CNC선반의 프로그래밍에 대하여 설명한다. 대화형 NC, 자동프로그래밍인 CAD/CAM의 발전에 따라 프로그래밍의 간소화 혹은 자동화를 추구하고 있다. 그러나 프로그래밍의 기본이 되는 것은 역시 수동 프로그래밍이고, 수동 프로그래밍을 이해하게 되면 일반적인 프로그래밍은 거의 해결할 수 있게 된다. 프로그램을 작성하고자 할 때에는 우선, 다음과 같
은 점을 고려하여야 한다.
① 사용할 NC공작기계의 종류나 사양에 대하여 충분히 알아야 한다.
② 준비기능, 보조기능, 주축기능, 이송기능, 공구기능 등의 프로그램상의지령방식을 충분히 알아야 한다.
6.1 프로그램의 구성
1. 좌표어
좌표어는 공구의 이동을 지령하는데 사용하는 언어로서 이동할 축의 주소(Address)와 이동방향 및 이동량을 지령하는 수치로 되어 있으며 수치는 절대지령과 증분지령방식이 있다.
2. 제어축
제어축 수는 X, Z축의 동시 2축 제어이다. 주축중심에 직교하는 방향(공구대가 전후로 이동하는 방향)을 X축으로, 주축방향(왕복대가 좌우로 이동하는 방향)을 Z축으로 한다.
3. 어드레스
CNC선반의 프로그램 작성에 사용되는 어드레스의 기능은 절대 좌표값 지령은 좌표값 X, Z를 사용하고 증분 좌표값 지령은 U, W는 사용한다. 또 X, U는 일반적으로 직경지령 방식을 취하지만, 실제 공구는 지령된 값의 1/2 만큼 이동한다. 그러나 원호를 가공할 때 사용하는 좌표값 R, I, K는 공구의 이송량인 반경치를 사용한다.
4. 절대방식과 증분방식 프로그래밍
절대방식(absolute)은 이동하고자 하는 점이 전부 프로그램 원점으로부터 설정된 좌표계의 좌표값으로 표시한 것이고, 증분방식(Incremental)은 앞 지령절의 종점이 다음 지령절의 시작점이 되어서 이동하고자 하는 종점까지의 거리를 지령하는 것이다. 그리고 절대방식과 증분방식을 한 블록 내에서 혼합하여 사용할 수 있는데 이를 혼합방식이라 한다.
프로그램 작성시 일반적으로 절대방식 지령(X, Z값 지령)이 쉬우나 도면이 복잡한 경우 또는 R가공이나 모따기에 있어서 증분좌표 지령(U, W값 지령)이 쉬운 것을 알 수 있다.
6.2 프로그램 원점
프로그래밍을 할 경우 프로그램 원점이 미리 결정되어야 하며, 일반적으로 다음 그림과 같이 Z축 선상의 X축과 만나는 임의의 한 점을 프로그램 원점으로 설정하는 경우가 대부분이다. 그러나 일반적으로 프로그램 원점은좌측 끝단이나 우측 끝단에 설정하는데 우측 끝단에 프로그램 원점을 설정하는 것이 실제로 프로그램 작성이 쉽다. 그림 6. 2는 프로그램의 원점 설정 예를 나타내었다.
6.3 좌표계 설정
좌표계 설정이란 프로그래밍 할 경우 도면 또는 제품의 기준점을 정해주는 좌표계를 우선 결정해야 한다. 프로그램 실행과 함께 공구의 시작점과프로그램 원점과의 관계를 NC 장치에 입력해야 되는데 이를 좌표계 설정이라 하며 G50으로 지령한다. 좌표계가 설정되면 시작점의 공구위치와 공작물 좌표계가 선정되기 때문에 가공을 시작할 때 공구는 좌표계가 설정된 지점에 있어야 하며, 또한 공구교환도 대부분 이 지점에서 이루어지기 때문에 이 지점을 시작점 (Start point)이라고도 한다.
6.4 주축기능(S기능)
CNC선반에서 절삭속도는 공구재료, 피삭재의 기계적 성질, 윤활유의 종류 및 사용유무, 기타 절삭조건 등에 따라 다르다. 절삭속도는 공작물이 공구 끝을 단위시간에 이동하는 길이로 나타내며, 공구와 공작물 사이의 상대속도이므로 일정한 절삭속도는 주축의 회전수를 조절함으로써 가능하다.
1. 주축속도 일정제어(G96)
G96에서 S로 지령한 수치는 절삭속도를 의미한다. 단면이나 테이퍼(Taper) 절삭에서는 공작물의 직경이 변함에 따라 절삭속도도 달라지므로, 가공면의 표면 거칠기도 나빠진다. 따라서 공작물의 직경에 따라 달라지는 주축속도를 일정하게 유지시켜 주는 기능이 주축속도 일정제어이며 CNC장치는 S로 지정한 절삭속도가 유지될 수 있도록 주축의 회전수를 계산하여
연속적으로 제어한다.
[예] C96 S130 ; 절삭속도(V)가 130m/min가 되도록 공작물의 직경에 따라 주축의 회전수가 변한다.
2. 주축 회전수 일정제어(G97)
G97 에서 S로 지령한 수치는 주축 회전수를 의미한다. 따라서 주축은 공작물의 직경에 관계없이 항상 일정한 회전수로 회전한다. 또한 G97 은 주축 속도 일정제어 (G96)의 취소기능을 가지며 드릴작업, 나사작업 등의 공작물지름의 변화가 심하지 않는 공작물을 가공할 때 사용한다.
[예] G97 S600 ; 주축은 600rpm으로 회전한다.
3. 주축 최고 회전수 설정(G50)
G50에서 S로 지령한 수치는 최고 회전수를 의미한다. 좌표계 설정에서최고 회전수를 지령하게 되면 전체 프로그램 중에서 주축의 회전수는 최고 회전수를 넘지 않게 지령된다. 즉, G96에서 공작물의 직경에 따라 G50의 최고 회전수보다 높은 회전수가 지령되더라도 주축 회전수는 G50의 최고 회전수로 바뀌게 된다.
6.5 공구기능(T기능)
공구기능은 공구의 선택과 공구보정을 하는 기능으로 어드레스 T로 나타내며 기능이라고도 한다. 공구기능은 T에 연속되는 4자리 숫자로 지령하는데, 그 의미는 다음과 같다.
[예]
G50 X200.0 Z200.0 S1100 T0100 M42;(1번공구 선택, 1번공구보정 취소)
G96 S130 M03
G00 X120.0 Z20.0 T0101 ; (1번공구 선택, 1번 공구보정)
~~
G00 X200.0 Z200.0 T0100; (1번 공구의 공구보정을 취소)
6.6 이송기능(F기능)
1. 급속이송(Rapid traverse rate)
급속이송은 비절삭 구간에서 빠른 속도로 공구의 현재 위치에서 지령된위치 (X, Z) 또는 떨어진 거리 (U. W)까지 각 축이 독립적으로 급속이송 속도로 움직인다. 급속이송 속도는 제작회사 마다 다르며, 제작회사에서 출하전에 파라미터 값으로 미리 입력하는 것이 일반적이다. 2축이 동시에 지령된 경우 이송시작은 동시에 하지만 공구의 이동경로는 똑바른 직선이 아니며, 서로 다른 시간에 각 축의 끝점에 도달한다.
2. 절삭이송(Feed rate)
공구를 어느 정도의 속도로 공작물에 대하여 이송시켜주는 기능을 말하며, 어드레스 F 다음에 수치로서 지렁한다. 지령방법은 분당 이송(G98)과 회전당 이송(G99) 의 두 가지로 지령할 수 있는데 CNC선반에서는 전원 투입시는 G99의 1회전당 이송량이고 1분간의 이송량은 G98를 이용해서 별도로 지령 해야 한다.
[예]
G98 F100.0 ; 매분당 100mm의 이송
G99 F0.8; 주축 1회전당 0.8mm의 이송
F0.1; 주축 1회전당 0.1mm의 이송
3. 나사의 리드(Lead of thread)
나사절삭에 있어서 나사의 리드는 어드레스 F 또는 다음의 수치로 지령하며 나사절삭 지령(G32, G76, G92 등)과 함께 사용한다. F는 일반나사의 기공에 사용하고 E는 인치 나사를 mm로 환산하여 누적오차 없이 가공을 할 때 사용한다.
6.7 보조기능(M기능)
보조기능은 어드레스 M에 연속되는 두 자리 숫자에 의해 ON/OFF의 기능으로 한 블록에 오직 한 개의 보조기능만 사용할 수 있고, 두 개 이상 지령하면 뒤에 지령한 보조기능이 유효하다.