스템은 입출력 장비, 컴퓨터 수치제어 장치, 프로그래머블 로직 제어(PLC), 스핀들 서보 드라이브 장치, 피드 서보 드라이브 장치, 측정 장치 등으로 구성되며, 그 중에서도 머신 제어 장치(MCU)가 수치제어 시스템의 핵심이다.
주변 기술에는 도구(도구 시스템), 프로그래밍, 관리 기술이 포함됩니다.
기능
고정밀
CNC 기계는 정밀 기계와 자동 제어 시스템으로 구성된 고도로 통합된 메카트로닉스 제품입니다. 이들은 높은 위치 지정 및 반복 위치 지정 정확도를 가지고 있습니다. 전송 시스템과 구조는 오류를 줄이기 위해 매우 견고하고 안정적입니다. 결과적으로 CNC 기계는 특히 동일한 배치에서 제조된 부품의 일관성에서 더 높은 가공 정확도를 가지고 있습니다. 결과적으로 제품 품질이 안정적이고 통과율이 높으며 이는 일반 공작 기계에 비해 상당한 개선입니다.
고효율
CNC 기계 대량의 재료를 일관되게 절단할 수 있어 가공 시간을 효과적으로 절약할 수 있습니다. 또한 자동 속도 변경, 도구 변경 및 기타 여러 자동화된 운영 기능을 갖추고 있어 보조 시간을 크게 단축합니다. 안정적인 가공 프로세스가 형성되면 프로세스 간 검사나 측정을 수행할 필요가 없습니다. 따라서 CNC 가공 생산성은 일반 공작 기계의 3~4배, 때로는 그 이상입니다.
높은 적응성
CNC 기계는 가공된 부품 프로그램에 따라 자동 가공을 수행합니다. 가공 대상이 변경될 때 프로그램이 변경된 한 마스터 및 템플릿과 같은 특수 공정 장비를 사용할 필요가 없습니다. 이는 생산 준비 주기를 단축하고 제품 교체를 촉진하는 데 도움이 됩니다.
높은 가공성
복잡한 곡선이나 곡면을 가진 일부 기계 부품은 기존의 수동 기술로 완성하기 어렵거나 불가능하기도 하지만, CNC 기계는 다중 좌표축 연결을 사용하여 이러한 작업을 쉽게 완료할 수 있습니다.
높은 경제적 가치
CNC 가공 센터는 일반적으로 다목적 기계를 사용하여 대량 생산에 사용됩니다. 대부분의 부품은 하나의 클램프 시스템을 사용하여 처리할 수 있으므로 여러 개의 일반 공작 기계를 대체할 수 있습니다. 이를 통해 클램핑 오류가 줄어들고 공정 간 운송, 측정 및 클램핑이 절약되며 다양한 공작 기계 수와 공작 기계 영역도 줄어들어 경제적 이점이 있습니다.
어플리케이션
CNC 기술과 장비 응용 분야의 관점에서 전 세계적으로 주요 응용 분야는 다음과 같습니다.
제조업
기계 제조 산업은 CNC 기술을 가장 먼저 도입했으며 다양한 국가 산업에 첨단 장비를 제공하는 역할을 담당합니다. 주로 현대 군사 장비용 5축 수직 가공 센터, 기타 5축 가공 센터, 대규모 5축 갠트리 밀링, 자동차 산업의 유연한 엔진, 기어박스, 크랭크샤프트 제조 라인용 CNC 기계의 개발 및 제조에 적용됩니다. CNC 기술은 또한 고속 가공 센터, 용접, 조립, 도장 로봇, 플레이트 레이저 용접기, 레이저 절단기, 항공, 해양 및 발전 산업에서 프로펠러, 엔진, 발전기 및 터빈 블레이드 부품을 가공하는 고속 5좌표 가공 센터, 중장비 선삭 및 밀링 복합 가공 센터 등에 사용됩니다.
정보산업
정보 산업에서 컴퓨터부터 네트워크, 모바일 통신, 원격 측정, 원격 제어 및 기타 장비에 이르기까지 초정밀 기술과 나노 기술을 기반으로 하는 제조 장비를 도입하는 것이 필요합니다. 여기에는 칩 제조용 와이어 본딩 머신, 웨이퍼 리소그래피 머신 등이 포함됩니다. 이러한 모든 기계의 제어는 CNC 기술을 통해 이루어집니다.
의료 장비 산업
의료용품 산업에서, 여러 현대 의료 진단 및 치료 장비는 이제 NC 기술을 사용합니다. 예를 들어 CT 진단 기구, 전신 치료 기계, 최소 침습적 시각 유도 수술 로봇이 있습니다. 또한 치열 교정 및 치과 복원에도 사용됩니다.
군사 장비
현대 군사 장비의 상당수는 자동 포병 조준, 레이더 추적, 자동 미사일 추적을 포함한 서보 모션 제어 기술을 사용합니다.
기타 산업
조명 산업에서 인쇄, 섬유, 포장 및 목공 기계는 다축 서보 제어를 사용합니다. 건축 자재 산업은 석재 가공에 CNC 워터젯 절단 기계를 사용하고 유리 가공에 CNC 유리 조각 기계를 사용합니다. Simmons 매트리스는 CNC 재봉틀을 사용하여 제조되고 CNC 자수 기계는 의류 가공에 사용됩니다. 예술 산업에서는 고성능을 사용하여 점점 더 많은 수의 공예품과 예술 작품이 생산되고 있습니다. 5축 CNC 기계.
NC 기술의 적용은 전통적인 제조 산업에 혁명적 변화를 가져올 뿐만 아니라 산업화의 상징이 되었고, 끊임없이 확장되는 적용으로 여러 중요한 국가 산업에 큰 영향을 미쳤습니다. 이는 경제와 국민의 생계(IT, 자동차 등)에 영향을 미칩니다. 이러한 산업에 필요한 장비의 디지털화가 주요 현대적 개발 추세가 되었기 때문에 다른 산업에서도 점점 더 중요한 역할을 합니다.
트렌드
현재 CNC 기계는 다음과 같은 개발 동향을 보입니다.
고속 및 고정밀도
고속 및 정밀성은 공작 기계 개발자의 영원한 열망입니다. 최근 과학 기술의 급속한 발전으로 전기 기계 제품 교체 부품이 대량으로 빠르게 필요해졌습니다. 부품 가공의 정밀도와 표면 품질도 점점 더 높아지고 있습니다. 이 복잡하고 변화하는 시장의 요구를 충족하기 위해 현재 공작 기계는 고속 절삭, 건식 절삭 및 준건식 절삭 방향으로 진행되고 있으며 가공 정확도는 지속적으로 향상되고 있습니다. 또한 전기 스핀들과 선형 모터, 세라믹 볼 베어링, 고정밀 대리드 중공 내부 냉각, 볼 너트 강력 냉각, 저온 고속 볼 스크류 쌍, 볼 케이지가 있는 선형 가이드 쌍 및 기타 공작 기계 구성 요소를 사용하여 매우 성공적으로 도입되었습니다. 공작 기계의 출시는 또한 고속 정밀 공작 기계의 개발을 용이하게 했습니다.
CNC 기계는 전기 스핀들을 사용하는데, 이는 벨트, 풀리, 기어와 같은 전통적인 수동 구성 요소가 필요 없게 하므로 주 구동 장치의 회전 관성을 크게 줄이고 스핀들의 동적 응답 속도와 작업 정확도를 향상시킵니다. 따라서 스핀들이 고속으로 작동할 때 발생하는 진동 및 소음 문제와 같은 전통적인 벨트 및 풀리 문제가 근절됩니다. 전기 스핀들은 10000r/min 이상의 속도에 도달할 수 있습니다. 선형 모터는 구동 속도가 빠르고 가속 및 감속 특성이 좋으며 응답 및 추종 정확도가 뛰어납니다.
선형 모터 서보 드라이브를 사용하면 볼 스크류 중간 전달 링크와 전달 갭(백래시 포함)이 제거되고, 모션 관성이 작고, 시스템 강성이 좋으며, 고속에서 정밀하게 위치 지정할 수 있어 서보 정확도가 크게 향상됩니다. 모든 방향에서 클리어런스가 없고 롤링 마찰이 매우 낮아 선형 롤링 가이드 쌍은 무시할 수 있는 수준의 열 발생만 겪습니다. 또한 매우 우수한 열 안정성을 갖추고 있어 전체 프로세스의 위치 정확도와 반복성이 향상됩니다. 선형 모터와 선형 롤링 가이드 쌍을 적용하면 기계의 빠른 이동 속도를 원래 10-20m/min에서 60-80m/min으로, 때로는 120m/min까지 높일 수 있습니다.
고 신뢰성
신뢰성은 CNC 기계의 핵심 품질 지표입니다. 기계가 높은 성능, 정밀성, 효율성 및 기타 이점을 유지할 수 있는지 여부는 신뢰성에 따라 달라집니다.
CAD 및 모듈형 구조 설계를 통한 CNC 기계 설계
컴퓨터 응용 프로그램과 소프트웨어 기술의 대중화와 발전으로 CAD 기술도 널리 개발되었습니다. CAD는 지루한 수동 도면 작업을 대체하며, 가장 중요한 것은 설계 방안 선택과 정적 및 동적 특성 분석, 계산 및 예측을 수행할 수 있다는 것입니다. 또한 대규모 기계 전체의 설계를 최적화하고 각 작업 부품의 동적 시뮬레이션을 수행할 수도 있습니다. 모듈성을 기반으로 3D 기하학적 모델과 실제 제품 색상을 설계 단계 전체에서 볼 수 있습니다. CAD를 사용하면 작업 효율성과 일회성 설계 성공률도 크게 향상되어 시제품 생산 주기를 단축하고 설계 비용을 줄이며 시장 경쟁력을 향상시킬 수 있습니다. 또한 공작 기계 구성 요소의 모듈식 설계는 반복적인 노동을 줄이고 시장에 신속하게 대응하고 제품 개발 및 설계 주기를 단축할 수도 있습니다.
기능성 복합화
기능적 복합화의 목적은 공작기계 생산 효율을 더욱 향상시키고 비가공 보조 시간을 최소화하는 것입니다. 기능의 복합화를 통해 공작기계의 사용 범위를 확장하고 효율성을 개선하며 다목적, 다기능 기계를 실현할 수 있습니다. CNC 기계는 선삭, 연삭 및 밀링 기능을 수행할 수 있습니다. 바오지 공작기계 공장은 X축과 Z축, C축과 Y축을 동시에 갖춘 CX25Y CNC 선삭 및 밀링 복합 센터를 성공적으로 개발했습니다. 오프셋 구멍과 홈의 평면 밀링 및 가공은 C축과 Y축을 통해 달성할 수 있습니다.
이 기계는 또한 강력한 툴 레스트와 서브 스핀들을 갖추고 있습니다. 서브 스핀들은 내장형 전기 스핀들 구조를 채택하고, 메인 스핀들과 서브 스핀들의 속도 동기화는 수치 제어 시스템을 통해 직접 실현할 수 있습니다. 또한, 공작 기계 작업물은 한 번의 클램핑으로 모든 가공을 완료할 수 있어 효율성이 크게 향상됩니다.
지능적이고, 네트워크화되어 있으며, 유연하고 통합되어 있습니다.
CNC 장비는 일정한 지능을 가지고 있습니다. 이 지능에는 수치 제어 시스템의 모든 측면이 포함됩니다. 가공 매개변수는 가공 효율과 품질에서 지능을 추구하기 위해 자동으로 생성됩니다. 예를 들어 가공 프로세스의 적응 제어가 있습니다. 피드포워드 제어, 모터 매개변수의 자체 적응 작동, 자동 부하 식별, 자동 모델 선택 및 자체 튜닝과 같은 구동 성능 및 연결도 개선할 수 있습니다. 지능형 자동 프로그래밍 및 지능형 인간-기계 인터페이스와 같은 간소화된 프로그래밍 및 작동 지능을 달성할 수 있습니다. 지능형 진단, 모니터링 및 기타 측면은 시스템의 진단 및 유지 관리를 용이하게 합니다.
네트워크화된 수치 제어 장비는 현재 공작 기계 개발의 핫스팟입니다. CNC 장비의 네트워킹은 생산 라인, 제조 시스템 및 제조 기업의 정보 통합 요구를 충족할 수 있으며, 민첩한 제조, 가상 기업 및 글로벌 제조와 같은 새로운 제조 모델을 개발하는 기반이기도 합니다.
현재 개발 중인 유연한 자동화 시스템을 갖춘 CNC 기계는 다음과 같습니다. 포인트(독립형, 가공 센터, 복합 가공 기계), 라인(FMC, FMS, FTL, FML), 표면(작업장 내 독립형 제조 아일랜드, FA), 바디(CIMS, 분산 네트워크 통합 제조 시스템)입니다.
다른 주요 초점은 응용 및 경제에 있습니다. 유연한 자동화 기술은 제조 산업이 역동적인 시장 수요에 적응하고 제품을 신속하게 업데이트하는 주요 수단입니다. 그 초점은 시스템의 신뢰성과 실용성을 개선하고, 주요 목표로 쉬운 네트워킹 및 통합을 강화하는 것 외에도 단위 기술의 개발 및 개선을 강화하는 것입니다. CNC 독립형 기계는 고정밀, 고속 및 높은 유연성 방향으로 발전하고 있습니다. CNC 기계와 그 구성 요소인 유연한 제조 시스템은 CAD, CAM, CAPP 및 MTS와 쉽게 연결하여 정보 통합을 달성할 수 있습니다. 네트워크 시스템 자체는 개방성, 통합 및 지능성 측면에서 개발되고 있습니다.
용어사전
CNC: 컴퓨터 수치 제어.
G- 코드: 기계가 이동할 축 지점을 지정하는 가장 널리 사용되는 컴퓨터 수치 제어(NC) 프로그래밍 언어입니다.
CAD: 컴퓨터 지원 설계.
CAM: 컴퓨터 지원 제조.
그리드: 스핀들의 최소 이동 또는 피드. 버튼이 연속 또는 단계 모드로 토글되면 스핀들은 자동으로 다음 그리드 위치로 이동합니다.
PLT (HPGL): CAD 파일에서 지원하는 벡터 기반 선 도면을 인쇄하기 위한 표준 언어입니다.
도구 경로: 커터가 작업물을 가공하기 위해 따르는 사용자 정의, 코드화된 경로. "포켓" 툴패스는 작업물의 표면을 절단하고, "프로파일" 또는 "윤곽" 툴패스는 작업물을 절단하여 서로 다른 모양의 조각을 분리합니다.
내려오다: 절삭 공구가 재료에 들어가는 Z 방향의 거리.
넘어가다: 절삭 공구가 절단되지 않은 재료와 결합하는 X 또는 Y 방향의 최대 거리입니다.
스테퍼 모터: 특정 순서로 신호 또는 "펄스"를 수신하여 개별 단계로 움직이는 DC 모터로, 매우 정밀한 위치 및 속도 제어가 가능합니다.
스핀들 속도: 절삭공구 회전속도(RPM).
기존 컷: 커터가 공급 방향과 반대로 회전하므로 덜거덕거리는 소리는 최소화되지만 일부 목재에서는 찢어짐이 발생할 수 있습니다.
뺄셈법: 비트는 고체 상태의 원자재 조각을 제거하여 모양을 만듭니다(적층 방법과 반대).
이송 속도: 절삭 공구가 작업물을 통과하는 속도.
홈 위치(기계 원점): CNC의 기본 원점이며, 기계가 시작될 때 설정되고 물리적 한계 스위치에 의해 결정됩니다. 작업물을 처리할 때 실제 작업 원점을 식별하지 않습니다.
등반 컷: 절단 회전과 같은 방향으로 재료를 공급합니다. 등반 절단은 찢어짐을 방지하지만 직선 플루트 비트로 인해 덜거덕거리는 자국이 생길 수 있습니다. 나선형 플루트 비트는 덜거덕거리는 것을 줄여줍니다.
작업 원점(작업 원점): 헤드가 모든 절단을 수행하는 작업물에 대한 사용자 지정 영점. X, Y, Z축은 영점으로 설정됩니다.
LCD: 액정 디스플레이(컨트롤러에 사용됨).
U 디스크: USB 인터페이스에 삽입하는 USB 형태의 외부 데이터 저장 하드 드라이브입니다.
출처 스타일cnc.
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