2.1 NC시스템의 구성
NC의 구성은 크게 하드웨어(Hard-ware)부분과 소프트웨어(Soft-ware) 부분으로 구성되어 있다. 하드웨어 부분은 공작기계 본체와 제어장치, 주변장치 등의 구성부품을 말하며 일반적으로 본체의 서보기구, 검출기구, 제어용 컴퓨터, 인터페이스 회로 등이 해당된다.소프트웨어 부분은 NC공작기계를 운전하기 위하여 필요로 하는 NCData의 작성에 관한 모든 사항을 포함하며 일반적으로 프로그래밍 기술과자동프로그래밍의 컴퓨터 시스템을 말한다. 즉 소프트웨어란 부품의 가공면을 NC 장치가 이해할 수 있는 내용으로 변화시킨 것을 말하며 보통 NC테이프, 플로피디스크(FD), 단말장치 (MDI), DNC 및 LAN을 통하여 NC시스템으로 전송된다.
전체적인 NC시스템의 구성
(1) 부품도면 : 설계된 도면이 기계가공을 하기 위하여 수정된 부품도면을말한다.
(2) 가공계획 : 부품도면을 바탕으로 다음과 같이 가공계획을 세우게 된다.
① NC로 가공하는 범위와 사용해야 할 NC기계의 선정
② 가공물의 고정방법 및 필요한 치공구의 선정 (JIG & Fixture)
③ 가공순서
④ 사용 공구의 선정
(3) 프로그래밍(Part programming): 부품도면으로부터 NC용어를 사용하여 NC Data 를 작성하는 방법으로
다음과 같이 나눈다.
① 수동프로그래밍
② 자동프로그래밍
(4) NC Data:NC Data에는 공구의 경로, 이송속도, 기타 보조기능 등이 코드화 되어 저장된다.
(5) 컨트롤러(Controller):NC Data에 저장된 정보를 펄스화 시켜 서보기구에 전달하여 여러 가지 제어를 한다.
① 인터페이스(Interface)회로 : 입력되는 NC Data 정보를 마이크로 컴퓨터에 전달하고, 한편으로는 마이크로 컴퓨터에서 정보를 받아서 서보기구에 펄스화하여 정보를 보내주는 장치, 즉 일종의 매개 역할을 하는 전기적인 회로이다.
② 마이크로컴퓨터 : 인터페이스 회로를 경유하여 입력된 정보를 번역, 연산 및 소프트웨어를 입력하는 장치
(6) 서보기구와 서보모터 : 마이크로 (Micro) 컴퓨터에서 번역 연산된 정보는 다시 인터페이스 회로를 거쳐서 펄스화 되고, 이 펄스화된 정보는 서보기구에 전달되어 서보모터를 작동시킨다. 서보모터는 펄스의 지령으로 각각에 대응하는 회전운동을 한다.
(7) 볼스크루(Ballscrew) : 볼스크루는 서보모터에 연결되어 있어 서보모터의 회전운동을 받아 NC공작기계의 테이블을 직선운동 시키는 일종의 나사이다. NC공작기계에서는 높은 정밀도가 요구되는데 보통의 스크루(Screw)와 너트(Nut)는 면과 면의 접촉으로 이루어지기 때문에 마찰이 커지고 회전할 때 큰 힘이 필요하다. 따라서 부하에 따른 마찰열에 의해 열팽창이 커지므로 정밀도가 떨어진다. 이러한 단점을 해소하기 위하여 개발된 볼스크루는 마찰이 적고, 너트를 조정함으로써 백래시 (Back lash)를 거의 0에 가깝도록 할 수 있다.
(8) 리졸버(Resolver) : 리졸버는 NC공작기계의 움직임을 전기적인 신호로 표시하는 일종의 회전 피드백 (Feed back) 장치이다.
2.2 CNC
CNC(Computerized Numerical Control) 컴퓨터가 내장된 수치제어란 의미로 컴퓨터를 내장함으로써 기능은 대폭 향상되었으나, 초기에는 가격이 비싼 관계로 실용화에 어려움이 있었다. 그러나 마이크로프로세서(Microprocessor)의 발전에 힘입어 RAM(Random Access Memory)과 ROM(Read Only Memory)의 대량생산으로 급격한 발전을 이루게 되었다.
소프트 가변형의 경우 ROM 대신에 코어 메모리, 혹은 RAM이라는Memory가 접속되어 있다. 마이크로프로세서는 버스(Bus)라고 불리는 복수개의 전선에 접속되어 있다. 테이프리더, 스위치, 램프, 서보(Servo) 등 모든 요소가 이 버스의 중계로 마이크로프로세서에 연결된다. 모든 요소의 현재의 상태를 프로세서에서 감지한다. 또, 지령을 내어서 전체로서의 NC동작을 행할 수 있게 구성되어 있다.
① 공작기계제어
② 가공과정 보정
③ 진보된 프로그래밍과 작업가능
④ 자기진단기능
또한, CNC시스템은 기존의 NC시스템에 비해 장점은 다음과 같다.
① CNC공작기계에서 작업을 수행하고 있는 중에도 일부 프로그램의 수정이 가능하다.
② 인치 단위로 준비된 Data를 미리 단위로 자동 변환할 수 있다.
③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(Macro) 형태로 컴퓨터 기억장치에 저장하여 필요할 경우 불러 사용할 수 있다.
④ 기존의 NC시스템에 비하여 유연성이 높아 새로운 제어기능을 쉽게 추가할 수 있다.
⑤ 전체 생산 시스템 CNC는 컴퓨터와 생산공장과의 상호 연결이 쉽다.
⑥ 고장 발생시 자기진단을 할 수 있으며, 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다.
2.3 DNC
DNC란 직접 수치제어 (Direct Numerical Control) 또는 분배 수치제어(Distributed Numerical Control)의 약어로써 NC데이터를 컴퓨터의 기억장치에 기억시켜 놓고, 통신선을 이용하여 1대의 컴퓨터에서 여러 대의 CNC공작기계를 제어하며 각각의 공작기계를 한 군으로 모아 생산성 향상을 목적으로 하는 생산시스템이다.
DNC의 목적은 NC공작기계의 작업성, 생산성을 향상시킴과 동시에 그것을 조합하여 NC공작기계 군으로 하여 그 운영을 제어, 관리하는 데 있다.
이와 같은 의미에서 DNC를 군관리 시스템이라고도 한다.
DNC시스템의 장점은 다음과 같다.
① CNC공작기계 제어장치의 기억용량이 부족해 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 제품을 쉽게 가공할 수 있고, 주변장치를 동시에 제어하여 통합된 자동가공 시스템을 구성할 수 있다.
② 유연성과 높은 계산 능력을 가진다.
③ CNC프로그램을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다.
④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고, 일괄 처리하여 공장 자동화의 기반이 된다.