CNC 프로그래밍을 이해하거나 배우기 전에 알아야 할 필수 정보

CNC 프로그래밍을 이해하거나 배우기 전에 먼저 어떤 지식을 습득해야 하는지 명확히 해야 합니다.

CNC 프로그래밍을 이해하거나 배우기 전에 어떤 기술이나 지식을 습득해야 하나요?

1. Having a strong mechanical foundation and knowledge of part geometry and fixture design can be beneficial, as it provides a better understanding of machining processes and the components being programmed.

2. CNC programming encompasses both manual programming and Automatic programming. Manual programming often involves writing code directly, requiring a foundation in mathematics and a clear understanding of the Cartesian coordinate system and axis directions (X, Y, Z, and their negative counterparts). This knowledge is crucial for accurate programming.

3. While learning 2D quick drawing and CAD modeling (3D design) can help understand the visual aspects of CNC programming, it is not necessarily a prerequisite.

4. Having a passion for machinery and being interested in the performance and operation of specific machine brands (such as Mitsubishi, FANUC, Siemens, and Haas) can enhance motivation and engagement. However, hands-on machine operation is not strictly mandatory to begin learning CNC programming syntax.

5. 공구 속도, 이송 속도, 절삭 깊이와 같은 측면을 포함하여 현장에서 CNC 기계의 실제 작동을 관찰하면 CNC 프로그래밍 기술을 향상시킬 수 있는 귀중한 통찰력과 실용적인 지식을 얻을 수 있습니다.

6. 부지런한 학습, 비판적 사고, 철저한 메모, 실수로부터의 학습은 CNC 프로그래밍 또는 모든 기술을 효과적으로 학습하고 숙달하는 데 필수적입니다.

CNC 프로그래밍에는 어떤 소프트웨어 툴이 사용되나요?

CNC 프로그래밍의 수동 프로그래밍 및 자동 프로그래밍

위에서 언급했듯이 CNC 프로그래밍에는 수동과 자동이라는 두 가지 주요 접근 방식으로 프로그램을 만들 수 있습니다.

수동 프로그래밍:

Manual programming involves directly writing the CNC program code using a text editor or specialized software. The programmer needs to understand the CNC machine’s capabilities, the G-code language (standardized under the RS-274 format ^[1]), and the specific syntax required by the machine controller.

수동 프로그래밍 프로세스에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

공구 이동, 스핀들 속도, 이송 속도 및 기타 파라미터를 정의하기 위해 개별 줄의 G코드 지침을 작성합니다.

수학적 계산과 삼각법을 사용하여 부품 형상을 기반으로 공구 경로의 정확한 좌표를 계산합니다.

공구 변경, 공작물 설정, 공구 오프셋 및 기타 요인을 고려하여 정확하고 효율적인 가공 작업을 보장합니다.

수동 프로그래밍을 사용하면 가공 공정을 정밀하게 제어할 수 있으므로 코드를 사용자 정의하고 미세 조정할 수 있습니다. 자동 프로그래밍이 적합하지 않거나 효율적이지 않을 수 있는 복잡하거나 고유한 가공 애플리케이션에서 자주 사용됩니다.

자동 프로그래밍:

Automatic programming, universally known as Computer-Aided Manufacturing (CAM), involves using specialized software to automatically generate CNC programs. The software generates the program code by using inputs such as part geometry, tooling information, machining operations, and other parameters.

자동 프로그래밍 프로세스에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

가공할 부품의 3D 모델 또는 CAD 파일을 가져오거나 생성합니다.

CAM 소프트웨어 내에서 가공 작업, 툴링 및 가공 파라미터를 정의합니다.

소프트웨어는 공구 경로, 속도, 이송 및 기타 지침을 포함한 CNC 프로그램 코드를 자동으로 생성합니다.

자동 프로그래밍은 생산성 향상, 프로그래밍 시간 단축, 가공 전에 공구 경로를 시뮬레이션하고 최적화하는 기능 등 여러 가지 이점을 제공합니다. 일반적으로 대량 생산 또는 반복적인 가공 작업이 많은 산업에서 사용됩니다.

수동 프로그래밍과 자동 프로그래밍 모두 각자의 장점이 있습니다. 프로젝트의 특정 요구 사항, 부품의 복잡성, 프로그래머의 전문성 및 기타 요인에 따라 사용됩니다. 많은 CNC 프로그래머는 최상의 결과를 얻기 위해 수동 및 자동 프로그래밍 기술을 사용합니다.

CNC 프로그래밍 단계

수동 프로그래밍의 워크플로

1. 부품 도면 분석 및 공정 계획: 여기에는 부품 도면 분석, 치수 및 기술 요구 사항 이해, 가공 계획 결정, 작업 순서 결정이 포함됩니다, 조명기구 설계 필요한 경우 적절한 도구를 선택하고 도구 경로와 절단 매개변수를 계획합니다.

2. Mathematical processing: A workpiece coordinate system is established based on the geometric characteristics of the part. The tool trajectory is calculated within this coordinate system, considering the starting and ending points of geometric elements, circular arc centers, and intersections or tangent points between geometric elements. For standard 2D profiles, basic trigonometry is applied to find intersection points. (Note: Calculating discrete points for complex 3D surfaces manually is practically obsolete today and is strictly handled by CAM software).

3. 부품 프로그램 목록 작성: 결정된 처리 경로 및 프로세스 파라미터는 CNC 시스템의 명령 코드 및 프로그램 세그먼트 형식으로 변환됩니다. 부품 프로그램은 지정된 프로그래밍 구문과 규칙에 따라 한 줄씩 작성됩니다.

4. Program input: While older generations used perforated paper tape, modern CNC machines primarily load programs via USB drives, Ethernet networks, Wi-Fi, or Direct Numerical Control (DNC) connections, using the machine’s MDI keyboard only for minor edits.

5. Program verification and the first test cut: The written program must be verified and tested before machining. Verification involves checking the machine’s motion trajectory by running the program without cutting the workpiece, a standard validation process commonly known as a “dry run” (air cutting). If the CNC machine has graphic display capabilities, simulation can be used to visualize the tool-cutting process. However, the first test cut on the actual workpiece is crucial to assess the accuracy of the machined parts and make necessary adjustments to cutting parameters and tool paths.

자동 프로그래밍의 워크플로

1. CAD 모델 가져오기 또는 생성

첫 번째 단계는 가공할 부품의 3D 모델을 CAM 소프트웨어로 가져오는 것입니다. 3D 모델은 CAD 소프트웨어에서 가져오거나 CAM 소프트웨어 내에서 직접 생성할 수 있습니다.

2. 가공 작업 정의

Next, the programmer defines the machining operations to be performed on the part. This includes specifying CNC 밀링 operations such as roughing, finishing, drilling, contouring, and pocketing. Each operation has specific parameters such as tool selection, cutting speeds and feeds, cutting depths, stepovers, and allowances.

3. 도구 경로 생성

Based on the defined machining operations, the CAM software generates a toolpath representing the tool’s movement and machining strategy on the part’s surfaces. The toolpaths are calculated by considering factors such as the tool’s geometry, tool orientation, collision avoidance, and advanced kinematic optimization algorithms ^[2].

4. 시뮬레이션 및 검증

공구 경로가 생성되면 프로그래머는 CAM 소프트웨어 내에서 가공 프로세스를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 시뮬레이션을 통해 공구의 움직임을 시각화하고 잠재적인 충돌이나 오류를 감지하며 공구 경로가 부품에 최적화되고 적합한지 확인할 수 있습니다.

5. 후처리

공구 경로가 최종 확정되고 확인되면 CAM 소프트웨어가 후처리를 수행합니다. 여기에는 공구 경로를 CNC 기계가 이해할 수 있는 기계별 G코드 명령으로 변환하는 작업이 포함됩니다. 포스트 프로세서는 대상 CNC 기계 컨트롤러의 특정 구문 및 서식 요구 사항에 맞게 G코드 출력을 조정합니다.

6. CNC 기계로 전송

생성된 G코드 프로그램은 직접 연결 또는 USB 드라이브 또는 네트워크 전송과 같은 외부 저장 매체를 통해 CNC 기계로 전송됩니다. 프로그램이 기계의 컨트롤러에 로드되어 실행 준비가 완료됩니다.

7. 머신 설정 및 실행

CNC 프로그램을 실행하기 전에 적절한 공작물 고정 장치, 절삭 공구 및 공작물 정렬을 통해 기계를 설정합니다. 모든 것이 준비되면 CNC 프로그램이 실행되고 기계가 공작물에 대해 프로그래밍된 가공 작업을 수행합니다.

CNC 프로그래밍의 다른 코드

G-코드(준비 코드)

G-codes are used to define various preparatory functions and operations. These codes specify the tool’s movement, machining modes, coordinate systems and other parameters. Some common G-codes include G00 (rapid positioning), G01 (linear interpolation), G02/G03 (circular interpolation), G17/G18/G19 (plane selection), and G90/G91 (absolute/incremental positioning).

M-코드(기타 코드)

M-코드는 스핀들 작동과 같은 기타 기계 기능을 제어하는 데 사용됩니다, 냉각수 켜기/끄기, 도구 변경 및 기계 정지. 기계의 제조사와 모델에 따라 다릅니다. M 코드의 예로는 M03/M04(스핀들 시계 방향/반시계 방향 켜기), M05(스핀들 정지), M06(공구 교환), M08/M09(절삭유 켜기/끄기) 등이 있습니다.

T-코드(도구 선택)

T 코드는 가공에 사용할 공구 번호 또는 공구 오프셋을 지정하는 데 사용됩니다. 이 코드는 특정 작업을 위해 공구 매거진 또는 공구 홀더에서 어떤 공구를 사용해야 하는지를 나타냅니다. 예를 들어 T01은 공구 번호 1을, T03은 공구 번호 3을 선택하는 식입니다.

S-코드(스핀들 속도)

S 코드는 가공 작업에 원하는 스핀들 속도를 정의하는 데 사용됩니다. S 코드 뒤의 값은 스핀들 회전수를 RPM(분당 회전 수)으로 나타냅니다. 예를 들어 S1000은 스핀들 속도를 1000RPM으로 설정합니다.

F-코드(피드 속도)

F-코드는 프로그래밍된 공구 경로를 따라 공구가 이동하는 이송 속도를 지정하는 데 사용됩니다. F 코드 뒤의 값은 분당 이송 속도를 단위로 나타냅니다. 예를 들어 F200은 이송 속도를 분당 200단위로 설정합니다.

X, Y, Z 및 기타 축 코드

이 코드는 여러 축을 따라 도구의 좌표와 위치를 지정합니다. X 코드는 X축을 따른 위치를 나타내고, Y 코드는 Y축을 따른 위치를 나타내고, Z 코드는 Z축을 따른 위치를 나타냅니다. 축이 더 많은 기계에는 A, B, C 등과 같은 추가 축 코드를 사용할 수 있습니다.

드웰 코드

Dwell codes pause the machine at a specific location or duration. The dwell time is specified using the P-code, representing the dwell time in seconds. For example, G04 X2.0 (or G04 P2000, as the P-address typically uses milliseconds in standard Fanuc controls) would cause the machine to dwell for 2 seconds.

Among the different codes used in CNC programming, the G-code is the most commonly used. G-codes are fundamental to CNC programming as they define the machine’s movement (governed by ISO 6983 standards) and control various aspects of the machining process.

최종 단어

CNC 프로그래밍에는 세심한 주의가 필요한 수많은 중요한 고려 사항이 포함되어 있습니다. 기회가 주어진다면 앞으로 CNC 프로그래밍에서 주의해야 할 주요 측면에 대해 포괄적으로 논의하는 기사를 작성할 계획입니다.

참조

[1] Kramer, T. R., Proctor, F. M., & Messina, E. R. (2000). The NIST RS274NGC Interpreter – Version 3. National Institute of Standards and Technology (NIST). https://doi.org/10.6028/NIST.IR.6556

[2] Altintas, Y. (2012). 제조 자동화: 금속 절삭 역학, 공작기계 진동 및 CNC 설계 (제2판). 케임브리지 대학교 출판부. https://doi.org/10.1017/CBO9780511843723