CNC 기계란 무엇입니까?

CNC 기계의 역사
미시건주 트래버스 시티에 있는 Parsons Corporation의 John T. Parsons(1913-2007)는 현대 CNC 기계의 선구자이자 수치 제어의 선구자로 간주됩니다.존 파슨스는 그의 업적으로 2차 산업혁명의 아버지로 불린다.그는 복잡한 헬리콥터 블레이드를 제조해야 했고 제조의 미래는 기계를 컴퓨터에 연결하는 것이라는 사실을 금방 깨달았습니다.오늘날 CNC로 제조된 부품은 거의 모든 산업 분야에서 찾아볼 수 있습니다.CNC 기계 덕분에 우리는 산업화되지 않은 세계에서 가능한 것보다 더 저렴한 제품, 더 강력한 국방, 더 높은 생활 수준을 누릴 수 있습니다.이 기사에서는 CNC 기계의 기원, 다양한 유형의 CNC 기계, CNC 기계 프로그램 및 CNC 기계 공장의 일반적인 관행을 살펴보겠습니다.

기계가 컴퓨터를 만나다
1946년에 "컴퓨터"라는 단어는 펀치 카드로 작동되는 계산 기계를 의미했습니다.Parsons Corporation은 이전에 프로펠러를 하나만 만들었음에도 불구하고 John Parsons는 Sikorsky Helicopter가 프로펠러 조립 및 제조를 위한 매우 정확한 템플릿을 생산할 수 있다고 확신했습니다.그는 헬리콥터 로터 블레이드의 점을 계산하기 위해 펀치 카드 컴퓨터 방법을 발명했습니다.그런 다음 작업자에게 신시내티 밀링 머신의 해당 지점으로 휠을 돌리도록 했습니다.그는 이 새로운 프로세스의 이름을 놓고 콘테스트를 열고 "Numerical Control"(NC)을 만든 사람에게 50달러를 기부했습니다.

1958년에 그는 컴퓨터를 기계에 연결하는 특허를 출원했습니다.그의 특허 신청은 그가 시작한 개념을 연구하고 있던 MIT보다 3개월 먼저 도착했습니다.MIT는 그의 개념을 사용하여 원래 장비와 Mr. Parsons의 라이센스 보유자(Bendix)를 IBM, Fujitusu 및 GE 등에 하위 라이센스를 부여했습니다.NC 개념은 따라잡는 데 시간이 걸렸습니다.파슨스 씨에 따르면, 아이디어를 파는 사람들은 제조하는 사람들이 아니라 컴퓨터 사람들이었습니다.그러나 1970년대 초 미군 자체가 NC 컴퓨터를 제작해 수많은 제조사에 임대해 대중화했다.CNC 컨트롤러는 컴퓨터와 병행하여 발전하여 제조 공정, 특히 가공에 대한 생산성과 자동화가 점점 더 향상되었습니다.

CNC 가공이란 무엇입니까?
CNC 기계는 전 세계적으로 거의 모든 산업 분야의 부품을 만들고 있습니다.그들은 플라스틱, 금속, 알루미늄, 목재 및 기타 여러 단단한 재료로 물건을 만듭니다."CNC"라는 단어는 Computer Numerical Control의 약자이지만 오늘날에는 모두 CNC라고 부릅니다.그렇다면 CNC 기계를 어떻게 정의합니까?모든 자동화 모션 제어 기계에는 명령 기능, 드라이브/모션 시스템, 피드백 시스템이라는 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다.CNC 가공은 컴퓨터 구동 공작 기계를 사용하여 고체 재료로 다른 모양의 부품을 생산하는 프로세스입니다.

CNC는 일반적으로 SolidWorks나 MasterCAM과 같은 CAM(Computer Aided Manufacturing) 또는 CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어에서 작성된 디지털 지침에 따라 달라집니다.소프트웨어는 CNC 기계의 컨트롤러가 읽을 수 있는 G 코드를 작성합니다.컨트롤러의 컴퓨터 프로그램은 설계를 해석하고 절삭 공구 및/또는 공작물을 여러 축으로 이동하여 공작물에서 원하는 모양을 절단합니다.자동화된 절단 프로세스는 오래된 장비의 레버와 기어를 사용하여 수행되는 도구 및 작업물을 수동으로 이동하는 것보다 훨씬 빠르고 정확합니다.현대의 CNC 기계는 여러 도구를 보유하고 있으며 다양한 유형의 절단 작업을 수행합니다.이동 평면(축)의 수와 기계가 가공 프로세스 중에 자동으로 액세스할 수 있는 도구의 수 및 유형에 따라 CNC가 만들 수 있는 공작물이 얼마나 복잡한지 결정됩니다.

CNC 기계를 사용하는 방법?
CNC 기계 기술자는 CNC 기계의 성능을 최대한 활용하려면 프로그래밍과 금속 가공 기술을 모두 습득해야 합니다.기술 무역 학교와 견습 프로그램은 종종 학생들에게 금속 절단 방법에 대한 느낌을 주기 위해 수동 선반을 시작하게 합니다.기계공은 세 가지 차원을 모두 구상할 수 있어야 합니다.오늘날 소프트웨어를 사용하면 복잡한 부품을 만드는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다. 부품 모양을 가상으로 그린 ​​다음 소프트웨어에서 해당 부품을 만들기 위한 도구 경로를 제안할 수 있기 때문입니다.

CNC 가공 공정에서 일반적으로 사용되는 소프트웨어 유형
컴퓨터 이용 도면(CAD)
CAD 소프트웨어는 대부분의 CNC 프로젝트의 출발점입니다.다양한 CAD 소프트웨어 패키지가 있지만 모두 디자인을 만드는 데 사용됩니다.널리 사용되는 CAD 프로그램에는 AutoCAD, SolidWorks 및 Rhino3D가 있습니다.클라우드 기반 CAD 솔루션도 있으며 일부는 다른 것보다 CAM 기능을 제공하거나 CAM 소프트웨어와 더 잘 통합됩니다.

컴퓨터 이용 제조(CAM)
CNC 기계는 CAM 소프트웨어로 만든 프로그램을 사용하는 경우가 많습니다.CAM을 사용하면 기계가 실제 절단을 수행하기 전에 작업 흐름을 구성하고 도구 경로를 설정하며 절단 시뮬레이션을 실행하는 "작업 트리"를 설정할 수 있습니다.CAM 프로그램은 CAD 소프트웨어의 추가 기능으로 작동하며 CNC 도구 및 공작물 이동 부품의 이동 위치를 알려주는 g-코드를 생성하는 경우가 많습니다.CAM 소프트웨어의 마법사를 사용하면 CNC 기계 프로그래밍이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다.널리 사용되는 CAM 소프트웨어에는 Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks 및 Solidcam이 포함됩니다.2015년 보고서에 따르면 Mastercam과 Edgecam은 고급 CAM 시장 점유율의 거의 50%를 차지합니다.

분산 숫자 컨트롤이란 무엇입니까?
분산 수치 제어(DNC)가 된 직접 수치 제어
직접 수치 제어는 NC 프로그램과 기계 매개변수를 관리하는 데 사용되었습니다.이를 통해 프로그램은 네트워크를 통해 중앙 컴퓨터에서 MCU(기계 제어 장치)로 알려진 온보드 컴퓨터로 이동할 수 있습니다.원래는 "직접 수치 제어(Direct Numeric Control)"라고 불렸으며 종이 테이프가 필요하지 않았지만 컴퓨터가 다운되자 모든 시스템이 다운되었습니다.

분산 수치 제어(Distributed Numerical Control)는 컴퓨터 네트워크를 사용하여 CNC에 프로그램을 공급하여 여러 기계의 작동을 조정합니다.CNC 메모리에는 프로그램이 저장되어 있으며 작업자는 프로그램을 수집, 편집 및 반환할 수 있습니다.

최신 DNC 프로그램은 다음을 수행할 수 있습니다.
● 편집 – 다른 NC 프로그램을 편집하는 동안 하나의 NC 프로그램을 실행할 수 있습니다.
● 비교 – 원본 프로그램과 편집된 NC 프로그램을 나란히 비교하고 편집 내용을 확인합니다.
● 재시작 – 공구가 파손되면 프로그램을 중지하고 중단된 부분부터 다시 시작할 수 있습니다.
● 작업 추적 – 운영자는 작업을 기록하고 설정 및 실행 시간 등을 추적할 수 있습니다.
● 도면 표시 – 도구, 고정 장치 및 마감 부품의 사진, CAD 도면을 표시합니다.
● 고급 화면 인터페이스 - 원터치 가공.
● 고급 데이터베이스 관리 - 쉽게 검색할 수 있는 위치에 데이터를 구성하고 유지합니다.

제조 데이터 수집(MDC)
MDC 소프트웨어에는 DNC 소프트웨어의 모든 기능과 함께 추가 데이터를 수집하고 이를 전체 장비 효율성(OEE)에 대해 분석할 수 있습니다.전체 장비 효율성은 다음에 따라 달라집니다. 품질 - 생산된 모든 제품 중 품질 표준을 충족하는 제품의 수 가용성 - 지정된 장비가 작동하거나 부품을 생산하는 계획된 시간의 비율 성능 - 계획된 또는 이상적인 작동과 비교한 실제 작동 속도 장비의 비율.

OEE = 품질 x 가용성 x 성능
OEE는 많은 기계 공장의 핵심 성과 지표(KPI)입니다.

기계 모니터링 솔루션
기계 모니터링 소프트웨어는 DNC 또는 MDC 소프트웨어에 내장되거나 별도로 구입할 수 있습니다.기계 모니터링 솔루션을 사용하면 설정, 런타임 및 가동 중지 시간과 같은 기계 데이터가 자동으로 수집되고 이유 코드와 같은 인간 데이터와 결합되어 작업 실행 방식에 대한 기록 및 실시간 이해를 제공합니다.최신 CNC 기계는 최대 200가지 유형의 데이터를 수집하며 기계 모니터링 소프트웨어는 해당 데이터를 작업 현장에서 최상층에 이르기까지 모든 사람에게 유용하게 만들 수 있습니다.Memex와 같은 회사는 모든 종류의 CNC 기계에서 데이터를 가져와 의미 있는 차트와 그래프로 표시할 수 있는 표준화된 데이터베이스 형식에 입력하는 소프트웨어(Tempus)를 제공합니다.미국에서 기반을 잡은 대부분의 기계 모니터링 솔루션에서 사용되는 데이터 표준을 MTConnect라고 합니다.오늘날 많은 새로운 CNC 공작 기계에는 이 형식의 데이터를 제공하는 장치가 장착되어 있습니다.구형 기계는 여전히 어댑터를 통해 귀중한 정보를 제공할 수 있습니다.CNC 기계에 대한 기계 모니터링은 지난 몇 년 사이에 주류가 되었으며, 새로운 소프트웨어 솔루션이 항상 개발되고 있습니다.

CNC 기계의 종류는 무엇입니까?
오늘날에는 수많은 종류의 CNC 기계가 있습니다.CNC 기계는 위에서 설명한 것처럼 컨트롤러에 프로그래밍된 대로 재료를 절단하거나 이동하는 공작 기계입니다.절단 유형은 플라즈마 절단부터 레이저 절단, 밀링, 라우팅, 선반까지 다양합니다.CNC 기계는 조립 라인에서 품목을 집고 이동할 수도 있습니다.

다음은 CNC 기계의 기본 유형입니다.
선반:이 유형의 CNC는 공작물을 회전시키고 절삭 공구를 공작물로 이동시킵니다.기본 선반은 2축이지만 절단의 복잡성을 높이기 위해 더 많은 축을 추가할 수 있습니다.재료는 스핀들에서 회전하고 원하는 모양을 만드는 연삭 또는 조각 도구에 대해 눌러집니다.선반은 구, 원뿔 또는 원통과 같은 대칭 물체를 만드는 데 사용됩니다.많은 CNC 기계는 다기능이며 모든 유형의 절단을 결합합니다.

라우터:CNC 라우터는 일반적으로 목재, 금속, 시트 및 플라스틱의 큰 치수를 절단하는 데 사용됩니다.표준 라우터는 3축 좌표에서 작동하므로 3차원으로 절단할 수 있습니다.그러나 프로토타입 모델과 복잡한 형상을 위한 4,5 및 6축 기계를 구입할 수도 있습니다.

갈기:수동 밀링 머신은 핸드휠과 리드 스크류를 사용하여 절삭 공구를 공작물에 연결합니다.CNC 밀에서 CNC는 고정밀 볼 스크류를 프로그래밍된 정확한 좌표로 대신 이동합니다.밀링 CNC 기계는 다양한 크기와 유형으로 제공되며 여러 축에서 실행될 수 있습니다.

플라즈마 절단기:CNC 플라즈마 절단기는 강력한 레이저를 사용하여 절단합니다.대부분의 플라즈마 절단기는 시트나 판에서 프로그래밍된 모양을 절단합니다.

3D 프린터:3D 프린터는 이 프로그램을 사용하여 원하는 모양을 만들기 위해 작은 조각의 재료를 놓을 위치를 알려줍니다.3D 부품은 레이저를 사용하여 층별로 제작되어 층이 성장함에 따라 액체 또는 전력을 응고시킵니다.

픽 앤 플레이스 기계:CNC "픽 앤 플레이스" 기계는 CNC 라우터와 유사하게 작동하지만 재료를 절단하는 대신 진공을 사용하여 부품을 집어 원하는 위치로 이동하고 내려놓는 작은 노즐이 많이 있습니다.이는 테이블, 컴퓨터 마더보드 및 기타 전기 어셈블리를 만드는 데 사용됩니다.

CNC 기계는 많은 일을 할 수 있습니다.오늘날 컴퓨터 기술은 상상할 수 있는 정도의 기계에 적용할 수 있습니다.CNC는 원하는 결과를 얻기 위해 기계 부품을 이동하는 데 필요한 휴먼 인터페이스를 대체합니다.오늘날의 CNC는 강철 블록과 같은 원자재로 시작하여 정확한 공차와 놀라운 반복성을 갖춘 매우 복잡한 부품을 만들 수 있습니다.

종합: CNC 기계 공장에서 부품을 만드는 방법
CNC 작동에는 컴퓨터(컨트롤러)와 물리적 설정이 모두 포함됩니다.일반적인 기계 공장 프로세스는 다음과 같습니다.

설계 엔지니어가 CAD 프로그램에서 설계를 생성하고 이를 CNC 프로그래머에게 보냅니다.프로그래머는 CAM 프로그램에서 파일을 열어 필요한 도구를 결정하고 CNC용 NC 프로그램을 생성합니다.그 또는 그녀는 NC 프로그램을 CNC 기계로 보내고 올바른 툴링 설정 목록을 작업자에게 제공합니다.설정 작업자는 지시에 따라 도구를 로드하고 원자재(또는 공작물)를 로드합니다.그런 다음 샘플 조각을 실행하고 품질 보증 도구로 측정하여 CNC 기계가 사양에 따라 부품을 만들고 있는지 확인합니다.일반적으로 설정 운영자는 모든 치수를 확인하고 설정을 승인하는 품질 부서에 첫 번째 기사를 제공합니다.CNC 기계 또는 관련 기계에는 원하는 수의 부품을 만들기에 충분한 원자재가 로드되며, 기계 운영자는 기계가 계속 작동하여 사양에 맞는 부품을 만드는지 확인하기 위해 대기합니다.그리고 원료도 있어요.작업에 따라 작업자 없이 CNC 기계를 "소등"으로 작동하는 것이 가능한 경우가 많습니다.완성된 부품은 자동으로 지정된 영역으로 이동됩니다.

오늘날의 제조업체는 충분한 시간, 자원 및 상상력이 주어지면 거의 모든 프로세스를 자동화할 수 있습니다.원자재는 기계에 들어가고 완성된 부품은 바로 사용할 수 있도록 포장되어 나올 수 있습니다.제조업체는 빠르고 정확하며 비용 효율적으로 제품을 만들기 위해 광범위한 CNC 기계를 사용합니다.