일반기술

5축 수치제어가공을 위한 공구자세의 최적화 방법

* 원리 및 구성 본 기술은 복합곡면의 5축 수치제어(NC)가공에 있어서 커섭의 높이를 근사적으로 계산하고 5축 가공의 특성 및 경계탐색 알고리듬을 이용하여 커섭의 높이를 최소화하는 공구자세의 결정방법에 관한 것이다. 공구경로계획에 따라 곡면 모델로 부터 공구접촉점과 법선벡터를 구하고 각 공구접촉점에서 공구 위치 데이타를 계산하여 이를 특정한 공작기계의 기계축 값으로 변환하고 특정 제어 장치의 입력형식에 알맞도록 후처리 하여 수치제어 코드를 생성하여 5축 수치제어 데이타를 생성한다. 공구의 위치를 계산할 때는 경사각과 회전각을 0도로 초기화하고 어떤 제약 조건을 만족하면 이를 최적의 공구자세로 결정한다. 제약 조건에 만족하지 않을 경우 가능해 영역의 경계를 찾기 위한 출발 공구자세를 찾고 가능해 영역의 경계를 구하는 커섭 높이를 계산하여 이 높이가 허용오차보다 작거나 최소인 경사각과 회전각을 최적의 공구자세로 결정한다. * 개발 배경 일반적으로, 서로 직교하는 3개의 평행이동축과 2개의 회전축으로 구성된 5축 수치제어 공작기계는 곡면상의 임의의 공구접촉점에 대해 다양한 공구자세를 취할 수 있으므로 3축 기계로 가공이 불가능한 항공기 부품이나, 터빈 블레이드, 임펠러, 3차원 캠 등과 같은 특수한 부품의 가공에 널리 사용되고 있다. 근래에는 가공시간과 후처리시간을 줄이기 위하여 일반적인 복합곡면 형상을 가진 프레스 금형과 플라스틱 사출금형의 가공에도 5축 수치제어 공작기계의 도입이 검토되고 있다.* 중요성 및 독창성 본 기술에 의하여 계산과정이 단순하고 실제적인 최적의 가공상태를 보다 잘 반영할 수 있는 근사적인 커섭 높이 계산방법과 5축 수치제어가공의 특성 및 경계탐색 알고리듬을 이용하여 커섭 높이를 최소화는 최적의 공구자세를 효율적으로 결정할 수 있게 되는 최적화 방법을 제공함으로써, 복합곡면 가공에서 5축 수치제어가공의 이점을 충분히 활용할 수 있게 된다.* 적용제품 및 경쟁제품 본 기술은 복합곡면의 5축 수치제어 가공에서 커섭(cusp)의 높이를 대략적으로 계산하고 5축 가공의 특성 및 경계탐색 알고리즘을 이용하여 커섭의 높이를 최소화하는 공구자세의 결정방법에 대한 것으로 올록볼록한 곡면이 있는 일반적인 곡면에 대하여 최적의 공구자세를 구하기 위하여 실제적인 최적의 가공 상태를 잘 반영할 수 있으면서 계산과정이 복잡하지 않은 커섭높이를 계산하는 방법이며, 커섭높이를 최소화하는 최적의 공구자세를 효율적으로 결정하는 5축 수치제어가공을 위한 공구자세의 최적화 방법이다.* 주요 적용 제품- 5축 수치제어 가공* 특징 및 장점- 커섭 높이를 최소화는 최적의 공구자세를 효율적으로 결정할 수 있게 되는 최적화 방법을 제공한다.