EdgeCAM을 이용한 중대형EdgeCAM을 이용한 중대형선박용 엔진 부품 가공 사례

2010. 4. 16

㈜엠에스이에스아이

IndexIndex

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

사례.2 – 선박 엔진 피스톤 라이너 가공

사례.3 – 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발

: 황삭 가공용 전용기

: 정삭 가공용 복합기

: 연삭 가공기

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 개요

개발 기간 : 2006년 5월 ~ 12월(6개월)

개발 개요 :

복합가공기 Machine 정의

밀링, 드릴링 오퍼레이션 및 Post Processor 구축밀링, 릴링 퍼레이션 및 구축

선반, 턴밀링 오퍼레이션 및 Post Processor 구축

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발개발 필요성개발 필요성

CNCCNC프로그램프로그램 작성을작성을 위한위한 CAM CAM 도입도입

복합 가공기복합 가공기 UG CAM UG CAM 환경환경UG CAM UG CAM 환경환경

(1) 4.5(1) 4.5축축 이용한이용한 복합가공복합가공: : 선반선반,,밀링밀링,,드릴링드릴링,,턴밀링턴밀링

(2)(2)공구에공구에 따른따른 좌표계좌표계 변환변환CAM CAM 환경구축환경구축 제한제한

--. 3. 3축축 이하이하 범용장비범용장비 중점중점 개발개발(2)(2)공구에공구에 따른따른 좌표계좌표계 변환변환=>=>검증검증 시간시간 과다과다 ((드라이런드라이런))

. 3. 3축축 이하이하 범용장비범용장비 중점중점 개발개발

현재현재 UG CAMUG CAM으로는으로는 복합가공기의복합가공기의 특수환경을특수환경을 충족할충족할 수수 없음없음현재현재 UG CAMUG CAM으로는으로는 복합가공기의복합가공기의 특수환경을특수환경을 충족할충족할 수수 없음없음

복합가공기복합가공기 적합한적합한 CAMCAM 개발개발 필요필요복합가공기복합가공기 적합한적합한 CAM CAM 개발개발 필요필요

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

가공기 좌표계

밀링, 드릴 공구 호출시

TLCH1(“M100”,0)

Y1축

.

.

M100이라는 이름의

밀링공구를 호출하면밀링공구를 호출하면

자동으로 밀링 좌표계

설정됨

Z1축

C1축B1축

X1축

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

Y1축

가공기 좌표계

TLCH1(“T09”,0)

.

.

T09이라는 이름의

선반공구를 호출하면

자동으로 선반 좌표계C1축 로 설정됨X1축C1축

B1축

Z1축

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

TLCH1(“T09”,-45)

가공기 좌표계

.

.

T09이라는 이름의

선반 의 축을선반공구의 B축을

-45로 회전시킴

⇒ 선반 공구사용수를

줄일수 있음줄일수 있음

B1축 0도 B1축 -45도

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

TLCH1(“T09”,0,180)

가공기 좌표계

.

.

T09이라는 이름의

선반 공구의 스핀들 오선반 공구의 스핀들 오

리엔테이션을 180도로

회전시킴

⇒ 선반 공구사용수를⇒ 선반 공구사용수를

줄일수 있음

스핀들 오리엔테이션

0도

스핀들 오리엔테이션

180도

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

밀링

웨브 밀링웨브 밀링

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

드릴링

1 DRILL : 드릴 리밍 보링 싸이클

주요 드릴링 싸이클

1. DRILL : 드릴, 리밍,보링 싸이클

2. DRBREAK : 칩 절단 싸이클

3. DRDEEP : 심공 드릴 싸이클

4. DRTAP : 탭핑 싸이클

5 DRTURN : 내경 보링싸이클5. DRTURN : 내경 보링싸이클

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

선반 사이클

1 절대 좌표 이동

주요 선반 이동 방법

1. 절대 좌표 이동

2. 상대 좌표 이동

3. 한축에 법선 방향 이동

4. 두축에 법선 방향 이동

5. LINE,ARC를 따르는 이동,

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

턴밀링주요 턴밀링 방법

1. 웨브 측면 턴밀링

2 웨브 TOP부 턴밀링2. 웨브 TOP부 턴밀링

3. 웨브 테이퍼 턴밀링

4. 웨브 안쪽면 턴밀링

5. 핀 턴밀링

6 저널 턴밀링6. 저널 턴밀링

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

턴밀링

1. 웨브 측면 턴밀링 2. 웨브 TOP부 턴밀링

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

턴밀링

3. 웨브 테이퍼 턴밀링 4. 웨브 안쪽면 턴밀링웨 테이퍼 턴밀링

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

턴밀링

5. 핀 턴밀링 6. 저널 턴밀링핀 턴밀링 6. 저널 턴밀링

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발개발 내용

턴밀링 : Y축 옵셋값(Wiper 인서트)턴밀링 : Y축 옵셋값(Wiper 인서트)

Y 옵셋값

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발개발 내용

턴밀링 : Y축 옵셋값(일반커터)

0커터 폭1.

턴밀링 : Y축 옵셋값(일반커터)

0

커터 폭

1.

0커터 폭Y 옵셋2.

커터 폭

0커터 폭Y 옵셋3.

커터 폭

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

Cusp height optimization in

turn milling when using round

inserts

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용Optimized Y-offset (Ew) in different working engagements (ae)

60 5

(Dc 68, Dw 63, ap 1)

Cusp Graph50

4

4.5

Y-offset, Ew

Cusp

40

3

3.5

30

Ew (%

of D

c)2

2.5

Cus

p (m

m)

10

20

1

1.5

0

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100

0.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

ae (% of Dc)

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

여유폭 이용하면

턴밀링 : Y축 옵셋값(일반커터)

여유폭 이용하면

Y OFFSET 횟수를

10~50% 줄일수 있

음

가공폭 가공폭여유폭가공폭 가공폭여유폭

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

개발 내용

턴밀링 : Y축 옵셋값 생성프로그램

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발

주요 기능

개발 내용

주요 기능

주요 보조 기능

1. 방진구 이동

2 방진구 클램프/언클램프2. 방진구 클램프/언클램프

3. 프로빙

4. 프로그램 주석 삽입

5. DOOR 열림

6 기타6. 기타

사례.1 - 선박 크랭크샤프트 복합 가공용 CAM 개발개발 내용개발 내용

CNC 프로그램 생성(Post Processor)

CNC코드 생성

감사감사 합니다합니다..

사례.2 - 선박 엔진 피스트 라이너 가공

개발 내용

-가공 프로세서 확립-가공시간 단축-고속가공 경로 생성속가-최적의 Toolpath 생성-소재상태에 따른 이상적인 경로 생성

사례.2 - 선박 엔진 피스트 라이너 가공

개발 효과

가공오류 방지

가공시간 단축(40%)

최적의 경로에 의한 공구 수명 연장

효율적인 인원 관리

제품의 평준화(일정한 제품 품질)

데이타 베이스 구축

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(저널 비편심)

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(저널-비편심)

커터Y

커터

X 저널◎ 프로그램 코드

저널

소재

N900 G11( PR400 PP11400 PA100 PB30

PS28600 PH0 PV0 )

G11 : 형상 코드, H11 : 절삭 조건 코드

소재N901 H11( EA140 EB80 FA470 FB570

FC570 FD570 FE570 )

N10 ZA350780 M12N10 ZA350780 M12

N11 G11 H11 RA-10000 SA0 M17

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(저널-비편심)

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(핀-편심)

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(핀 편심)

Y커터

Y

X핀

핀◎ 프로그램 코드

소재N902 G13( PR400 PP11400 PA100 PB30

PS28600 PH165 PV0 )

◎ 프로그램 코드G13 : 형상 코드, H13 : 절삭 조건 코드

N903 H13( EA140 EB80 FA470 FB570

FC570 FD570 FE570 )

N10 ZA350780 M12

N11 G13 H13 RA-10000 SA0 M17

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(핀-편심)

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(웨브)

Y커터

X웨브 웨브◎ 프로그램 코드

X웨브 웨브

G16 : 형상 코드, H16 : 절삭 조건 코드

N912 G16( PR400 PP26200 PA30 PB20 PS13800 )

N913 G16( KA13800 IA2235 JA0 QA1 UA2235 )

N914 G16( KB40000 IB14369 JB6477 QB1 UB14369 )

N915 G16( KC15950 IC29145 JC8312 QC1 UC17696

UD11449 )

N916 G16( KD40000 ID20865 JD31105 QD2 UE13934 )

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 가공 방법 분석(웨브)

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 커터의 이해

커터 지름

φ800

φ850

φ1200

기타

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 CAM 개발GFM(황삭 밀링기)용 CAM 개발

- EdgeCAM에서 GFM 모델링의 형상 정보를 추출하여 CNC 프로그램을 자동 생성토록 개발

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 CAM 사용자 인터페이스

- 프로그램 생성 대화 상자에서 추출된 형상 데이터를 이용하여 GFM 프로그램을 자동 생성 시킴

커터 위치

절삭 조건 편집창

각 커터 위치별

CNC 프로그램

코드

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 CAM 사용자 정의GFM(황삭 밀링기)용 CAM 사용자 정의-GFM 프로그램을 자동 생성 시킴과 동시에 사용에 의한 특별한 변수값을 적용가능하도록개발하여 어떠한 경우에라도 소재변경, 공구변경, 가공공정변경에 따른 적용이 가능합니다.

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발: 황삭 가공기

GFM(황삭 밀링기)용 CAM – 생성된 NC 코드

개발 내용

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 시뮬레이션 개발

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 NC프로그램 검증을 위한 개발

특수 NC프로그램 체계 => 검증 시간 과다 (드라이런)

==

중형 크랑크 샤프트 소재 황삭 밀링 가공 가공 후 모습

소재 , 장비 및 가공 동작의 3D 재현으로 직관적 검증체계 마련

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 시뮬레이션 개발

개발 내용

GFM(황삭 밀링기)용 NC프로그램 검증을 위한 개발

특수 NC프로그램 체계 => 검증 시간 과다 (드라이런)

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 시뮬레이션 개발

개발 내용

유형유형 효과효과유형유형 효과효과--..장비장비 드라이런드라이런 시간시간 감소감소

프로그램프로그램 수정으로수정으로 인한인한 장비장비 대기대기 시간시간 감소감소--..프로그램프로그램 수정으로수정으로 인한인한 장비장비 대기대기 시간시간 감소감소

무형무형 효과효과무형무형 효과효과

-- CNCCNC프로그램의프로그램의 신뢰성신뢰성 향상향상

-- 다양한다양한 가공방법의가공방법의 검증을검증을 통한통한 생산성생산성 향상향상 모색모색

초보자초보자 및및 신입사원에신입사원에 대한대한 교육교육 자료로자료로 활용활용-- 초보자초보자 및및 신입사원에신입사원에 대한대한 교육교육 자료로자료로 활용활용

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 시뮬레이션 개발

개발 내용

Machine Configuration

Machine model file Input

각각의 축 정의 및Mosion 설정Mosion 설정

Part Origin & Tool Setting Position 설정

각 축에 대한 Limit 설정

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 시뮬레이션 개발

개발 내용

Controller Emulation

ISO G Code verify 을 위한 Controller E l ti 생성Emulation 생성

ISO Code Motion Parameter 설정

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 시뮬레이션 개발

개발 내용

G Code Verify

Machine Model File &Machine Model File & Controller Emulation 등록

사용 G code 삽입

Tooling 등록

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 시뮬레이션 개발

개발 내용

G Code Verify

Verify 완료 및 오류 확인

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 개요

개발 기간 : 2009년 5월 ~ 12월(7개월)

개발 개요 :

크랭크 샤프트 연삭 가공용 NC 코드 생성 프로그램 개발

편심 및 동심 가공 NC 코드 보정 알고리즘 개발편심 및 동심 가공 정 알 리즘 개발

크랭크 샤프트 연삭용 NC 시뮬레이션 검증

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 필요성

외국산 장비의 국산화에 따른 자체 소프트웨어 개발

• 카라츠, Naxos-Union 등 외국 장비를 대체하기 위한 국내기술을 이용한 장

비 국산화 (㈜한국정밀기계)

• 외국 장비의 경우 자체 기술적 know-how를 적용한 소프트웨어 솔루션을

공급하고 있으나, 국내의 경우 미비함.

편심 연삭시 발생하는 가공 오차에 대한 소프트웨어적 보정 기술 확보

크랭크샤프트 PIN부 편심가공 시 발생하는 가공 편차 보정 로직 개발• 크랭크샤프트 PIN부 편심가공 시 발생하는 가공 편차 보정 로직 개발

• 연삭가공 전용기를 대상으로 한 빠르고 간편한 CAM 소프트웨어 제공

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

연삭 가공기 축 정의

X

C( )C(-)Z

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

크랭크샤프트 모델의 명칭

커플링커플링

저널(Journal)

웹(W b)웹(Web)

핀(Pin)

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

크랭크샤프트 모델의 연삭 구간

핀(1)가공 폭: 커플링사이드커플링홈 커플링저널(1)

x

원점기준거리(X)

Z(-)

가공부

직경

원점기준거리(-Z)

원점기준거리(+Z)

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

가공량 Lead In/Out

동심(Concentric)부 가공 : Journal 부

Lead In/Out

Tool (연삭 숫돌)

C축 단위 회전각회전방향 : CCW(-)

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

편심(Eccentric)부 가공 : Pin 부

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

Z축 방향 가공: 절입량 계산

가공량가공량

①②③

숫돌

Z절입량 = (가공폭 – 숫돌 두꼐) / 절입횟수

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

NC 코드 생성 프로그램 인터페이스

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

편심 가공 코드 생성을 위한 경로 계산

R La

θ φ

ΔX

L = 숫돌반지름 + Pin의 반지름 + 가공여유(Offset)

R = 원점에서 Pin의 중심점까지의 거리

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

NC 코드 생성 : Pin

Pin부 원형 연삭 Pin부 보정 연삭 Pin부 Z축 헬리컬 모션부 원형 연삭 부 정 연삭 부 축 헬리컬 션

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

NC 코드 생성 : Journal

Journal부 원형 연삭 Journal부 Z축 헬리컬 모션

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

편심 가공 오차

편심 연삭 후 발생하는 Pi 의 단면부 형상 예측

P2

P3- 편심 연삭 후 발생하는 Pin의 단면부 형상 예측

P2

y

P1

x

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

편심 가공 오차의 보정P3

- 허용 오차 범위 : 0.02 이내

P2

허용 오차 범위 이내

- 발생 오차 범위 : 대략 0.1 ~ 0.05

- 편심 회전으로 인해 발생하는 P1 회 해 하

~P3 지점의 가공 오차의 차이를

개발한 알고리즘을 통해 보정P1

보정 후 가공 오차 0 001 0 01 이내- 보정 후 가공 오차 : 0.001 ~ 0.01 이내

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

편심 가공 오차의 보정

- 보정목표 직경을 만족하기 위해 0도, 90도 지점의 측정값 편차 입력

- 총 3차의 측정편차를 평균하여 보정 알고리즘에 적용 후 NC 코드 생성

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 내용

동심 및 편심부 연삭 가공 예

관련 동영상관련 동영상

사례.3 - 선박 크랭크샤프트 가공기용 CAM 개발 : 연삭가공기

개발 효과

크랭크샤프트의 연삭 가공기 전용 NC 코드 생성 프로그램 개발

국내 범용 장비에 의한 연삭가공 기술 CNC 연삭 가공 기술로 전환

다양한 타입의 크랭크샤프트 소재를 사용자가 입력한 조건에 따라 NC 다양한 타입의 랭 샤 재를 사용자가 입력한 건에 따라

코드 자동 생성.

국내 최초로 기존의 고가의 외국 장비 수입에 따른 경제적 부담을 대폭

완화하고 국내 자체 기술의 크랭크샤프트 연삭 가공용 CAM 기술 확보완화하고, 국내 자체 기술의 크랭크샤프트 연삭 가공용 CAM 기술 확보.

Thank youThank you.