개념 한 쪽
CAM 시스템에서 공작기계를 움직이기 위한 경로와 이를 현장 기계 언어로 바꾸는 과정, 그리고 경로의 정확성을 확인하는 절차를 정리한다. 공구 위치를 나타내는 CL 데이터, CL→NC 변환을 뜻하는 후 처리, 가공 전 시뮬레이션인 공구경로 검증을 중심으로 설명한다.
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출제기준 단원 「가공 경로 계산 조건」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| CL 데이터 정의 및 역할 | 1 | 공구 중심 좌표를 나타내는 CL Data의 의미를 묻기 |
| 절삭속도와 회전수 계산 | 1 | 절삭속도·공구 지름으로 회전수를 계산하기 |
| 자유곡면 가공 고려사항 구분 | 1 | 가공 기술적 요소와 비기술적 요소를 구분하기 |
CL point와 CL Data는 공구 중심이 지나야 할 좌표값을 의미한다. 가공 표면상의 접촉점인 CC 포인트에서 공구 반경만큼 옵셋한 공구 중심 좌표들이 CL 데이터로 표현된다. 따라서 CL 데이터는 공구의 실제 이동 경로를 결정하는 기본 입력값 역할을 한다.
CAM에서 생성된 CL Data는 모든 CNC 기계의 제어기가 동일한 언어를 쓰지 않으므로 기계별 제어 언어인 NC 데이터로 변환해야 한다. 이 변환 과정을 후 처리(Post-processing)라고 부르며, CL→NC 변환이 후 처리의 핵심 개념이다. 전처리와 공구경로 생성 단계와 구분되는 명칭적 단계이다.
NC 데이터를 이용한 가공 전에 공구의 위치, 과절삭·미절삭 등을 컴퓨터상에서 확인하는 절차가 있다. 이 과정을 공구경로 검증(Cutter Path Verification)이라고 한다. 공구경로 검증은 실제 가공에서 발생할 수 있는 오류를 사전에 발견하는 목적을 가지며, 전처리·후처리·데이터 전송과는 역할이 다르다.
가공 경로를 생성할 때는 경로의 정밀도 관련 설정과 절삭조건 등 서로 다른 유형의 변수들을 구분해야 한다. 허용 가공 오차는 경로를 얼마나 세밀하게 생성할지 결정하는 기하학적 오차 설정 항목이며, 스텝 길이·커스프 높이·계산 오차 등이 여기에 포함된다. 반면 공구 진행속도는 속도 변수로서 오차 설정 항목과 구분해야 한다.
공구 반경과 가공 형상의 곡률 반경 관계를 고려하지 않으면 오작동이 발생할 수 있다. 공구 반경이 오목한 곡면의 곡률 반경보다 클 경우 공구가 형상을 완전히 따라가지 못해 원하지 않는 부분이 깎이는 과절삭 현상이 나타난다. 이 현상을 구깅(Gouging)이라고 정의한다.
자유곡면 가공에서는 공구간섭 방지, 적삭조건 지정, 가공경로 계획 등 기술적 요소를 우선 고려한다. 자재수급과 같은 물류·구매 관리 항목은 가공 경로 계산의 기술적 고려사항과는 거리가 멀다.
절삭속도와 공구 지름이 주어질 때 회전수 계산 예시를 보인다. 회전수 공식은 N = V / (π × D)이다. 문제에서 절삭속도 V = 6280 mm/min, 공구 지름 D = 20 mm로 주어지면 π를 3.14로 근사하여 분모를 먼저 계산한다: π × D = 3.14 × 20 = 62.8. 이후 N = 6280 / 62.8 = 100이 되어 적정 회전수는 100 rpm이 된다.
공구 반경과 곡률 비교로 발생하는 오류를 판단하는 예시를 보인다. 공구 반경이 오목한 부분의 곡률 반경보다 클 때 형상을 따라가지 못해 과절삭(구깅)이 발생한다는 사실을 공구 선택과 경로 보정 단계에서 확인해야 한다.
CNC 가공에서 공구의 위치를 나태나는 좌표값을 나타내는 용어로 옳은 것은?
정답 ② · CNC 가공에서 CAM 시스템이 도출해 내는 공구의 중심 위치 좌표 데이터를 CL point(Cutter Location point)라고 부릅니다. 이는 실제 가공 시 공구가 이동해야 할 기준점 좌표를 의미하며, 이 좌표 정보들을 모은 것을 CL Data라고 합니다.
CNC 가공에서 공구 중심의 이동 경로를 정의하는 좌표 데이터를 CL point(Cutter Location point)라 칭한다.
2차원 절삭가공에서 지름 20mm인 엔드밀 추천 절삭속도가 6280 mm/min 일 때 적정 공구 회전 속도는?
정답 ① · 절삭 가공 시 공구의 회전 속도(RPM)를 구하는 공식은 회전 속도 N = 절삭 속도(V) ÷ (π × 공구 지름(D)) 입니다. 다만, 문제에서 주어진 6280 mm/min은 선속도(절삭속도)의 단위로 보이며, 이를 m/min으로 환산하면 6.28 m/min이 됩니다.
회전수 N=V/(πD) 공식에 지름과 절삭속도를 대입하면 100rpm이 도출된다.
다음 중 자유곡면의 CNC 가공을 위하여 고려하여야 할 사항과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ③ · 문제는 자유곡면 CNC 가공 시 고려사항 중 가장 관련이 적은 항목을 묻고 있다. 자유곡면 가공에서는 공구간섭 방지, 적삭조건의 지정, 정교한 가공경로 계획 등이 기술적 핵심 고려사항이며 이들은 가공 결과와 직접 관련된다.
자유곡면 CNC 가공 시 자재수급 계획은 가공 공정 고려사항과 거리가 멀다.
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