5축 CNC 기계: 기본 가이드
제트 엔진 부품의 가장 복잡한 디테일을 조각할 수 있을 정도로 정밀한 기계를 상상해 보세요. 이것이 바로 5축 CNC 기계의 힘입니다. 기존의 3축과 달리...
사람의 개입을 최소화하면서 금속을 정밀하게 성형하여 항공우주 및 자동차와 같은 산업에 필요한 복잡한 부품을 끊임없이 생산할 수 있는 기계를 상상해 보세요. 이것이 바로 CNC(컴퓨터 수치 제어) 기계의 본질입니다. 이 블로그에서는 CNC 기계의 주요 구성 요소와 기능을 자세히 살펴보면서 현대 제조업을 어떻게 혁신하는지 살펴봅니다. 이러한 첨단 도구를 이해함으로써 오늘날의 경쟁이 치열한 시장에서 생산 효율성과 제품 품질을 향상시키는 데 있어 중추적인 역할을 하는 기계에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
사회적 생산과 기술의 지속적인 발전으로 새로운 산업 제품이 끝없이 등장합니다.
국가 산업의 중추인 기계 제조 산업은 특히 항공 우주, 항법, 군사 등의 분야에서 요구되는 기계 부품을 중심으로 제품의 고도화, 더 높은 정밀도를 요구하고 있습니다. 복잡한 모양배치 크기가 더 작은 경우가 많습니다.
이러한 제품을 처리하려면 장비를 자주 수정하거나 조정해야 합니다.
일반 공작 기계나 고도로 전문화된 자동 공작 기계로는 이러한 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
동시에 생산 기업은 시장 경쟁이 치열해지면서 생산 효율과 제품 품질을 개선하고 생산 비용을 절감해야 하는 절박한 상황에 직면해 있습니다.
이 시나리오에서 새로운 유형의 생산 장비인 수치 제어 공작 기계가 등장했습니다.
전자 컴퓨터, 자동 제어, 서보 드라이브, 정밀 측정 및 새로운 기계 구조의 기술 발전을 통합하여 미래 기계 산업의 기반을 형성하고 기계 제조 장비의 발전 방향을 제시합니다.
의 개발 CNC 기계 도구는 미국에서 시작되었습니다. 1948년, 파슨스사는 다음과 같은 예비 아이디어를 가지고 있었습니다. CNC 헬리콥터 블레이드 프로파일의 검사 템플릿을 처리하는 공작 기계를 만드는 프로젝트를 진행하던 중이었습니다. 이듬해 미국 공군 군수부의 지원을 받아 파슨스는 매사추세츠 공과대학의 서보 메커니즘 연구소와 공식적으로 파트너십을 맺고 다음과 같은 개발을 시작했습니다. CNC 공작 기계.
3년간의 연구 끝에 1952년 세계 최초의 CNC 공작 기계 테스트 프로토타입이 성공적으로 생산되었습니다. 이 기계는 펄스 승수 원리를 기반으로 한 선형 보간 3좌표 연속 제어 시스템 밀링 머신이었습니다. 수치 제어 시스템은 모든 전자 튜브 부품을 사용했으며 수치 제어 장치는 기계 자체보다 컸습니다.
3년 동안 자동 프로그래밍에 대한 개선과 연구를 거듭한 끝에 1955년 공작 기계가 시험 가동에 들어갔습니다. 독일, 영국, 일본, 구소련, 스웨덴을 비롯한 다른 국가들도 곧 뒤를 이어 CNC 공작 기계를 연구, 개발, 생산하기 시작했습니다.
1959년 미국의 키니 앤 트레커는 자동 공구 교환 장치와 회전 테이블을 갖춘 CNC 공작 기계인 머시닝 센터를 최초로 개발하여 공작물의 여러 면을 한 번에 가공할 수 있게 되었습니다. 클램핑 프로세스.
1950년대 말까지만 해도 CNC 공작 기계는 주로 비용 및 기타 요인으로 인해 항공 및 군수 산업 분야로 제한되었습니다. 사용 가능한 대부분의 기계는 연속 제어 시스템이었습니다. 1960년대에는 트랜지스터의 적용으로 다음과 같은 분야에서 신뢰성이 향상되었습니다. CNC 시스템 비용을 절감하여 일부 민간 산업에서 드릴링 머신, 펀칭 머신과 같은 점 위치 제어 기계와 같은 CNC 공작 기계를 개발할 수 있게 되었습니다.
이후 수치 제어 기술은 공작 기계뿐만 아니라 용접기, 화염 절단기 등에도 적용되어 그 적용 범위가 지속적으로 확대되고 있습니다.
CNC 공작 기계는 1952년 미국에서 처음 개발된 이래 5단계에 걸쳐 발전해 왔습니다. 전자, 컴퓨터, 자동 제어 및 정밀 측정 기술의 발전으로 CNC 공작 기계는 지속적으로 발전하고 개선되었습니다.
1세대 CNC 공작 기계(1952-1959년)는 특수 수치 제어 장치(수치 제어, NC)를 사용했습니다.
2세대(1959~1965년)에는 트랜지스터 회로가 있는 NC 시스템이 채택되었습니다.
3세대(1965~1970년)에는 중소형 집적 회로를 갖춘 NC 시스템이 사용되었습니다.
4세대(1970-1974년)에는 대규모 집적 회로를 갖춘 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템이 구현되었습니다.
5세대(1974~현재)는 마이크로컴퓨터 제어(MNC) 시스템을 활용합니다.
최근 마이크로 일렉트로닉스와 컴퓨터 기술의 발달로 컴퓨터 직접 수치 제어(DNC) 시스템, 유연 제조 시스템(FMS), 컴퓨터 통합 제조 시스템(CIMS)이 탄생했습니다. 이러한 첨단 자동 생산 시스템은 CNC 공작 기계를 기반으로 하며 향후 발전 방향을 제시합니다.
(1) 컴퓨터 직접 수치 제어 시스템
DNC(직접 수치 제어) 시스템은 컴퓨터를 사용하여 여러 대의 CNC 공작 기계를 자동으로 프로그래밍합니다. 프로그래밍 결과는 데이터 라인을 통해 각 공작 기계의 컨트롤 박스로 직접 전송됩니다.
중앙 컴퓨터는 넉넉한 메모리 용량을 자랑하며 수많은 부품 프로그램을 효율적으로 저장, 관리 및 제어할 수 있습니다.
시간 공유 운영 체제 덕분에 중앙 컴퓨터가 여러 대의 CNC 공작 기계를 동시에 관리하고 제어할 수 있어 "컴퓨터 그룹 제어 시스템"이라는 별칭을 얻었습니다.
현재 DNC 시스템의 각 CNC 공작 기계는 독립적인 CNC 시스템을 갖추고 있으며, 컴퓨터가 모든 CNC 장치를 한 번에 제어하는 것과 달리 계층적 제어를 위해 중앙 컴퓨터에 연결되어 있습니다.
DNC 기술의 발전으로 중앙 컴퓨터는 이제 부품을 프로그래밍하고 CNC 공작 기계의 가공을 제어할 뿐만 아니라 공작물과 공구의 전송을 추가로 제어하여 컴퓨터로 제어되는 CNC 공작 기계의 자동 생산 라인을 구축하는 데에도 사용되고 있습니다. 이는 유연한 제조 시스템의 성장에 유리한 조건을 제공합니다.
(2) 유연한 제조 시스템
유연 제조 시스템(FMS)은 "컴퓨터 그룹 제어 자동 라인"이라고도 합니다. 이 시스템은 CNC 공작 기계 그룹을 자동으로 전송 시스템 단일 컴퓨터의 제어하에 배치되어 완벽한 제조 시스템을 형성합니다.
FMS는 전체 시스템의 하드웨어와 소프트웨어를 관리하는 마스터 컴퓨터가 있는 것이 특징입니다. DNC 모드를 사용하여 두 대 이상의 CNC 머시닝 센터 기계를 제어하고 기계 간에 공작물을 자동으로 전송하고 스케줄링합니다.
교환 작업대 또는 산업용 로봇과 같은 장치를 사용하여 부품을 자동으로 적재 및 하역할 수 있으므로 최소한의 감독으로 24시간 생산할 수 있습니다.
예를 들어, 일본 화낙의 FMS에는 60대의 CNC 공작 기계, 52대의 산업용 로봇, 2대의 무인 자동 캐리어, 자동 창고가 포함되어 있습니다. 이 시스템은 한 달에 10,000개의 서보 모터를 처리할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다.
(3) 컴퓨터 통합 제조 시스템
컴퓨터 통합 제조 시스템(CIMS)은 주문부터 설계, 공정, 제조, 판매에 이르는 전 과정을 제어하기 위해 최첨단 컴퓨터 기술을 사용하는 유연하고 통합된 제조 시스템입니다. 이는 정보 시스템의 통합을 통해 높은 효율성을 달성하는 것을 목표로 합니다.
CIMS는 컴퓨터 지원 설계, 컴퓨터 지원 공정 계획, 컴퓨터 지원 제조, 유연한 제조 시스템 등 생산 공정 자동화를 기반으로 다른 경영 정보 시스템의 발전과 함께 점진적으로 개선되어 왔습니다.
다양한 컴퓨터 및 소프트웨어 시스템의 분석 및 제어 기능을 갖추고 있어 전체 공장의 생산 활동을 연결하고 궁극적으로 전체 시설의 종합적인 자동화를 달성할 수 있습니다.
1958년 베이징 공작기계 연구소와 칭화대학교는 최초로 CNC 공작기계를 개발하고 최초의 전자 튜브 CNC 공작기계를 성공적으로 시험 생산했습니다.
1965년부터 1970년대 초까지 트랜지스터 수치 제어 시스템 개발에 착수하여 분할 테이퍼 수치 제어 밀링 머신과 비원형 기어 셰이퍼를 성공적으로 개발했습니다. 평면 부품의 NC 밀링 머신 가공을 위한 자동 프로그래밍 연구도 수행되었습니다.
1972년부터 1979년까지 CNC 공작기계는 생산 및 사용 단계에 접어들었습니다. 칭화대학교는 집적 회로 CNC 시스템을 성공적으로 개발했으며 선삭, 밀링, 보링, 연삭, 기어 가공, 전기 가공 등 다양한 분야에서 수치 제어 기술의 연구와 응용이 진행되었습니다. CNC 머시닝 센터 공작 기계도 개발하여 소량의 CNC 리프팅 테이블 밀링 머신과 CNC 기어 가공 기계를 생산하여 시장에 공급했습니다.
1980년대부터 개혁개방 정책을 시행하면서 중국은 선진적인 CNC 기술 일본, 미국, 독일 등의 국가에서 수입했습니다. 베이징 공작기계 연구소는 일본 화낙사로부터 FANUC3, FANUC5, FANUC6, FANUC7 시리즈 제품의 제조 기술을 수입했고, 상하이 공작기계 연구소는 GE로부터 MTC-1 수치 제어 시스템을 도입했습니다.
베이징 공작 기계 연구소는 외국 선진 기술의 도입, 소화 및 흡수를 기반으로 BSO3 경제형 CNC 시스템과 BSO4 전 기능 CNC 시스템을 개발했습니다. 항공우주부 706 연구소는 MNC864 CNC 시스템을 개발했습니다.
'8차 5개년 계획'이 끝날 무렵 중국에는 200여 종의 CNC 공작기계가 있었고, 연간 생산량은 1980년보다 500배 증가한 10,000세트에 달했습니다.
중국의 CNC 공작 기계는 다양성, 성능 및 제어 수준에서 상당한 발전을 이루었으며 CNC 기술은 과거를 기반으로 미래를 위한 새로운 가능성을 열어주는 발전 단계에 접어들었습니다.
CNC 공작 기계의 중요한 개발 트렌드는 기술 수준에서 고정밀, 고속, 높은 유연성, 다기능 및 고도의 자동화입니다.
단일 기계의 경우 유연성과 자동화를 향상시킬 뿐만 아니라 유연한 제조 시스템과 컴퓨터 통합 시스템에 대한 적응력을 향상시키는 것이 중요합니다.
국내 CNC 장비는 스핀들 속도가 분당 10,000~40,000회(r/min)에 달하고 이송 속도도 분당 30~60m(m/min)에 이를 정도로 발전했습니다. 또한, 공구 교환 시간이 2초 미만으로 단축되고 표면 거칠기 는 0.008마이크로미터(μm) 미만입니다.
수치 제어 시스템과 관련해서는 일본의 화낙, 독일의 지멘스, 미국의 A-B 등 선도적인 제조업체들이 직렬화, 모듈화, 고성능, 완성도에 중점을 두고 제품을 개발하고 있습니다.
이러한 CNC 시스템은 모두 16비트 및 32비트 마이크로프로세서, 표준 버스, 소프트웨어 및 하드웨어 모듈 구조를 사용하며, 1메가바이트(MB) 이상의 확장된 메모리 용량과 최대 0.1μm의 공작 기계 해상도를 지원합니다.
이제 고속 이송 속도가 분당 100m에 달하고 제어 축 수가 16개로 늘어났으며 고급 전기 조립 기술이 채택되었습니다.
드라이브 시스템 측면에서 AC 드라이브 시스템은 빠르게 발전해 왔습니다. AC 드라이브는 아날로그에서 디지털로 진화했으며, 연산 증폭기와 같은 아날로그 장치 기반의 컨트롤러는 마이크로프로세서 기반의 디지털 통합 소자로 대체되어 제로 드리프트와 온도 드리프트의 약점을 극복하고 있습니다.
CNC(컴퓨터 수치 제어) 기술은 20세기 중반에 개발된 공작 기계 제어 시스템입니다. 디지털 신호를 사용하여 공작 기계의 동작과 가공 공정을 제어할 수 있습니다.
CNC 시스템이 장착된 공작 기계를 NC(수치 제어) 공작 기계라고 합니다. 이러한 유형의 공작 기계는 컴퓨터 기술, 자동 제어 기술, 정밀 측정 기술, 통신 기술, 정밀 기계 기술 등의 첨단 기술이 통합된 메카트로닉스 제품으로 간주됩니다.
국제정보처리연맹(IFIP)의 제5차 기술위원회에서는 CNC 공작 기계를 다음과 같이 정의하고 있습니다: "CNC 공작 기계는 특정 코드 및 기타 기호 코딩 명령을 사용하여 프로그램을 논리적으로 처리할 수 있는 프로그램 제어 시스템이 장착된 공작 기계입니다."
다양한 CNC 공작 기계의 유형는 그림 1-1에 표시된 것처럼 제어 매체, CNC 시스템, 서보 시스템, 보조 제어 시스템 및 공작 기계 본체와 같은 몇 가지 기본 구성 요소로 이루어져 있습니다.
그림 1-1 CNC 공작 기계의 구성
(1) 제어 매체
수치 제어 시스템이 작동하면 공작 기계는 직접 수동 조작할 필요 없이 작업자의 의도를 구현합니다. 이를 위해서는 인간과 공작 기계 사이에 관계를 설정해야 하며, 이는 제어 매체를 통해 촉진됩니다.
제어 매체는 작업 정보, 공구와 공작물 간 변위 정보 등 공작물 가공에 필요한 모든 정보를 저장하는 중개자 역할을 합니다. 제어 매체는 부품 가공 정보를 수치 제어 장치로 전송하는 정보 전달자 역할을 합니다.
제어 미디어에는 사용되는 수치 제어 장치의 유형에 따라 다양한 형태가 있습니다. 일반적인 제어 미디어에는 천공 종이 테이프, 천공 카드, 자기 테이프, 자기 디스크 및 USB 인터페이스 미디어가 있습니다.
제어 매체에 기록된 처리 정보는 광전지 테이프 입력기, 테이프 레코더, 디스크 드라이브 또는 USB 인터페이스와 같은 입력 장치를 통해 수치 제어 장치로 전송됩니다.
일부 CNC 공작 기계는 디지털 다이얼, 디지털 핀 또는 키보드를 사용하여 프로그램과 데이터를 직접 입력할 수도 있습니다. CAD/CAM 기술이 발전함에 따라 일부 수치 제어 장치는 다른 컴퓨터의 CAD/CAM 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍한 다음 컴퓨터 네트워크(예: LAN)를 통해 수치 제어 시스템과 통신하여 프로그램과 데이터를 수치 제어 장치로 직접 전송할 수 있습니다.
(2) CNC 시스템
CNC 장치는 제어 시스템이자 CNC 공작 기계의 핵심 구성 요소입니다. 입력 캐리어에 미리 설정된 숫자를 자동으로 읽고 디코딩하여 공작 기계가 기능을 수행하고 부품을 가공할 수 있도록 합니다.
NC 시스템은 일반적으로 그림 1-2에 표시된 것처럼 입력 장치, 컨트롤러, 연산 장치, 출력 장치로 구성됩니다.
그림 1-2 CNC 장치 구조
입력 장치는 천공 테이프 판독기에서 코드를 수신하여 해독한 후 적절한 레지스터에 입력합니다. 이러한 지침과 데이터는 제어 및 작동을 위한 소스 자료로 사용됩니다.
컨트롤러는 입력 장치로부터 지시를 받아 그 지시에 따라 연산 장치와 입력 장치를 관리합니다. 이를 통해 특정 좌표축을 따라 작업대의 이동을 제어하고 주축의 속도를 조정하며 절삭유를 전환하는 등 공작 기계의 다양한 작동을 가능하게 합니다. 또한 컨트롤러는 판독기 시작 또는 중지, 산술 장치를 사용한 계산, 출력 신호 제어 등 기계의 작업 사이클을 관리합니다.
연산 장치는 컨트롤러의 명령에 따라 입력 장치에서 전송된 데이터에 대한 연산을 수행합니다. 서보 시스템이 필요한 움직임을 수행할 수 있도록 계산 결과를 출력 장치로 지속적으로 전송합니다. 복잡한 가공 부품의 경우 산술 장치의 주요 기능은 보간 연산을 수행하는 것입니다.
보간 작업에는 각 프로그램 세그먼트에서 공작물 윤곽의 시작점과 끝점에 대한 좌표 데이터를 산술 장치에 입력하는 작업이 포함됩니다. 작업이 끝나면 시작점과 끝점 사이의 데이터가 암호화되고 컨트롤러의 지시에 따라 계산 결과가 출력 장치로 전송됩니다.
출력 장치는 연산 장치의 계산 결과를 컨트롤러의 지시에 따라 서보 시스템으로 전송하여 전력 증폭을 통해 해당 좌표축을 구동하고 공작 기계가 공작물에 대한 공구의 동작을 완료할 수 있도록 합니다.
현재 마이크로컴퓨터는 수치 제어 장치로 사용되고 있습니다. 마이크로프로세서라고도 하는 마이크로컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)는 연산 장치와 컨트롤러를 하나의 칩에 결합한 대규모 집적 회로입니다. 입력 및 출력 회로는 I/O 인터페이스라고 하는 대규모 집적 회로를 사용합니다.
마이크로 컴퓨터는 많은 수의 레지스터를 가지고 있으며 반도체 메모리 및 디스크 메모리와 같은 고밀도 저장 매체를 사용합니다. 메모리는 읽기 전용 메모리(ROM)와 랜덤 액세스 메모리(RAM)로 나눌 수 있습니다. ROM은 시스템의 제어 프로그램을 저장하고 RAM은 시스템의 작동 매개변수 또는 사용자의 처리 프로그램을 저장합니다.
마이크로 컴퓨터 수치 제어 장치의 작동 원리는 하드웨어 수치 제어 장치와 유사하지만 일반 하드웨어를 사용하고 소프트웨어 변경을 통해 다른 기능을 구현하여 더 유연하고 경제적입니다.
(3) 서보 시스템
서보 시스템은 서보 드라이브 모터와 서보 드라이브 장치로 구성된 CNC 시스템의 중요한 구성 요소입니다. CNC 시스템의 명령을 실행하는 역할을 합니다.
서보 시스템은 CNC 시스템으로부터 명령 정보를 수신하고 공작 기계의 움직이는 부품을 구동하여 명령 정보의 요구 사항에 따라 움직이거나 동작을 수행합니다. 그 결과 공작물이 원하는 사양에 맞게 가공됩니다.
명령 정보는 펄스 정보로 표시됩니다. 각 펄스에 의해 발생하는 공작 기계의 움직이는 부품의 변위를 펄스 등가물이라고 합니다. 가공에서 일반적인 펄스 등가물에는 0.01mm/펄스, 0.005mm/펄스, 0.001mm/펄스 등이 있습니다. 현재 NC 시스템에서 펄스 등가물은 일반적으로 0.001mm/펄스입니다.
서보 시스템의 품질은 CNC 가공의 속도, 위치 및 정확도에 직접적인 영향을 미치므로 CNC 공작 기계의 핵심 구성 요소입니다. 서보 메커니즘에 사용되는 구동 장치는 CNC 시스템에 따라 다릅니다.
개방형 루프 시스템은 스테핑 모터와 전자 유압식 펄스 모터를 사용하는 경우가 많고, 폐쇄형 루프 시스템은 광속 DC 모터와 전자 유압식 서보 드라이브를 사용합니다.
(4) 보조 제어 시스템
보조 제어 시스템은 수치 제어 장치를 공작 기계의 기계 및 유압 구성 요소에 연결하는 강력한 전류 제어 장치입니다. 수치 제어 장치로부터 주 동작 속도의 변화, 공구 선택 및 교환, 보조 장치의 동작 등의 명령 신호를 수신합니다. 필요한 처리, 논리 판단 및 전력 증폭을 거쳐 해당 전기, 유압, 공압 및 기계 부품을 직접 구동하여 지정된 다양한 작업을 완료합니다. 또한 일부 스위치 신호는 보조 제어 시스템을 통해 추가 처리를 위해 수치 제어 장치로 다시 전송됩니다.
(5) 기계 본체
기계 본체는 CNC 공작 기계의 핵심 구성 요소로, 기본 대형 부품(베드 및 베이스 등)과 다양한 이동 부품(작업대, 베드 새들, 스핀들 등)으로 구성됩니다. 다양한 절삭 작업을 수행하는 기계 부품으로 기존 공작 기계보다 개선된 제품입니다.
CNC 공작 기계는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:
CNC 공작 기계의 디자인은 기존의 수동 공작 기계와 비교하여 외형, 전체 배치, 구성 요소 구성 및 작동 메커니즘의 변경을 포함하여 상당한 변화를 겪었습니다.
이러한 수정은 CNC 공작 기계의 요구 사항을 수용하고 고유한 기능을 효과적으로 활용하기 위한 것입니다.
따라서 CNC 공작 기계 설계에 대한 새로운 접근 방식을 확립해야 합니다.
현재 다양한 CNC 공작 기계의 유형 구조와 기능이 서로 다릅니다. 다음 방법에 따라 분류할 수 있습니다.
CNC 공작 기계는 모션 트랙에 따라 점 제어, 직선 제어, 윤곽 제어의 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다.
(1) 포인트 제어 CNC 공작 기계
포인트 투 포인트 제어라고도 하는 포지셔닝 제어는 움직이는 부품을 한 위치에서 다른 위치로 정밀하게 배치하는 데 사용되는 기술입니다. 이 유형의 제어의 주요 특징은 움직이는 부품의 정확한 위치에만 초점을 맞추고 이동 중 궤적에 대한 엄격한 요구 사항이 없다는 것입니다. 이동 및 포지셔닝 프로세스 중에는 어떠한 처리도 수행되지 않습니다.
움직이는 부품의 이동 및 위치 지정 시간을 최소화하기 위해 공구는 한 지점에서 다른 지점으로 빠르게 이동하며 목표 위치에 가까워질수록 속도를 줄여 정확한 위치 지정을 보장합니다. 이 프로세스는 그림 1-3에 설명되어 있습니다.
포인트 투 포인트 제어는 일반적으로 CNC 좌표 보링 머신, CNC 드릴링 머신, CNC 스폿 용접기 등의 공작 기계에 사용됩니다. CNC 벤딩 기계. 이러한 유형의 제어에 사용되는 해당 수치 제어 장치를 포인트 투 포인트 제어 수치 제어 장치라고 합니다.
(2) 직선 절단 제어 CNC 공작 기계
평행 절단 제어라고도 하는 직선 절단 제어는 CNC 공작 기계에서 두 점 사이의 동작이 직선이 되도록 하고 이동 속도를 제어하는 데 사용되는 기술입니다. 이 유형의 제어는 두 점 사이를 이동하는 동안 절단이 수행될 때 필요합니다.
직선 절단 제어 CNC 공작 기계의 특징은 두 관련 지점 사이의 정확한 위치를 제어할 뿐만 아니라 이동의 속도와 궤적도 제어한다는 것입니다. 궤적은 일반적으로 각 축에 평행한 선형 세그먼트로 구성됩니다.
포인트 투 포인트 제어 CNC 공작 기계에 비해 직선 절단 제어 CNC 공작 기계는 이동 중에 좌표축을 따라 절단하는 기능이 추가되었으며 고급 보조 기능을 갖추고 있습니다.
스트레이트 컷 컨트롤의 처리 과정은 그림 1-4에 설명되어 있습니다.
그림 1-3 포인트 제어 처리의 개략도
그림 1-4 선형 제어 처리의 개략도
직선 절단 제어를 사용하는 이러한 유형의 공작 기계에는 CNC 좌표 선반, CNC 연삭기, CNC 보링 및 밀링 기계가 포함됩니다. 사용되는 해당 수치 제어 장치를 스트레이트 컷 제어 수치 제어 장치라고 합니다.
(3) 윤곽 제어 CNC 공작 기계
연속 제어라고도 하는 윤곽 제어는 대부분의 CNC 공작 기계에서 흔히 볼 수 있는 기능입니다. 이 유형의 제어는 여러 축을 동시에 제어할 수 있고 보간 함수를 사용하는 것이 특징입니다.
컨투어 제어 CNC 공작 기계는 가공 중 공구의 위치와 속도를 제어할 뿐만 아니라 모든 형태의 곡선이나 표면을 가공할 수 있습니다.
윤곽 제어의 처리 과정은 그림 1-5에 설명되어 있습니다.
그림 1-5 윤곽 제어 처리의 개략도
CNC 좌표 선반, CNC 밀링 머신, 머시닝 센터는 컨투어 제어를 활용하는 공작 기계의 예입니다. 사용되는 해당 수치 제어 장치를 윤곽 제어 장치라고 합니다.
포인트 투 포인트 및 스트레이트 컷 제어 장치에 비해 윤곽 제어 장치는 훨씬 더 복잡하고 고급 기능을 갖추고 있습니다.
서보 시스템의 분류에 따라 CNC 공작 기계는 개방형 루프 제어, 폐쇄형 루프 제어, 반폐쇄형 루프 제어의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
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(1) 개방형 루프 제어 CNC 공작 기계
개방형 루프 제어 CNC 공작 기계에는 일반적으로 위치 감지 구성 요소가 없으며, 서보 드라이브 구성 요소는 일반적으로 스테퍼 모터입니다. 수치 제어 장치에서 보낸 각 피드 펄스를 수신하면 펄스가 증폭되어 스테퍼 모터를 고정 각도로 회전하도록 구동한 다음 기계식 변속기를 통해 작업대가 움직이도록 구동합니다.
개방형 루프 서보 시스템은 그림 1-6에 설명되어 있습니다. 이 시스템은 제어 대상의 피드백 값이 없으며, 정확도는 전적으로 스테퍼 모터의 스텝 정확도와 기계식 변속기의 정확도에 따라 달라집니다. 제어 회로가 간단하고 조정하기 쉽지만 시스템의 정확도는 일반적으로 최대 ±0.02mm로 제한됩니다. 이러한 유형의 시스템은 일반적으로 소형 또는 경제적인 가격의 CNC 공작 기계에 사용됩니다.
그림 1-6 개방형 루프 서보 시스템
(2) 폐쇄 루프 제어 CNC 공작 기계
폐쇄 루프 제어 CNC 공작 기계에는 일반적으로 작업 테이블의 실제 위치를 언제든지 감지하고 이 정보를 CNC 장치에 다시 제공할 수 있는 위치 감지 요소가 있습니다. 그러면 CNC 장치는 실제 위치를 설정된 명령 값과 비교하고 그 차이를 사용하여 차이가 0이 될 때까지 서보 모터를 제어합니다.
이러한 공작 기계 유형 는 일반적으로 DC 서보 모터 또는 AC 서보 모터로 구동됩니다. 위치 감지 요소에는 선형 격자, 자기 격자 및 동기식 인덕터가 포함될 수 있습니다. 폐쇄 루프 서보 시스템은 그림 1-7에 나와 있습니다.
그림 1-7 폐쇄 루프 서보 시스템
폐쇄 루프 서보 시스템의 작동 원리는 시스템 정확도가 주로 위치 감지 장치의 정확도에 따라 달라진다는 것을 보여줍니다. 이론적으로이 시스템은 변속기 구성 요소 제조 오류가 공작물 가공에 미치는 영향을 완전히 제거하여 높은 가공 정확도로 이어질 수 있습니다.
그러나 폐쇄 루프 서보 시스템의 설계와 조정은 까다롭습니다. 선형 변위 감지 요소는 비교적 고가이며 주로 보링 및 밀링 머신, 초정밀 선반, 머시닝 센터 등 높은 정밀도가 요구되는 장비에 사용됩니다.
(3) 반폐쇄형 루프 제어 CNC 공작 기계
반폐쇄 루프 제어 CNC 공작 기계에는 일반적으로 서보 모터의 축 또는 볼 스크류의 끝에 위치 감지 요소가 설치되어 있습니다. 이 시스템은 공작 기계의 변위에 대한 피드백을 직접 제공하지 않고 대신 서보 시스템의 회전 각도를 감지합니다. 그런 다음 이 정보를 CNC 장치에 피드백하여 명령과 비교하고 그 차이를 서보 모터를 제어하는 데 사용합니다. 반폐쇄 루프 서보 시스템은 그림 1-8에 나와 있습니다.
그림 1-8 반폐쇄 루프 서보 시스템
반폐쇄형 루프 서보 시스템은 피드백 신호가 모터 샤프트 회전에서 가져와 피드백 루프 외부의 기계적 전달 장치와 강성 및 간헐성과 같은 비선형 요소가 시스템 안정성에 영향을 미치지 않기 때문에 디버깅에 유리합니다.
그러나 공작 기계의 위치 결정 정확도는 주로 기계식 전달 장치의 정확도에 따라 달라집니다. 이를 해결하기 위해 최신 수치 제어 장치에는 피치 오류와 간헐성을 보정하는 기능이 있습니다. 즉, 전송 장치의 모든 부품에 대해 매우 높은 정확도를 가질 필요는 없으며 보정을 통해 대부분의 사용자가 수용할 수 있는 수준으로 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
또한 선형 변위 감지 장치는 각도 변위 감지 장치보다 더 비쌉니다. 따라서 높은 위치 정확도나 긴 이동 거리가 필요하고 볼 스크류를 사용할 수 없는 대형 공작 기계를 제외하고는 대부분의 CNC 공작 기계는 반폐쇄 루프 서보 시스템을 사용합니다.
CNC 공작 기계는 가공 목적에 따라 다양한 유형으로 분류할 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다. 금속 절단 CNC 공작 기계, 금속 성형 CNC 공작 기계, CNC 특수 가공 기계 등입니다.
(1) 금속 절삭용 CNC 공작 기계
금속 절삭용 CNC 공작 기계에는 선반이 포함됩니다, 드릴링 기계, 밀링 머신, 연삭기, 보링 머신, 머시닝 센터 등입니다.
절삭용 공작기계가 가장 먼저 개발되었습니다.
오늘날에는 각각 고유한 기능을 갖춘 다양한 유형의 기계가 있습니다.
머시닝 센터에는 자동 공구 교환 기능이 탑재되어 있습니다.
이 공작기계에는 10개에서 100개까지 커터를 넣을 수 있는 아일랜드 매거진이 있습니다.
주요 이점 중 하나는 공작물을 한 번에 고정할 수 있어 여러 공정을 한 번에 완료할 수 있다는 점입니다.
생산 효율성을 더욱 높이기 위해 일부 머시닝 센터는 가공과 적재/하역 작업을 동시에 수행할 수 있도록 교체할 수 있는 이중 작업 테이블로 설계되었습니다.
(2) CNC 공작 기계 금속 성형
금속 성형용 CNC 공작 기계에는 벤딩 머신, 복합 프레스, 로터리 헤드 프레스 등이 있습니다.
이러한 유형의 공작 기계의 개발은 늦게 시작되었지만 현재 빠르게 성장하고 있습니다.
(3) CNC 특수 가공 기계
CNC 특수 가공 기계에는 전선 절단기, 방전 가공기 등이 있습니다, 화염 절단 기계, 레이저 커팅기 등입니다.
(4) 기타 유형의 CNC 공작 기계
다른 유형의 CNC 공작 기계로는 좌표 측정기(CNC CMM) 등이 있습니다.
CNC 공작 기계는 주요 기술 파라미터, 기능 지표, CNC 시스템의 주요 구성 요소의 기능 수준에 따라 낮음, 중간, 높음 등 세 가지 등급으로 분류할 수 있습니다.
중국에서는 CNC 공작 기계도 전체 기능, 범용, 경제적인 카테고리로 분류됩니다.
이러한 분류 기준은 상대적이며 시간이 지남에 따라 변경되어 왔습니다. 일반적으로 다음과 같은 요소에 따라 평가됩니다:
(1) 제어 시스템 CPU 등급
저급 CNC 시스템은 일반적으로 8비트 CPU를 사용하는 반면, 중급 및 고급 시스템은 16비트 또는 64비트 CPU를 사용합니다. 일부 CNC 시스템은 이제 64비트 CPU를 채택하고 있습니다.
(2) 해상도 및 피드 속도
해상도는 변위 감지 장치에서 감지할 수 있는 가장 작은 변위 단위를 의미합니다. 해상도가 높을수록 감지 정확도가 높아지며, 이는 감지 장치의 유형과 제조 정밀도에 따라 결정됩니다.
일반적으로 해상도는 10μm로 알려져 있습니다.
저급 CNC 공작 기계의 경우, 이송 속도는 일반적으로 8~10m/min이며 해상도는 1μm입니다. 중급 CNC 공작 기계의 경우 이송 속도는 10~20m/min, 해상도는 0.1μm입니다. 고급 CNC 공작 기계의 경우 이송 속도는 15-20m/min이고 해상도는 0.1μm입니다.
일반적으로 해상도는 공작 기계에 필요한 가공 정확도보다 최소 1배 이상 높은 것이 좋습니다.
(3) 서보 시스템 유형
일반적으로 저급 CNC 공작 기계는 개방형 루프 및 스테핑 모터 이송 시스템을 사용하는 반면, 중급 및 고급 CNC 공작 기계는 반폐쇄형 또는 폐쇄형 DC 서보 또는 AC 서보 시스템을 사용합니다.
(4) 좌표 연결 축 수
연결된 축의 수는 종종 CNC 공작 기계의 등급을 분류하는 기준으로 사용됩니다.
동시에 제어되는 축의 수에 따라 CNC 공작 기계는 2축 연동, 3축 연동, 2축 연동 등의 카테고리로 나눌 수 있습니다.5축 연결(3축 시스템에서 주어진 시간에 2개의 축만 연결할 수 있고 나머지 축은 점 또는 선형으로 제어되는 경우), 4축 연결, 5축 연결 등 다양한 방식으로 연결할 수 있습니다.
저급 CNC 공작 기계는 일반적으로 최대 2개의 링크 축을 가지고 있는 반면, 중급에서 고급 CNC 공작 기계는 일반적으로 3~5개의 링크 축을 가지고 있습니다.
(5) 커뮤니케이션 기능
저급 CNC 시스템에는 일반적으로 통신 기능이 부족합니다. 중급 CNC 시스템에는 RS-232C 또는 DNC(직접 수치 제어) 인터페이스가 있을 수 있습니다. 고급 CNC 시스템에는 제조 자동화 프로토콜(MAP) 통신 인터페이스와 네트워킹 기능도 있을 수 있습니다.
(6) 디스플레이 기능
저급 CNC 시스템에는 일반적으로 단순한 디지털 튜브 디스플레이 또는 흑백 CRT 문자 디스플레이와 같은 제한된 디스플레이 옵션이 있습니다. 중급 CNC 시스템에는 2차원 그래픽, 인간-기계 인터페이스, 상태 표시 및 자가 진단 기능뿐만 아니라 문자 표시가 포함된 고급 CRT 디스플레이가 있습니다. 고급 CNC 시스템에는 3D 그래픽 디스플레이 및 그래픽 편집 기능도 있습니다.
NC 장치의 구성에 따라 하드와이어드 CNC 시스템과 소프트와이어드 CNC 시스템의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
(1) 하드와이어 CNC 시스템
하드와이어드 수치 제어 시스템은 하드와이어드 수치 제어 장치를 사용합니다. 입력 처리, 보간 연산 및 제어 기능은 모두 특수한 고정 조합 논리 회로를 사용하여 이루어집니다. 기능별 공작 기계의 조합 논리 회로는 다양합니다. 제어 및 계산 기능을 변경, 증가 또는 감소시키기 위해서는 수치 제어 장치의 하드웨어 회로를 변경해야 하므로 다양성과 유연성이 부족하고 제조 주기가 길며 비용이 많이 듭니다. 1970년대 초반 이전의 대부분의 CNC 공작 기계가 이 범주에 속합니다.
(2) 유연한 와이어 CNC 시스템
컴퓨터 수치 제어 시스템이라고도 하는 플렉시블 와이어 수치 제어 시스템은 플렉시블 와이어 수치 제어 장치를 사용합니다. 이 장치의 하드웨어 회로는 마이크로 컴퓨터와 일반 또는 특수 대규모 집적 회로로 구성됩니다.
수치 제어 공작 기계의 대부분의 기능은 시스템 소프트웨어를 통해 실행되므로 다음과 같은 다양한 시스템 소프트웨어가 사용됩니다. 수치 제어 공작 기계 별개의 기능으로. 시스템 기능을 수정, 추가 또는 축소할 때 하드웨어 회로를 변경할 필요 없이 시스템 소프트웨어만 조정하면 되므로 시스템의 유연성이 향상됩니다. 또한 하드웨어 회로의 범용성 덕분에 대량 생산이 용이하고 품질과 신뢰성이 향상되며 제조 주기가 단축되고 비용이 절감됩니다.
1970년대 중반 이후 마이크로 전자공학 기술의 발전, 마이크로 컴퓨터의 등장, 집적 회로 집적도의 지속적인 개선으로 컴퓨터 수치 제어 시스템이 지속적으로 개발되고 개선되었습니다. 현재 거의 모든 수치 제어 공작 기계는 플렉시블 와이어 수치 제어 시스템을 활용하고 있습니다.
기존 공작 기계에 비해 CNC 공작 기계는 전자기계 부품을 모두 통합한 고효율 자동 기계입니다. 다음과 같은 고유한 가공 특성을 가지고 있습니다:
(1) 폭넓은 적응성과 높은 유연성
NC 공작 기계가 다른 물체를 가공해야 하는 경우, 수정된 가공 프로그램을 입력하기만 하면 가공을 시작할 수 있습니다. 경우에 따라 프로그램의 일부만 수정하거나 특정 지침을 사용하는 것만으로도 성공적인 가공을 할 수 있습니다. 예를 들어, 모양은 동일하지만 치수가 다른 부품은 '확대/축소 기능' 지침을 사용하여 가공할 수 있습니다.
이는 다품종 소량 생산, 제품 수정, 신제품 시험 생산에 상당한 편의성을 제공합니다. 또한 생산 준비 및 시험 생산 주기도 크게 단축됩니다.
(2) 높은 가공 정확도와 안정적인 품질
수치 제어 공작 기계는 디지털 서보 시스템을 사용하여 수치 제어 장치가 펄스를 출력하여 서보 액추에이터가 0.1~1μm의 정밀도로 생성하는 해당 변위(펄스 등가물이라고 함)를 발생시킵니다.
공작 기계의 변속 리드 스크류는 간헐적 보정 기능을 갖추고 있어 폐쇄 루프 시스템을 통해 피치 및 변속 오류를 제어할 수 있어 가공 정확도가 높습니다.
예를 들어, 정밀 머시닝 센터는 일반적으로 300mm 길이당 (0.005~0.008)mm의 위치 결정 정확도와 0.001mm의 반복 정확도를 나타냅니다.
또한 CNC 공작기계는 우수한 구조적 강성과 열 안정성을 자랑하며 높은 제조 정확도를 보장합니다.
자동 처리 모드는 작업자의 실수 가능성을 제거하여 안정적인 처리 품질과 높은 적격률로 이어집니다. 또한 동일한 배치에서 가공된 부품은 일관된 기하학적 치수를 보장합니다.
CNC 공작 기계는 다축 연결이 가능하며 기존 공작 기계로는 어렵거나 불가능했던 복잡한 표면을 가공할 수 있습니다.
(3) 높은 처리 생산성
CNC 공작 기계를 사용하면 가장 유리한 가공 파라미터를 선택할 수 있어 여러 공정을 연속적으로 처리할 수 있습니다.
또한 여러 대의 머신을 감독할 수 있습니다.
가속 및 감속 조치를 구현하면 공작 기계의 움직이는 부품을 빠르게 이동하고 위치를 파악할 수 있어 가공 공정 중 유휴 시간을 크게 줄일 수 있습니다.
(4) 좋은 경제적 효율성을 얻을 수 있습니다.
CNC 공작 기계의 각 부품과 관련된 감가상각, 유지보수, 전력 소비 등 높은 장비 비용에도 불구하고 높은 생산 효율성을 제공하고 단일 또는 소량 생산 시 라인 드로잉, 공작 기계 조정, 가공 검사 등의 보조 작업 시간을 절약하여 궁극적으로 직접 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
CNC 공작 기계의 안정적인 가공 정확도는 불량률 감소로 이어져 생산 비용을 더욱 절감합니다.
CNC 공작 기계의 성능 특성에 따라 적용 범위가 결정됩니다.
NC 가공의 경우, 가공 대상은 적합성에 따라 크게 세 가지 그룹으로 분류할 수 있습니다.
(1) 가장 적합한 클래스
높은 가공 정확도와 복잡한 형상 및 구조가 필요한 부품, 특히 복잡한 곡선 및 표면 프로파일이나 막히지 않은 내부 공동이 있는 부품은 기존 공작 기계로는 가공, 테스트 및 품질 보증이 어렵습니다.
밀링, 드릴링, 리밍, 스팟 페이싱 또는 탭핑과 같은 여러 공정을 한 번의 클램핑으로 완료해야 하는 이러한 부품은 특히 CNC 공작 기계에 적합합니다.
(2) 적응력 향상
블랭크로 구하기 어렵고 폐기할 수 없는 고가의 부품은 기존 공작 기계로 가공할 때 어려움을 겪습니다. 공작 기계 조정, 작업자 숙련도, 작업 조건 등의 요인으로 인해 불량품이나 폐품이 쉽게 발생할 수 있습니다.
신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 이러한 부품을 CNC 공작 기계로 가공하는 것이 좋습니다.
생산 효율이 낮고 노동 강도가 높으며 일관된 품질을 유지하기 어려운 부품은 일반적으로 기존 공작 기계로 가공합니다.
여기에는 치수 일관성이 중요하므로 수정 비교 및 성능 테스트에 사용되는 부품과 다품종, 다중 사양, 단일 부품 및 소량 생산용 부품이 포함됩니다.
(3) 부적응
수동 정렬이 필요한 부품은 대략적인 기준점을 사용하여 처리하거나 위치를 지정합니다.
온라인 감지 시스템이 없는 CNC 공작 기계는 부품의 위치 좌표를 자동으로 감지하고 조정하여 일관된 가공 공차를 보장합니다.
특정 장비 또는 템플릿이나 샘플에 따라 수행해야 하는 부품 또는 가공 요구 사항도 CNC 공작 기계에 적합합니다.
CNC 가공에 사용되는 공구 및 보조 공구의 지속적인 개선과 CNC 가공 기술의 발전과 함께 CNC 공작 기계의 성능이 향상되고 비용이 감소하며 기능이 향상됨에 따라 높은 자동화, 정밀도 및 중앙 집중식 기술로 인해 CNC 공작 기계가 대량 생산에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
적응력은 상대적이며 과학과 기술의 발전에 따라 달라질 수 있습니다.
21세기는 지식 경제의 급속한 발전이 시작되었습니다. 제조 산업의 성장을 주도하기 위해 첨단 제조 기술이 점점 더 많이 채택되면서 전통적인 제조 기술과 방식이 크게 변화하고 있습니다.
이러한 첨단 제조 기술에는 래피드 프로토타이핑, 가상 제조 기술, 유연한 제조 셀, 유연한 제조 시스템 등이 있으며, 최근 몇 년 동안 점진적으로 구현되고 있습니다.
수요의 다변화와 제품 수명 주기의 단축으로 인해 부품 및 제품의 배치 크기가 감소하고 배송 시간이 단축되었습니다.
이러한 시장의 변화를 수용하기 위해 1980년대 후반에 CAD/CAM, 데이터 처리, CNC 및 레이저 센싱 기술의 완전한 발전을 바탕으로 고속 프로토타입 제조 또는 "적층 제조" 기술로 알려진 고급 부품 프로토타입 제조 기술이 개발되었습니다.
래피드 프로토타이핑은 가상 제조 기술과 함께 미래 제조 산업의 두 축 중 하나로 꼽힙니다.
(1) 신속한 프로토타이핑의 기본 원칙
래피드 프로토타이핑은 CAD 기술과 수치 제어 기술을 결합한 시스템 기술입니다, 레이저 가공 기술부품 설계부터 3D 솔리드 프로토타입 제조까지 통합할 수 있는 재료 기술을 제공합니다.
소프트웨어 이산화 및 재료 축적 원리를 사용하여 부품을 형성합니다.
신속한 프로토타입 제작의 원리는 그림 1-9에 설명되어 있습니다.
그림 1-9 래피드 프로토타입 제작 원리
구체적인 절차는 다음과 같습니다:
CAD 소프트웨어를 활용하여 부품의 3D 표면 또는 솔리드 모델을 설계하거나 기존 부품이 있는 경우 부품 샘플 스캔을 통해 3D 윤곽 데이터를 얻습니다.
공정 요구 사항에 따라 CAD 모델을 특정 두께로 Z 방향과 같은 지정된 좌표 방향으로 단면화하여 각 단면에 대한 2차원 평면 정보를 생성합니다.
각 레이어는 일반적으로 0.05~0입니다.5mm 두께0.1mm는 매끄럽고 효율적인 프로토타입을 만들기 위해 일반적으로 사용되는 값입니다.
레이어 정보를 처리하고 가공 파라미터를 선택하면 시스템이 자동으로 공구 이동 경로와 NC 가공 코드를 생성합니다.
가공 공정 시뮬레이션을 통해 NC 코드의 정확성을 확인합니다.
수치 제어 장치는 레이저 빔이나 기타 공구의 움직임을 정밀하게 제어하고 현재 작업 레이어(2차원)에서 윤곽 스캔을 통해 적절한 단면 형상을 가공합니다.
새 성형 재료 층을 추가하고 전체 부품이 가공될 때까지 다음 가공 단계를 수행합니다.
신속한 프로토타이핑 프로세스는 3D에서 2D(소프트웨어 이산화)로, 다시 2D에서 3D(재료 축적)로 발전하는 과정으로 볼 수 있습니다.
래피드 프로토타이핑은 원본 디자인을 실제 부품으로 빠르게 생성할 뿐만 아니라 실제 부품을 빠르게 복제(확대, 축소 및 수정 포함)할 수도 있습니다.
(2) 래피드 프로토타이핑 기술의 주요 공정 방법
광경화 고체 성형 제조 방법(LSL 방식)
LSL 방식은 다양한 수지를 성형 재료로, He-Cd 레이저를 에너지원으로 사용하는 쾌속 조형 방식으로, 수지 경화가 가장 큰 특징입니다.
적층 물체 제조(LOM) ② 적층 물체 제조(LOM)
LOM 방식은 필름, 플라스틱 필름 또는 복합 재료와 같은 시트 재료를 재료로 사용하고 CO2 레이저를 에너지원으로 사용합니다. 레이저 빔 절단 를 사용하여 레이어의 윤곽을 형성합니다. 레이어는 가열과 압력을 통해 결합되어 부품의 최종 모양을 만듭니다.
이 방법은 다양한 소재를 사용할 수 있고 비용 효율적입니다.
선택적 레이저 소결 제조 방식(SLS 방식) ③ 선택적 레이저 소결 제조 방식
SLS 방식은 금속, 세라믹, 왁스 파우더, 플라스틱 등 다양한 파우더와 CO2 고출력 레이저를 사용하여 파우더가 블록으로 소결될 때까지 가열하는 방식입니다. 파우더는 롤러를 사용하여 포장됩니다.
이 방법은 직접 사용할 수 있는 금속 부품을 가공하는 데 사용할 수 있습니다.
용융 증착 모델링(FDM) 방식
FDM 방식은 왁스 와이어를 원료로 사용하고 전기 가열을 통해 왁스 와이어를 액체 형태로 녹이는 방식입니다. 그런 다음 왁스 액체를 지정된 위치에 증착하고 고정하여 부품을 한 층씩 가공합니다.
이 방법은 오염이 적고 재활용이 가능합니다.
(3) 신속한 프로토타이핑의 특징
다음은 래피드 프로토타이핑 방법의 특징입니다:
결과적으로 래피드 프로토타이핑 방법은 주로 신제품 개발, 신속한 단일 및 소량 배치 부품 제조, 복잡한 부품 제조, 금형 설계 및 제조, 가공하기 어려운 소재 부품의 가공 및 제조 등 다양한 분야에 걸쳐 있습니다.
가상 제조 기술은 시뮬레이션 기술과 가상 현실 기술을 통해 기업의 모든 생산 및 운영 활동을 모델링하는 컴퓨터 지원 기술입니다. 이를 통해 컴퓨터에서 가상으로 제품을 설계할 수 있습니다.
이 기술은 가공 및 제조, 계획, 생성 및 스케줄링, 운영 관리, 비용 및 재무 관리, 품질 관리, 마케팅 등 기업의 모든 기능을 포괄할 수 있습니다.
시스템에서 최적의 운영 파라미터를 얻으면 그에 따라 기업의 물리적 운영을 수행할 수 있습니다. 가상 제조에는 설계 및 가공 프로세스의 시뮬레이션이 모두 포함됩니다.
가상 제조는 일반 시뮬레이션 기술을 확장한 것으로 시뮬레이션 기술의 가장 높은 단계에 해당합니다. 가상 제조의 핵심은 실제 물리 시스템을 컴퓨터 환경의 가상 물리 시스템에 매핑하고 실제 정보를 사용하여 가상 정보 시스템을 구축하는 시스템 모델링 기술입니다.
가상 제조는 프로세스가 가상이고 생산되는 제품이 시각적 또는 디지털이기 때문에 컴퓨터 전력 소비를 제외하고는 에너지나 자원을 소비하지 않습니다. 가상 제조 시스템의 아키텍처는 그림 1-10에 나와 있습니다.
그림 1-10 가상 제조 시스템의 아키텍처
그림 1-10과 같이 시스템 모델링 도구는 실제 물리 시스템과 실제 정보 시스템을 컴퓨터 환경의 가상 물리 시스템과 가상 정보 시스템으로 매핑합니다. 그런 다음 시뮬레이터와 가상 현실 시스템을 사용하여 설계 프로세스와 결과를 시뮬레이션하고 프로세스 시뮬레이션과 기업 운영 상태 시뮬레이션을 수행합니다. 최종 제품은 사용자 요구 사항과 기업 운영을 위한 최적의 매개 변수를 충족하는 고품질 디지털 제품입니다.
최적의 매개 변수를 사용하여 기업 운영 프로세스를 조정함으로써 기업은 최적의 상태를 유지하여 결국 시장에 고품질의 실제 제품을 생산할 수 있습니다.
중국의 관련 표준에서 유연 제조 시스템(FMS)은 CNC 가공 장비, 물류 보관 및 운송 장비, 컴퓨터 제어 시스템으로 구성된 자동 제조 시스템으로 정의됩니다. 제조 작업 완료 또는 생산 환경 변화에 빠르게 적응할 수 있는 여러 개의 유연한 제조 셀을 포함하며 다품종, 중형 및 소량 배치 생산에 적합합니다.
해외 전문가들은 FMS를 최소 두 대의 공작 기계, 일련의 물류 보관 및 운송 시스템(적재 및 하역 자동화 기능 포함), 컴퓨터 제어 시스템으로 구성된 제조 시스템으로 보다 직관적으로 정의하고 있습니다. 소프트웨어만 변경하면 다양한 부품을 생산할 수 있습니다.
FMS에는 일반적으로 처리 시스템, 물류 시스템, 정보 흐름 시스템 및 보조 시스템이 포함됩니다.
(1) 처리 시스템
가공 시스템은 모든 유형의 공작물을 어떤 순서로든 자동으로 처리하고 공구와 커터를 자동으로 교체하도록 설계되었습니다. 주로 CNC 공작 기계와 머시닝 센터로 구성됩니다.
(2) 물류 시스템
물류는 FMS(유연한 제조 시스템)에서의 자재 흐름을 의미합니다. FMS에서 이동하는 자재에는 공작물, 공구, 고정 장치, 칩, 절삭유 등이 포함됩니다.
물류 시스템은 FMS에서 수입부터 수출까지 이러한 자재의 자동 식별, 보관, 분배, 운송, 교환 및 관리를 담당합니다. 여기에는 주로 공구와 공작물의 보관 및 운송을 용이하게 하기 위한 자동 운송 트롤리, 3차원 창고, 중앙 공구 창고가 포함됩니다.
(3) 정보 흐름 체계
정보 흐름 시스템은 FMS의 처리 및 물류 프로세스를 제어, 조정, 예약, 모니터링 및 관리합니다. 컴퓨터, 산업용 제어 컴퓨터, 프로그래밍 가능한 컨트롤러, 통신 네트워크, 데이터베이스 및 관련 제어 및 관리 소프트웨어로 구성됩니다.
FMS의 중추이자 생명선 역할을 하며 다양한 하위 시스템 간의 연결고리 역할을 합니다.
(4) 보조 시스템
보조 시스템에는 세척 워크스테이션, 검사 워크스테이션, 칩 제거 장비, 디버링 장비가 포함되며, 모두 FMS 컨트롤러의 제어하에 있으며 가공 및 물류 시스템과 협력하여 FMS의 기능을 수행합니다.
FMS는 복잡한 모양, 중간 정도의 정확도, 중간 배치 크기의 부품을 가공하는 데 이상적입니다. FMS의 모든 장비는 컴퓨터로 제어되기 때문에 가공 대상을 변경할 때 제어 프로그램만 변경하면 되므로 시스템의 유연성이 매우 뛰어나고 시장의 역동적이고 변화하는 요구에 적합합니다.
유연한 제조 셀(FMC)은 유연한 제조 시스템(FMS)의 작은 버전으로 간주할 수 있습니다. 일반적으로 1~2대의 머시닝 센터가 포함되며 트레이 매거진, 자동 트레이 교환 장치, 소형 공구 매거진이 장착되어 있습니다.
FMC는 중간 정도의 복잡성을 가진 부품을 처리할 수 있습니다.
FMS에 비해 복잡성이 낮고, 규모가 작으며, 투자 비용이 적게 들고, 안정적으로 작동하기 때문에 FMC는 자동 제조의 유망한 형태이자 FMS의 발전 방향입니다. 또한 FMC를 FMS에 연결하여 기능을 확장하는 것도 쉽습니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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