앵글 밀링 커터는 다양한 산업 분야에서 작은 경사면과 정밀 부품을 가공하는 데 자주 사용됩니다. 공작물 모따기 및 디버링과 같은 작업에 특히 효과적입니다.
성형 앵글 밀링 커터의 적용은 삼각법 원리를 통해 설명할 수 있습니다. 아래에서는 일반적인 CNC 시스템에 대한 프로그래밍의 몇 가지 예를 제시합니다.
1. 서문
실제 제조에서는 제품의 모서리나 모서리 부분을 모따기해야 하는 경우가 많습니다. 이는 일반적으로 엔드밀 레이어 프로그래밍, 볼 커터 표면 프로그래밍 또는 앵글 밀링 커터 윤곽 프로그래밍의 세 가지 처리 기술을 사용하여 수행할 수 있습니다. 엔드밀 레이어 프로그래밍을 사용하면 공구 팁이 빨리 마모되어 공구 수명이 단축되는 경향이 있습니다[1]. 반면, 볼 커터 표면 프로그래밍은 덜 효율적이며 엔드밀과 볼 커터 방법 모두 수동 매크로 프로그래밍이 필요하므로 작업자의 일정 수준의 기술이 필요합니다.
이와 대조적으로 앵글 밀링 커터 윤곽 프로그래밍에서는 윤곽 정삭 프로그램 내에서 공구 길이 보정 및 반경 보정 값만 조정하면 됩니다. 이는 앵글 밀링 커터 윤곽 프로그래밍을 세 가지 방법 중 가장 효율적인 방법으로 만듭니다. 그러나 작업자는 공구 보정을 위해 시험 절단에 의존하는 경우가 많습니다. 공구 직경을 가정한 후 Z 방향 공작물 시험 절단 방법을 사용하여 공구 길이를 결정합니다. 이 접근 방식은 단일 제품에만 적용 가능하므로 다른 제품으로 전환할 때 재보정이 필요합니다. 따라서 도구 교정 프로세스와 프로그래밍 방법 모두에 대한 개선이 분명히 필요합니다.
2. 일반적으로 사용되는 성형 앵글 밀링 커터 소개
그림 1은 부품의 윤곽 가장자리를 디버링하고 모따기하는 데 일반적으로 사용되는 통합 초경 모따기 도구를 보여줍니다. 일반적인 사양은 60°, 90°, 120°입니다.
그림 1: 일체형 초경 모따기 커터
그림 2는 부품의 결합 부분에서 고정된 각도로 작은 원추형 표면을 가공하는 데 자주 사용되는 통합 앵글 엔드밀을 보여줍니다. 일반적으로 사용되는 공구 팁 각도는 30° 미만입니다.
그림 3은 부품의 더 큰 경사면을 처리하는 데 자주 사용되는 인서트 교환형 대구경 앵글 밀링 커터를 보여줍니다. 공구 끝 각도는 15°~75°이며 맞춤 설정할 수 있습니다.
3. 공구 세팅 방법 결정
위에서 언급한 세 가지 유형의 도구는 도구의 바닥면을 설정 기준점으로 활용합니다. Z축은 공작 기계의 영점으로 설정됩니다. 그림 4는 Z 방향의 사전 설정된 공구 설정 지점을 보여줍니다.
이러한 공구 설정 접근 방식은 기계 내에서 공구 길이를 일정하게 유지하여 공작물의 시험 절단과 관련된 가변성과 잠재적인 인적 오류를 최소화하는 데 도움이 됩니다.
4. 원리분석
절단에는 가공물에서 잉여 재료를 제거하여 칩을 생성하는 작업이 포함되며, 그 결과 정의된 기하학적 모양, 크기 및 표면 마감을 가진 가공물이 생성됩니다. 가공 공정의 초기 단계는 그림 5에 설명된 것처럼 공구가 의도한 방식으로 공작물과 상호 작용하는지 확인하는 것입니다.
그림 5 공작물과 접촉하는 모따기 커터
그림 5는 공구가 공작물과 접촉할 수 있도록 하려면 공구 팁에 특정 위치를 지정해야 함을 보여줍니다. 이 위치는 평면의 수평 및 수직 좌표와 공구 직경 및 접촉 지점의 Z축 좌표로 표시됩니다.
부품과 접촉하는 모따기 도구의 치수 분석은 그림 6에 나와 있습니다. 점 A는 필요한 위치를 나타냅니다. 선 BC의 길이를 LBC, 선 AB의 길이를 LAB라고 합니다. 여기서 LAB는 공구의 Z축 좌표를 나타내고, LBC는 접촉점에서의 공구 반경을 나타낸다.
실제 가공에서는 공구의 접촉 반경이나 Z 좌표를 초기에 미리 설정할 수 있습니다. 공구 팁 각도가 고정되어 있다는 점을 고려하면 사전 설정된 값 중 하나를 알면 삼각법 원리를 사용하여 다른 값을 계산할 수 있습니다[3]. 공식은 다음과 같습니다: LBC = LAB * tan(공구 끝 각도/2) 및 LAB = LBC / tan(공구 끝 각도/2).
예를 들어 일체형 초경 모따기 커터를 사용하여 공구의 Z 좌표가 -2라고 가정하면 세 가지 다른 공구의 접촉 반경을 결정할 수 있습니다. 60° 모따기 커터의 접촉 반경은 2 * tan(30°입니다. ) = 1.155 mm, 90° 모따기 커터의 경우 2 * tan(45°) = 2 mm, 120° 모따기 커터의 경우 2 * tan(60°) = 3.464mm입니다.
반대로 공구 접촉 반경이 4.5mm라고 가정하면 세 공구의 Z 좌표를 계산할 수 있습니다. 60° 모따기 밀링 커터의 Z 좌표는 4.5 / tan(30°) = 7.794이고 90° 모따기의 경우 밀링 커터의 경우 4.5 / tan(45°) = 4.5이고 120° 챔퍼 밀링 커터의 경우 4.5 / 황갈색(60°) = 2.598.
그림 7은 부품과 접촉하는 일체형 앵글 엔드밀의 치수 분석을 보여줍니다. 일체형 초경 챔퍼 커터와 달리 일체형 앵글 엔드밀은 팁 직경이 더 작은 것이 특징이며, 공구 접촉 반경은 (LBC + 공구 마이너 직경/2)로 계산해야 합니다. 구체적인 계산 방법은 아래와 같습니다.
공구 접촉 반경을 계산하는 공식에는 길이(L), 각도(A), 너비(B) 및 공구 끝 각도의 절반 접선을 사용하고 마이너 직경의 절반을 더한 값이 포함됩니다. 반대로, Z축 좌표를 얻으려면 공구 접촉 반경에서 작은 직경의 절반을 빼고 그 결과를 공구 팁 각도의 절반 접선으로 나누는 작업이 필요합니다. 예를 들어, Z축 좌표가 -2이고 작은 직경이 2mm인 특정 치수의 통합 앵글 엔드밀을 사용하면 다양한 각도에서 챔퍼 밀링 커터에 대한 고유한 접촉 반경이 생성됩니다. 20° 커터는 반경을 생성합니다. 1.352mm의 경우 15° 커터는 1.263mm, 10° 커터는 1.175mm를 제공합니다.
공구 접촉 반경이 2.5mm로 설정된 시나리오를 고려하면 다양한 각도의 모따기 밀링 커터에 대한 해당 Z축 좌표는 다음과 같이 추정할 수 있습니다. 20° 커터의 경우 8.506으로 계산되고 15°의 경우 커터는 11.394로, 10° 커터의 경우 17.145로 확장되었습니다.
이 방법론은 다양한 그림이나 예에 걸쳐 일관되게 적용 가능하며 도구의 실제 직경을 확인하는 초기 단계를 강조합니다. 결정할 때CNC 가공전략에서 사전 설정된 공구 반경 우선순위 또는 Z축 조정 간의 결정은 다음의 영향을 받습니다.알루미늄 부품님의 디자인. 구성요소에 계단형 특징이 나타나는 시나리오에서는 Z 좌표를 조정하여 가공물과의 간섭을 피하는 것이 필수적입니다. 반대로 계단식 특징이 없는 부품의 경우 더 큰 공구 접촉 반경을 선택하는 것이 유리하며 표면 조도가 우수하거나 가공 효율성이 향상됩니다.
공구 반경 조정과 Z 이송 속도 증가에 관한 결정은 부품 청사진에 표시된 모따기 및 베벨 거리에 대한 특정 요구 사항을 기반으로 합니다.
5. 프로그래밍 예제
공구 접촉점 계산 원리 분석을 통해 경사면 가공을 위해 성형 각도 밀링 커터를 사용할 때 공구 팁 각도, 공구의 보조 반경 및 Z축 중 하나를 설정하는 것으로 충분하다는 것이 분명합니다. 도구 설정 값 또는 사전 설정된 도구 반경.
다음 섹션에서는 FANUC #1, #2, Siemens CNC 시스템 R1, R2, Okuma CNC 시스템 VC1, VC2 및 Heidenhain 시스템 Q1, Q2, Q3에 대한 변수 할당을 간략하게 설명합니다. 각 CNC 시스템의 프로그래밍 가능한 매개변수 입력 방법을 사용하여 특정 구성요소를 프로그래밍하는 방법을 보여줍니다. FANUC, Siemens, Okuma 및 Heidenhain CNC 시스템의 프로그래밍 가능 매개변수에 대한 입력 형식은 표 1~4에 자세히 설명되어 있습니다.
메모:P는 공구 보정 번호를 나타내고, R은 절대 지령 모드(G90)에서의 공구 보정 값을 나타냅니다.
이 기사에서는 시퀀스 번호 2와 시퀀스 번호 3이라는 두 가지 프로그래밍 방법을 사용합니다. Z축 좌표는 공구 길이 마모 보상 방식을 활용하는 반면, 공구 접촉 반경은 공구 반경 형상 보정 방법을 적용합니다.
메모:명령 형식에서 "2"는 공구 번호를 나타내고 "1"은 공구 모서리 번호를 나타냅니다.
이 기사에서는 두 가지 프로그래밍 방법, 특히 일련 번호 2와 일련 번호 3을 사용하며 Z축 좌표 및 공구 접촉 반경 보정 방법은 이전에 언급한 것과 일관되게 유지됩니다.
Heidenhain CNC 시스템을 사용하면 공구를 선택한 후 공구 길이와 반경을 직접 조정할 수 있습니다. DL1은 공구 길이가 1mm 증가한 것을 나타내고, DL-1은 공구 길이가 1mm 감소한 것을 나타냅니다. DR을 사용하는 원리는 앞서 언급한 방법과 일치합니다.
데모 목적으로 모든 CNC 시스템은 윤곽 프로그래밍의 예로 ø40mm 원을 활용합니다. 프로그래밍 예제는 아래에 제공됩니다.
5.1 Fanuc CNC 시스템 프로그래밍 예
#1을 Z 방향의 미리 설정된 값으로 설정하면 #2 = #1*tan(공구 끝 각도/2) +(소 반경)이며 프로그램은 다음과 같습니다.
G10L11P(길이공구보정번호) R-#1
G10L12P(반경 공구 보정 번호) R#2
G0X25Y10G43H (길이 공구 보정 번호) Z0G01
G41D(반경 공구 보정 번호) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
#1을 접촉반경으로 설정한 경우 #2 = [접촉반경 - 부반경]/tan(공구 끝 각도/2)이며 프로그램은 다음과 같습니다.
G10L11P(길이공구보정번호) R-#2
G10L12P(반경 공구 보정 번호) R#1
G0X25Y10G43H (길이 공구 보정 번호) Z0
G01G41D(반경 공구 보정 번호) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
프로그램에서 부품의 경사면 길이를 Z 방향으로 표시할 때 G10L11 프로그램 세그먼트의 R 은 "-#1 경사면 Z 방향 길이"입니다. 부품의 경사면 길이를 수평 방향으로 표시한 경우 G10L12 프로그램 세그먼트의 R은 "+#1 경사면 수평 길이"입니다.
5.2 Siemens CNC 시스템 프로그래밍 예
R1=Z 사전 설정값, R2=R1tan(공구 끝 각도/2)+(소 반경)일 때 프로그램은 다음과 같습니다.
TC_DP12[공구번호, 공구날번호]=-R1
TC_DP6[공구번호, 공구날번호]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D(반경공구보정번호)X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
R1=접촉반경, R2=[R1-소반경]/tan(공구 끝 각도/2)일 때 프로그램은 다음과 같습니다.
TC_DP12[공구번호, 절삭날 번호]=-R2
TC_DP6[공구번호, 절삭날 번호]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D(반경 공구 보정 번호) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
프로그램에서 부품 베벨의 길이가 Z 방향으로 표시되면 TC_DP12 프로그램 세그먼트는 "-R1-베벨 Z 방향 길이"입니다. 부품 베벨의 길이가 수평 방향으로 표시된 경우 TC_DP6 프로그램 세그먼트는 "+R1-베벨 수평 길이"입니다.
5.3 Okuma CNC 시스템 프로그래밍 예 VC1 = Z 사전 설정 값, VC2 = VC1tan(공구 끝 각도/2) +(보조 반경)인 경우 프로그램은 다음과 같습니다.
VTOFH [공구 보정 번호] = -VC1
VTOFD [공구 보정 수치] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D(반경 공구 보정 번호) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
VC1 = 접촉 반경, VC2 = (VC1-소 반경) / tan (공구 끝 각도 / 2)일 때 프로그램은 다음과 같습니다.
VTOFH(공구 보정 번호) = -VC2
VTOFD(공구 보정 번호) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D(반경 공구 보정 번호) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
프로그램에서 부품 베벨의 길이가 Z 방향으로 표시되면 VTOFH 프로그램 세그먼트는 "-VC1-베벨 Z 방향 길이"입니다. 부품 베벨의 길이가 수평 방향으로 표시되면 VTOFD 프로그램 세그먼트는 "+VC1-베벨 수평 길이"입니다.
5.4 하이덴하인 CNC 시스템의 프로그래밍 예
Q1=Z 사전 설정 값, Q2=Q1tan(공구 끝 각도/2)+(보조 반경), Q3=Q2-공구 반경일 때 프로그램은 다음과 같습니다.
TOOL “공구번호/공구명”DL-Q1 DR Q3
L X25Y10 FMAX
L Z0 FMAXL X20 R
엘 F1000
패 Y0
CC X0Y0
C X20Y0 R
LY-10
L Z50 FMAX
Q1=접촉 반경, Q2=(VC1-소 반경)/tan(공구 끝 각도/2), Q3=Q1-공구 반경일 때 프로그램은 다음과 같습니다.
TOOL “공구번호/공구명” DL-Q2 DR Q3
L X25Y10 FMAX
L Z0 FMAX
엘 X20 RL F1000
패 Y0
CC X0Y0
C X20Y0 R
LY-10
L Z50 FMAX
프로그램에서 부품 베벨의 길이가 Z 방향으로 표시되면 DL은 "-Q1-베벨 Z 방향 길이"입니다. 부품 베벨의 길이를 수평 방향으로 표시한 경우 DR은 "+Q3-베벨 수평 길이"입니다.
6. 처리시간 비교
세 가지 가공 방법의 궤적 다이어그램과 매개변수 비교는 표 5에 나와 있습니다. 윤곽 프로그래밍을 위해 성형 앵글 밀링 커터를 사용하면 가공 시간이 단축되고 표면 품질이 향상되는 것을 볼 수 있습니다.
성형 앵글 밀링 커터를 사용하면 고도로 숙련된 작업자의 필요성, 공구 수명 감소 및 낮은 처리 효율성을 포함하여 엔드밀 레이어 프로그래밍 및 볼 커터 표면 프로그래밍에서 직면한 과제를 해결합니다. 효과적인 도구 설정 및 프로그래밍 기술을 구현하여 생산 준비 시간을 최소화하여 생산 효율성을 향상시킵니다.
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게시 시간: 2024년 10월 23일