수치 제어 기술의 적용은 특히 최근 몇 년 동안 전통적인 제조 산업에 질적 변화를 가져왔습니다. 마이크로 전자 기술과 컴퓨터 기술의 발전은 수치 제어 기술에 새로운 활력을 불어넣었습니다. 수치 제어 기술과 수치 제어 장비는 다양한 국가에서 산업 현대화를 위한 중요한 토대입니다.

수치제어 공작기계는 현대 제조업의 주류 장비이며, 정밀 가공에 필요한 장비이며, 현대 공작기계 및 현대 기계 제조 산업의 기술 수준을 나타내는 중요한 상징이며, 국가 경제와 민생 및 최첨단 국방 건설과 관련된 전략적 소재입니다. 따라서 세계의 모든 산업화된 국가는 자체 수치 제어 기술과 산업을 개발하기 위해 주요 조치를 취했습니다.

CNC 수치 제어 가공

CNC는 단순히 "수치 제어 처리"인 "컴퓨터 데이터 제어"를 의미하는 영어로 된 컴퓨터 수치 제어의 약자입니다.

수치 제어 처리는 오늘날의 기계 제조에서 고급 처리 기술입니다. 높은 효율성, 높은 정밀도 및 높은 유연성을 갖춘 자동화된 처리 방법입니다. 공작물의 수치 제어 프로그램을 공작기계에 입력하는 것이며, 공작기계는 이러한 데이터의 제어 하에 사람들의 희망에 맞는 공작물을 자동으로 처리하여 멋진 제품을 생산합니다.

수치 제어 처리 기술은 금형과 같은 복잡하고 정밀하며 작은 배치 변경 가능한 처리 문제를 효과적으로 해결하고 현대 생산의 요구에 완전히 적응할 수 있습니다. 적극적으로 발전하는 수치 제어 처리 기술은 우리나라가 경제 개발을 가속화하고 독립적인 혁신 능력을 향상시키는 중요한 방법이 되었습니다. 현재 우리나라에서 수치 제어 기계 도구의 사용은 점점 더 흔해지고 있으며 수치 제어 기계 프로그래밍을 마스터할 수 있다는 것은 그 기능을 최대한

수치제어 공작기계는 대표적인 메카트로닉스 제품으로 마이크로 일렉트로닉스 기술, 컴퓨터 기술, 측정 기술, 센서 기술, 자동 제어 기술, 인공지능 기술 및 기타 첨단 기술을 통합하며 가공 기술과 밀접하게 결합되어 새로운 세대의 기계 제조 기술 및 장비입니다.

CNC 수치제어기의 구성

수치 제어 기계는 기계 도구, 컴퓨터, 모터 및 드래그, 동적 제어 및 감지와 같은 기술을 통합한 자동화 장비입니다. 수치 제어 기계 도구의 기본 구성 요소에는 그림과 같이 제어 매체, 수치 제어 장치, 서보 시스템, 피드백 장치 및 공작기계 본체가 포함됩니다.

1. 제어 매체

제어 매체는 수치 제어 가공에 필요한 공작물 위치 정보를 기준으로 모든 동작 도구를 저장하는 매체입니다. 부품의 가공 프로그램을 기록합니다. 따라서 제어 매체는 부품의 가공 정보를 수치 제어 장치로 전송하는 정보 전달자를 말합니다. 제어 매체에는 여러 형태가 있으며, 수치 제어 장치의 유형에 따라 다릅니다. 일반적으로 사용되는 것은 천공 테이프, 천공 카드, 마그네틱 테이프, 마그네틱 디스크 등입니다. 수치 제어 기술의 발달로 천공 테이프와 천공 카드가 없어지는 경향이 있습니다. CAD/CAM 소프트웨어를 사용하여 컴퓨터로 프로그래밍한 다음 수치 제어 시스템과 통신하여 프로그램과 데이터를 수치 제어 장치로 직접 전송하는

2, 수치 제어 장치

수치 제어 장치는 "중앙 시스템"이라고 불리는 수치 제어 기계 도구의 핵심입니다. 현대의 수치 제어 기계 도구는 컴퓨터 수치 제어 장치 CNC를 사용합니다. 수치 제어 장치에는 입력 장치, 중앙 프로세서(CPU) 및 출력 장치 등이 포함됩니다. 수치 제어 장치는 정보 입력, 저장, 변환, 보간 작동을 완료하고 다양한 제어 기능을 실현할 수 있습니다.

3. 서보 시스템

서보 시스템은 수치 제어 장치의 지시를 받고 공작기계의 액추에이터의 움직임을 구동하는 구동 부품입니다. 여기에는 스핀들 구동 장치, 피드 구동 장치, 스핀들 모터 및 피드 모터가 포함됩니다. 서보 시스템은 작업 시 수치 제어 시스템의 명령 정보를 받아 명령 정보의 요구 사항에 따라 위치 및 속도 피드백 신호와 비교하고 기계 공구의 이동 부품 또는 실행 부품을 구동하여 작동하고 도면의 요구 사항을 충족하는 부품을 처리합니다.

4. 피드백 장치

피드백 장치는 측정 요소와 해당 회로로 구성됩니다. 그것의 기능은 속도와 변위를 감지하고 정보를 피드백하여 폐쇄 루프 제어를 형성하는 것입니다. 정확도가 낮고 피드백 장치가 없는 일부 수치 제어 공작기계를 오픈 루프 시스템이라고 합니다.

5. 공작기계 본체

기계 본체는 수치 제어 기계 도구의 엔티티로, 침대 본체, 베이스, 테이블, 침대 안장, 스핀들 등을 포함하여 실제 절단 처리를 완료하는 기계 부품입니다.

CNC 가공 기술의 특성

CNC 수치 제어 가공 공정도 일반 공작기계의 가공 공정과 거의 동일한 가공 법칙을 따릅니다. 컴퓨터 제어 기술을 가공에 적용하는 자동 가공이기 때문에 가공 효율이 높고 정밀도가 높다는 특징이 있습니다. 가공 공정에는 고유한 특징이 있습니다. 공정이 더 복잡하고 작업 단계 배열이 더 상세하고 꼼꼼합니다.

CNC 수치 제어 가공 공정에는 공구 선택, 절삭 파라미터 결정 및 절삭 공정 경로 설계가 포함됩니다. CNC 수치 제어 가공 공정은 수치 제어 프로그래밍의 기초이자 핵심입니다. 공정이 합리적이어야만 고효율 고품질 수치 제어 프로그램을 컴파일할 수 있습니다. 수치 제어 프로그램의 품질 측정 기준은 최소 가공 시간, 최소 공구 손실 및 최고의 공작물입니다.

수치 제어 가공 공정은 공작물의 전체 가공 공정 또는 공정의 일부입니다. 자격을 갖춘 부품을 처리하기 위해 전체 기계 또는 금형의 조립 요건을 최종적으로 충족시키기 위해 다른 전면 및 후면 공정과 협력해야 합니다.

수치 제어 처리 절차는 일반적으로 거친 처리, 중간 및 거친 각도 처리, 반마감 및 마무리 단계로 나뉩니다.

CNC 수치 제어 프로그래밍

수치 제어 프로그래밍은 부품 도면에서 수치 제어 가공 프로그램에 이르는 전체 프로세스입니다. 주요 작업은 가공에서 커터 체크포인트(CL 포인트라고 하는 커터 위치 포인트)를 계산하는 것입니다. 커터 체크포인트는 일반적으로 공구 축과 공구 표면의 교차점으로 사용되며 공구 축 벡터는 다축 가공에서도 제공됩니다.

수치제어 공작기계는 공작물 패턴 및 가공 공정의 요구 사항을 기반으로 하며, 사용된 공구의 이동량, 속도 및 동작 순서, 스핀들 속도, 스핀들 회전 방향, 커터 헤드 클램핑, 커터 헤드 이완 및 냉각 작업 및 다양한 구성 요소를 프로그램 시트로 컴파일합니다. 지정된 수치 제어 코드의 형태로 프로그램 시트로, 공작기계 특수 컴퓨터에 입력됩니다. 그런 다음 수치 제어 시스템이 입력 지침에 따라 컴파일, 계산 및 논리적으로 처리한 후 다양한 신호와 지침을 출력하고 각 부품을 제어하여 지정된 변위 및 순차 동작에 따라 다양한 모양의 공작물을

수치제어 공작기계는 프로그램 형태로 수치제어장치에 다양한 기능을 나타내는 지시코드를 입력한 다음 수치제어장치가 계산처리를 수행한 다음 펄스신호를 전송하여 수치제어 공작기계의 다양한 움직이는 부품의 작동을 제어하여 부품 절단을 완료해야 합니다.

현재 수치 제어 프로그램에는 두 가지 표준이 있습니다. 국제 표준 기구의 ISO와 미국 전자 산업 협회의 EIA입니다. ISO 코드는 우리나라에서 사용됩니다.

기술의 발달로 3D 수치 제어 프로그래밍은 일반적으로 수동으로 프로그래밍되는 경우가 거의 없으며 상용 CAD/CAM 소프트웨어가 사용됩니다.

CAD/CAM은 컴퓨터 지원 프로그래밍 시스템의 핵심이며 주요 기능으로는 데이터 입력/출력, 가공 트랙 계산 및 편집, 프로세스 파라미터 설정, 가공 시뮬레이션, 수치 제어 프로그램 후 처리 및 데이터 관리가 있습니다.

현재 우리나라에서는 강력한 소프트웨어 Mastercam, UG, Cimatron, PowerMILL, CAXA 등과 같은 사용자에 의해 수치 제어 프로그래밍이 가능합니다. 수치 제어 프로그래밍 원리, 그래픽 처리 방법 및 처리 방법을 위한 각 소프트웨어는 유사하지만 각각의 특성이 있습니다.

가공 부품의 CNC 수치 제어 단계

1. 부품 도면을 분석하여 공작물의 일반적인 상황(기하학, 공작물 재료, 공정 요구 사항 등)을 파악합니다.

2. 부품의 수치 제어 처리 기술 결정(가공 내용, 가공 경로)

3, 필요한 수치 계산을 수행합니다(기준점, 노드 좌표 계산).

4. 프로그램 시트 작성(공작기계마다 다르고 사용 설명서에 따름)

5. 프로그램 확인(프로그램을 공작기계에 입력하고 그래픽 시뮬레이션을 수행하여 프로그래밍의 정확성을 확인)

6. 공작물 가공 (좋은 공정 제어로 시간을 절약하고 가공 품질을 향상시킬 수 있음)

7. 공작물 허용 및 품질 오류 분석(공작물을 검사하고 적격한 공작물이 다음 공작물로 흐릅니다. 실패할 경우 품질 분석을 통해 오류의 원인과 수정 방법을 찾습니다.)

수치제어 공작기계의 개발 이력

제2차 세계 대전 이후, 제조 산업의 대부분의 생산은 수동 조작에 의존했습니다. 작업자들이 도면을 읽은 후 공작기계와 가공 부품을 수동으로 조작했습니다. 이렇게 하면 제품 생산이 비싸고 비효율적이며 품질이 보장되지 않았습니다.

1940년대 후반, 미국의 엔지니어 존 파슨스는 가공할 부품의 기하학을 나타내기 위해 판지 카드에 구멍을 뚫고 공작기계의 움직임을 제어하기 위해 하드 카드를 사용하는 방법을 구상했습니다. 그 당시, 이것은 단지 아이디어였습니다.

1948년, 파슨스는 그의 아이디어를 미 공군에 보여주었습니다. 이를 본 미 공군은 항공기 형태 모델의 처리 문제를 해결하기 위해 첨단 처리 방법을 찾고 있었기 때문에 큰 관심을 표명했습니다. 모델의 복잡한 모양, 높은 정밀도 요구 사항, 일반 장비에 적응하기 어려운 점으로 인해 미 공군은 즉시 매사추세츠 공과대학(MIT)에 의뢰하여 이 cardboard-controlled 공작기계를 연구하고 개발하도록 후원했습니다. 마침내, 1952년, MIT와 Parsons는 협력하여 최초의 시연 기계를 성공적으로 개발했습니다. 1960년까지 비교적 간단하고 경제적인 포인트 제어 드릴링 머신과 선형 수치 제어 밀링 머신이 빠르게 개발되어 제조 산업의

CNC 가공의 역사는 반세기 이상을 거쳤고, NC 수치 제어 시스템도 초기 아날로그 신호 회로 제어에서 매우 복잡한 통합 가공 시스템으로 발전했으며, 프로그래밍 방식도 지능적이고 강력한 CAD/CAM 통합 시스템으로 수작업으로 개발되었습니다.

우리나라에 관한 한 수치 제어 기술의 발전은 상대적으로 느립니다. 중국의 대부분의 워크샵에서 장비는 상대적으로 낙후되어 있고 인력의 기술 수준과 개념은 낙후되어 있어 낮은 처리 품질과 처리 효율성으로 나타나며 배송 시간을 지연시키는 경우가 많습니다.

1세대 NC 시스템은 1951년에 도입되었으며 제어 장치는 주로 다양한 밸브와 아날로그 회로로 구성되었습니다. 1952년 최초의 CNC 공작기계가 탄생하여 밀링머신이나 선반에서 가공센터로 발전하여 현대 제조의 핵심 장비가 되었습니다.

2세대 NC 시스템은 1959년에 생산되었으며 주로 개별 트랜지스터 및 기타 구성 요소로 구성되었습니다.

1965년에는 집적회로 기판을 처음 도입한 3세대 NC 시스템이 도입되었습니다.

실제로 1964년에는 4세대 NC 시스템, 즉 우리가 매우 익숙한 컴퓨터 수치 제어 시스템(CNC 제어 시스템)이 개발되었습니다.

1975년 NC 시스템은 강력한 마이크로프로세서를 채택했는데, 이는 NC 시스템의 5세대였습니다.

6. 6세대 NC 시스템은 현재의 통합 제조 시스템(MIS) + DNC + 플렉시블 가공 시스템(FMS)을 채택하고 있습니다.

수치제어 공작기계 개발 동향

1. 고속

자동차, 국방, 항공, 항공 우주 및 기타 산업의 급속한 발전과 알루미늄 합금과 같은 신소재의 적용으로 수치 제어 공작기계 가공에 대한 고속 요구 사항은 점점 더 높아지고 있습니다.

A. 스핀들 속도: 기계는 전기 스핀들(내장 스핀들 모터)을 채택하고 있으며 최대 스핀들 속도는 200000r/min입니다.

B. 공급 속도: 0.01 m 분해능에서 최대 공급 속도는 240 m/min이며 복잡한 정밀 가공이 가능합니다.

C. 컴퓨팅 속도: 마이크로프로세서의 급속한 발전은 수치 제어 시스템의 고속 및 고정밀 개발을 보증했습니다. CPU는 32비트 및 64비트 수치 제어 시스템으로 개발되었으며 주파수는 수백 MHz 및 기가헤르츠로 증가했습니다. 계산 속도가 크게 향상되어 해상도가 0.1 m, 0.01 m일 때 공급 속도는 여전히 24~240m/min까지 높을 수 있습니다.

D. 공구 변경 속도: 현재 외국 첨단 가공 센터의 공구 교환 시간은 일반적으로 1초 정도이며, 최고 시간은 0.5초에 달합니다. 독일 치론 회사는 공구 매거진을 스핀들을 축으로 하여 바구니 스타일로 디자인하고 공구는 원을 그리며 배열합니다. 나이프에서 나이프로의 공구 변경 시간은 0.9초에 불과합니다.

2. 고정밀

수치 제어 공작기계 정확도의 요건은 이제 정적 기하학적 정확도에 국한되지 않으며 공작기계의 움직임 정확도, 열 변형 및 진동 모니터링 및 보상이 점점 더 주목을 받고 있습니다.

A. CNC 시스템의 제어 정확도 향상: 고속 보간 기술을 사용하여 작은 프로그램 세그먼트로 연속 공급을 달성하고 CNC 제어 장치를 정교하게 만들고 고해상도 위치 감지 장치를 사용하여 위치 감지 정확도를 향상시킵니다. 위치 서보 시스템은 앞으로 제어 및 비선형 제어 방법을 사용합니다.

B. 오류 보상 기술 채택: 장비의 열 변형 오류 및 공간 오류를 종합적으로 보상하기 위해 역간극 보상, 나사 피치 오류 보상 및 공구 오류 보상을 사용합니다.

C. 그리드 기술을 사용하여 가공 센터의 이동 트랙 정확도를 확인하고 개선합니다. 시뮬레이션을 통해 공작기계의 가공 정확도를 예측하여 공작기계의 위치 정확도와 반복적인 위치 정확도를 보장하여 장기간 안정적이고 다양한 작동 조건에서 다양한 가공 작업을 완료할 수 있습니다.

3. 기능 통합

복합 공작기계의 의미는 하나의 공작기계에서 거친 것부터 완제품까지 다양한 요소를 실현하거나 완성하는 것을 말합니다. 구조적 특성에 따라 공정 복합형과 공정 복합형의 두 가지로 나눌 수 있습니다. 가공 센터는 회전, 밀링, 드릴링, 호빙, 연삭, 레이저 열처리 등 다양한 공정을 완료할 수 있으며 복잡한 부품의 모든 가공을 완료할 수 있습니다. 현대적인 가공 요구 사항이 지속적으로 개선됨에 따라 많은 수의 다축 연결 수치 제어 공작기계가

4. 지능형 제어

인공 지능 기술의 발달로 제조 생산 유연성과 제조 자동화의 개발 요구를 충족하기 위해 수치 제어 기계 도구의 지능이 지속적으로 향상되고 있습니다. 특히 다음과 같은 측면에 반영됩니다.

A. 적응형 제어 기술을 처리합니다.

B. 지능형 최적화 및 처리 매개 변수 선택

C. 지능형 고장 자가 진단 및 자가 수리 기술

D. 지능형 고장 재생 및 고장 시뮬레이션 기술

E. 지능형 AC 서보 드라이브 장치;

F. 지능형 4M 수치 제어 시스템: 제조 공정에서 측정, 모델링, 가공 및 기계 작동이 하나의 시스템으로 통합됩니다.

5. 개방형 시스템

미래 기술에 개방: 소프트웨어 및 하드웨어 인터페이스는 모두 허용되는 표준 프로토콜을 준수하므로 새로운 세대의 범용 소프트웨어 및 하드웨어와 채택, 흡수 및 호환될 수 있습니다.

B. 사용자의 특정 요구 사항에 개방: 제품 업데이트, 기능 확장, 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족할 수 있는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 제품 조합 제공.

C. 수치 제어 표준 설정: 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 표준화된 프로그래밍 언어로 운영 효율성과 직접 관련된 노동 소비를 줄입니다.

6. 병렬 연결 구동

다중 좌표 연결 수치 제어 처리, 조립 및 측정의 여러 기능을 실현할 수 있으며 복잡한 특수 부품의 처리를 더 잘 충족할 수 있습니다. 병렬 공작기계는 "수치 제어 기술 발명 이후 공작기계 산업에서 가장 의미 있는 발전" 및 "21세기 신세대 수치 제어 처리 장비"로 간주됩니다.

7. 극한(대형 및 소형화)

국방, 항공, 항공 우주 산업의 발전과 에너지와 같은 기초 산업 장비의 대규모 개발은 대규모 및 고성능 수치 제어 공작기계의 지원이 필요합니다. 초정밀 가공 기술과 마이크로 나노 기술은 21세기 전략 기술이며, 마이크로 사이즈 및 마이크로 나노 가공 정확도에 적응할 수 있는 새로운 제조 공정 및 장비가 개발되어야 합니다.

8. 정보 교환의 네트워킹

네트워크 자원의 공유를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 수치 제어 기계 도구의 원격 모니터링, 제어, 원격 진단 및 유지 보수도 실현할 수 있습니다.

9. 녹색 가공

최근에는 건식 절삭 및 반건조 절삭을 위한 에너지 절약 및 환경 보호를 위해 냉각수가 필요하지 않거나 적게 사용되는 공작기계가 등장하고 있으며, 녹색 제조의 추세로 인해 다양한 에너지 절약 및 환경 친화적인 공작기계 개발이 가속화되고 있습니다.

10. 멀티미디어 기술의 응용

멀티미디어 기술은 컴퓨터, 사운드 이미지 및 통신 기술을 통합하여 컴퓨터가 사운드, 텍스트, 이미지 및 비디오 정보를 포괄적으로 처리할 수 있도록 합니다. 정보처리에 통합되고 지능화될 수 있으며 실시간 모니터링, 시스템 및 생산 현장 장비의 고장 진단, 생산 공정 파라미터 모니터링 등에 적용되어 응용 가치가 큽니다.