개념 한 쪽
가공 경로는 공구의 이동 궤적과 연결 방식을 규정하며 공구 수명과 표면 품질에 큰 영향을 준다 한다.
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출제기준 단원 「가공 경로의 종류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 펜슬 가공 정의 판단 | 1 | 큰 공구 후 남는 부분을 작은 공구로 가공하는 명칭을 고르는 문제 |
| 원형 가공의 경로 연결 | 1 | 원형 가공에서 절삭저항을 일정하게 하는 연결 방식 식별 |
| 카르테시안 방식 특징 | 1 | Cartesian 방식의 계산 복잡성 등 특징을 구분하는 문제 |
CL은 공구 중심의 좌표와 방향을 나타내는 기하학적 위치 정보를 뜻한다. CL 데이터를 생성할 때는 공구 반경, 가공할 곡면의 위치벡터, 단위 법선벡터와 같은 기하학적 정보가 필요하고 공구의 물성치는 경로 계산에 직접적인 영향을 주지 않는다 한다.
곡면 가공에서 지원되는 대표적 경로 방식으로는 나선형, Island(Area) 가공, 등매개변수(parmetric) 가공, 레이스(Lace) 절삭 등이 있다. 나선형은 원형 형상 가공 시 절삭저항을 일정하게 유지하도록 공구를 연결하는 방식이고, Island는 특정 영역을 먼저 가공하는 방식이며 등매개변수는 곡면의 파라미터 방향을 따라 이동하는 방식이다.
레이스 절삭은 곡면의 한 매개변수를 일정하게 유지하고 다른 매개변수를 따라 지그재그로 공구를 이동시키는 방식이다. 이 방식은 공구가 번갈아 이동하며 면을 깎는 형태이므로 지그재그 형태의 이동 경로를 특징으로 한다.
가공 특징(feature)은 제조 의도를 포함하는 형상으로, Hole, Slot, Chamfer 등은 가공 특징으로 분류되고 보스와 같은 일반 형상 명칭은 특정 가공 공정을 지시하지 않으므로 가공 특징과 구분해야 한다. 또한 곡면 가공에서 공구 간섭(overcut)은 주로 공구 반경과 곡률 반경의 관계에 의해 발생한다.
공구 선택과 가공 순서는 효율성에 영향을 준다 한다. 통상적으로는 큰 공구로 황삭을 하고 중간 공구로 중삭을 수행한 뒤 작은 공구로 남은 구석을 정밀하게 가공하는 3단계 전략을 사용한다. 이 마지막 정밀 가공 단계에서 작은 공구로 곡선을 따라 남은 여백을 제거하는 방법을 펜슬 가공(Pencil Milling)이라 한다.
볼 엔드밀 지름이 20mm인 경우 반지름 R은 10mm이다. 경로 간격 f가 12mm이면 f/2는 6mm이고 커습 높이 h는 h = R - √(R² - (f/2)²) 공식을 적용하여 h = 10 - √(100 - 36) = 10 - 8 = 2mm가 된다. 이 계산은 커습 공식의 전형적 적용 예시이다.
나선형 연결은 원형 형상 가공에서 절삭저항을 균일하게 유지하여 공구 수명을 연장하고 표면 품질을 개선하는 실제 적용 사례이다. 반면 프레스 가공은 성형 공정에 해당하므로 CAM 곡면 가공 방식에는 포함되지 않는다 한다.
작업물을 작은 공구를 가지고 처음부터 끝까지 가공하는 것은 작업 효율이 나쁘므로 공구의 크기가 큰 것에서 작은 순으로 3단계로 나누어 가공한다. 전 단계의 가공 후, 가공이 되지 않은 부분이 곡면간의 구석에 매우 적게 남아 있어서 단순히 곡선을 따라 가면서 가공하는 형태의 가공법을 무엇이라고 하는가?
정답 ② · 문항은 큰 공구로 가공한 뒤 곡면 구석에 아주 작은 부분만 남았을 때 이를 작은 공구로 따라가며 정밀하게 다듬는 공정 명칭을 묻고 있다. 앞단계의 거친 가공으로 남은 미세한 홈이나 여백을 작은 공구로 정밀하게 가공하는 작업을 펜슬 가공이라 한다.
큰 공구로 대략적인 형상을 만든 후, 남은 여백을 작은 공구로 정밀하게 다듬는 공정을 펜슬 가공이라 한다.
원형 형상의 제품가공 시 바깥쪽에서 안으로 또는 안쪽에서 바깥쪽으로 단일 공구경로를 생성하는 방법으로, 절삭저항이 일정하게 유지되게 하는 공구경로 연결방법은?
정답 ① · 질문은 원형 형상 가공 시 절삭저항을 일정하게 유지하는 공구경로 연결 방법을 묻고 있다. 원형 제품에서 바깥→안 또는 안→바깥으로 단일 경로를 만들 때 나선형 경로를 사용하면 절삭깊이와 절삭 저항을 균일하게 유지할 수 있다.
원형 가공 시 공구 경로를 나선형으로 연결하면 절삭저항이 일정하게 유지되며 공구 수명이 연장된다.
다음은 가공 경로 계획에서 parmetric 방식과 Cartesian방식을 비교하여 설명한 것이다. Cartesian 방식에 대한 설명으로 적절한 것은?
정답 ② · 가공 경로 계획 시 피삭체의 표면을 파라메트릭 좌표계로 나타내어 가공 위치를 지정하는 방식을 파라메트릭(Parametric) 방식, 직교 좌표계(X, Y, Z)를 직접 계산하여 가공하는 방식을 직교(Cartesian) 방식이라고 합니다. Cartesian 방식은 도형의 수학적 정의인 파라미터 값을 실제 물리적 기계 좌표로 변환하는 행렬 연산과 역기구학 등 수치적 계산 과정이 요구되므로 연산이 더 복잡해지는 특징이 있습니다.
카르테시안 방식은 직교 좌표계로 직접 계산하므로 파라메트릭 방식보다 수치적 계산 과정이 더 복잡하다.
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