Language
콘텐츠 메뉴
>> 적절한 XY 보정의 주요 이점은 다음과 같습니다.
● 단계별 프로세스: CNC 가공에서 XY 단계를 결정하는 방법
● 결론
● FAQ
>> 1. CNC 가공에서 XY 스텝은 무엇을 의미합니까?
>> 2. CNC 기계를 얼마나 자주 재보정해야 합니까?
>> 3. 소프트웨어가 단계 값을 자동으로 조정할 수 있나요?
>> 4. 일관되지 않은 XY 스텝 결과의 원인은 무엇입니까?
● 참고자료
현대 산업 생산에서는 CNC 가공은 정밀 제조의 초석이 되었습니다. 모든 복잡한 구성 요소와 복잡한 윤곽은 기계 축의 정확한 움직임에 따라 달라집니다. CNC 가공의 많은 교정 매개변수 중에서 X 및 Y 단계를 결정하는 것은 정밀도, 반복성 및 일관성을 보장하기 위한 가장 중요한 작업 중 하나입니다.
XY 단계 보정이 조금이라도 어긋나면 완성된 부품이 의도한 디자인에서 벗어날 수 있습니다. 즉, 원이 약간 타원형으로 나타날 수 있고 가장자리가 정렬되지 않을 수 있으며 전체 치수가 일치하지 않을 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하려면 방법을 이해하고 CNC 가공의 XY 단계가 모든 기계공, 기술자 또는 제조 엔지니어에게 중요하다고 판단합니다.
X축과 Y축은 대부분의 CNC 가공 작업의 기초를 형성합니다. 밀링, 라우팅 및 조각에서 이러한 축을 따른 도구의 선형 이동은 최종 구성 요소의 형상과 크기를 직접적으로 정의합니다. 각 이동 단계는 축을 구동하는 스테퍼 또는 서보 모터의 부분 회전을 나타냅니다.
'단위당 단계'(보통 단계/mm)로 표시되는 XY 단계 값은 1밀리미터를 이동하기 위해 모터가 수신해야 하는 전기 펄스 수를 정의합니다. 이 값이 올바르지 않으면 기계의 동작이 의도한 거리를 초과하거나 미달하게 되어 크기 조정 오류가 발생합니다.
정확한 XY 단계 설정은 다음과 같은 이유로 필수적입니다.
- 가공된 부품의 치수 정확도를 보장합니다.
- 연속 생산에서 일관된 반복성을 보장합니다.
- 적절한 움직임 동기화를 촉진하여 기계적 마모를 최소화합니다.
- 보다 부드럽고 정확한 동작을 통해 표면 마감 품질을 향상시킵니다.
궁극적으로 X 및 Y 단계의 올바른 보정은 고정밀 CNC 가공의 중추를 형성합니다.
간단히 말해서 각 단계는 축을 따른 공구 이동의 아주 작은 부분을 나타냅니다. CNC 가공 제어 시스템은 스테퍼 또는 서보 모터에 전기 펄스 신호를 보냅니다. 각 신호로 인해 모터가 작은 각도로 회전하고, 이로 인해 리드 스크류, 벨트 또는 선형 드라이브를 통해 축이 이동합니다.
예를 들어, 리드 스크류가 1회전하면 축이 5mm 이동하고 모터는 회전당 200단계를 필요로 하며 1단계는 축을 0.025mm 이동합니다. 그러나 대부분의 최신 시스템은 각 단계를 더 작은 부분(예: 1/8 또는 1/16)으로 세분화하는 '마이크로스테핑'을 구현하여 해상도를 더욱 향상시킵니다.
따라서 단위당 정확한 단계를 계산함으로써 특정 이동 거리에 해당하는 펄스 수를 컨트롤러에 정확하게 지시할 수 있습니다. 이 계산된 값이 실제 움직임과 더 가까울수록 CNC 가공이 더 정확해집니다.
CNC 가공의 정밀도는 기계 강성이나 공구 선명도뿐만 아니라 모션 보정에도 좌우됩니다. 기계적 구조가 우수하더라도 XY 스텝이 부정확하면 일관된 치수 오류가 발생할 수 있습니다.
- 치수 신뢰성: 가공된 부품이 CAD 모델 치수와 정확히 일치합니다.
- 더 높은 생산 수율: 스케일링 편차로 인한 부품 거부율을 줄입니다.
- 프로세스 효율성: 반복적인 조정으로 낭비되는 시간을 제거합니다.
- 기계 수명: 부드럽고 정확한 움직임은 기계 구성 요소의 부담을 줄입니다.
반면에 적절한 보정을 무시하면 여러 가공 작업에서 누적 오류가 발생하고, 보정 시도로 인한 공구 마모가 발생하고, 기계 정확도에 대한 신뢰도가 떨어지는 경우가 많습니다.
교정하기 전에 기계의 물리적 매개변수를 식별하고 기록하십시오.
1. 리드 스크류 피치(나사 1회전당 이동 거리).
2. 스테퍼 모터 분해능(회전당 단계 수, 일반적으로 1.8°의 경우 200).
3. 모터 드라이버에 설정된 마이크로스텝 값(예: 1/8, 1/16 또는 1/32).
4. 벨트 구동 축에 적용 가능한 경우 기어 또는 풀리 비율.
이 값을 사용하여 다음 공식으로 단위당 이론적인 단계를 계산하세요.
mm당 스텝 = (회전당 모터 스텝 × 마이크로스텝 값) ¼ 리드 스크류 피치
예:
리드 스크류 피치 = 5mm/rev
모터 = 200스텝/회전
마이크로스텝 = 16
mm당 단계 = (200 × 16)/5 = 640 단계/mm
이 초기 값을 Mach3, GRBL 또는 LinuxCNC와 같은 기계 제어 소프트웨어에 기록하십시오.
다음으로 CNC 머시닝 센터에 X축을 따라 고정된 거리(바람직하게는 100mm)를 이동하도록 명령합니다. 실제 이동 거리를 측정하려면 디지털 캘리퍼스, 레이저 거리 측정기, 다이얼 표시기 등 정확한 측정 장비를 사용하십시오.
측정된 거리가 정확히 100mm가 아닌 경우 교정 편차가 식별된 것입니다. 측정 도구에 표시된 실제 값을 기록하십시오.
예: 명령됨 = 100mm; 실제 = 99.6mm.
보정을 구체화하려면 다음 수정 공식을 사용하세요.
단위당 수정된 단계 = 단위당 현재 단계 × (명령된 거리 ¼ 실제 거리)
이전 예를 사용하면 다음과 같습니다.
수정된 단계/mm = 640 × (100 ¼ 99.6) = 642.57 단계/mm
이 조정은 기계적 또는 전자적 불일치로 인해 발생하는 스케일링 오류를 보상합니다.
Y축을 따라 동일한 테스트 및 수정 프로세스를 반복합니다.
수정된 값을 계산한 후 CNC 가공 소프트웨어 구성에 새 steps/mm 값을 입력합니다. 변경 사항을 저장하고 또 다른 테스트 동작을 수행하여 정확성을 확인하십시오.
적절하게 보정된 축은 기계 등급에 따라 ±0.01mm 이내 또는 그 이상 범위 내에서 명령된 거리와 일치하는 실제 이동을 생성해야 합니다.
편차가 지속되면 정확한 위치 지정이 지속적으로 이루어질 때까지 프로세스를 반복하십시오.
교정 후에도 기계 구성 요소는 시간이 지남에 따라 자연스럽게 마모됩니다. 온도 변동, 먼지 쌓임 또는 진동은 점차적으로 위치 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 3~6개월마다 정기적인 재보정을 적극 권장합니다.
재보정은 다음과 같은 경우에도 수행해야 합니다.
- 볼스크류나 벨트 교체
- 모터 드라이버 변경
- 기어비 또는 마이크로스테핑 설정 변경
- 주요 유지보수 실시
예약된 재보정을 통해 CNC 가공이 계속해서 정확하고 일관된 결과를 생성하도록 보장합니다.
여러 가지 기계적 및 환경적 요인으로 인해 이론적인 움직임과 비교하여 실제 기계 동작에 작은 변화가 발생할 수 있습니다.
- 백래시: 리드 스크류 또는 너트의 결합 부분 사이의 간격으로 인해 위치 지연이 발생할 수 있습니다.
- 온도 영향: 금속 부품의 열팽창으로 인해 이동 거리가 왜곡될 수 있습니다.
- 기계 강성: 유연한 프레임이나 마모된 베어링으로 인해 축 정렬이 바뀔 수 있습니다.
- 마이크로스테핑 불안정성: 높은 마이크로스테핑 값은 모터 토크와 정확도를 감소시킬 수 있습니다.
- 전기 간섭: 신호 배선의 노이즈가 펄스 무결성에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 전력 변동: 불안정한 전압으로 인해 단계 실행이 일관되지 않을 수 있습니다.
높은 CNC 가공 정밀도를 유지하려면 이러한 기계적, 전기적 요소를 정기적으로 검사하십시오.
CNC 가공 전문가는 고급 계측 장비를 사용하여 마이크로미터 수준의 정밀도로 축 이동을 측정하고 교정하는 경우가 많습니다. 가장 효과적인 도구 중 일부는 다음과 같습니다.
- 레이저 간섭계: 축 이동 및 선형성에 대해 매우 정확한 측정을 제공합니다.
- 선형 유리 스케일: 명령된 거리와 실제 움직임을 비교하는 실시간 피드백.
- 다이얼 게이지: 초기 정렬 중 설정 및 테스트를 위한 비용 효율적인 도구입니다.
- 볼바 시스템: 원형 경로 오류를 측정하고 X와 Y 사이의 교정 불균형을 식별합니다.
- 디지털 마이크로미터: 미세 교정을 위한 단거리 스텝 거리를 확인합니다.
기계 기술자는 이러한 도구를 결합하여 장비가 필요한 공차 한계 내에서 작동하는지 확인할 수 있습니다.
설명을 위해 라우터의 X축에 다음이 있다고 가정합니다.
- 리드 스크류 피치 = 10mm/rev
- 모터 = 200스텝/회전
- 마이크로스텝 = 8
이론적인 단계/mm = (200 × 8)/10 = 160 단계/mm
축에 150mm 이동을 명령했지만 실제 측정된 이동은 149.5mm입니다.
수정 공식은 다음을 산출합니다.
160 × (150 ¼ 149.5) = 160.53걸음/mm
이 수정된 값을 입력하면 실제 이동이 명령 거리와 완벽하게 정렬됩니다.
이러한 반복적 접근 방식을 통해 CNC 가공 작업은 최소한의 오차 범위 내에서 엔지니어링 등급의 정밀도를 달성할 수 있습니다.
CNC 가공에서 X 및 Y 단계를 교정하는 동안 사소한 실수라도 심각한 부정확성을 초래할 수 있습니다. 다음과 같은 일반적인 함정을 조심스럽게 피하십시오.
1. 백래시 보상을 무시합니다. 백래시 왜곡을 피하기 위해 한 방향으로만 측정하십시오.
2. 부정확한 측정 도구를 사용하는 것. 교정을 위해서는 항상 인증된 장비를 사용하십시오.
3. 워밍업 주기를 건너뜁니다. 기계는 작동 후 약간 확장됩니다. 항상 열 안정화 후에 교정하십시오.
4. 인치와 밀리미터를 혼동합니다. 제어 소프트웨어와 테스트 장비 전반에 걸쳐 일관된 측정 단위를 보장합니다.
5. 잘못된 마이크로스텝 설정. 드라이버와 소프트웨어 모두에서 마이크로스테핑 구성을 확인합니다.
이러한 관행을 준수함으로써 가장 일반적인 교정 실수를 방지하고 시간이 지나도 안정적인 축 성능을 유지할 수 있습니다.
교정 후 정확도를 유지하는 것은 교정 자체만큼 중요합니다. 다음은 CNC 가공 시스템의 단계 정확도를 유지하기 위한 장기 유지 관리 전략입니다.
- 분기별로 전체 기계 검사를 수행합니다.
- 먼지 간섭을 방지하기 위해 리드 나사, 베어링 및 가이드 레일을 정기적으로 청소하십시오.
- 열 드리프트를 방지하기 위해 안정적인 실내 온도를 유지하십시오.
- 추적성 및 향후 참조를 위해 로그북에 교정 데이터를 기록합니다.
- 축 일관성에 영향을 미치기 전에 마모된 기계 부품을 교체하십시오.
- 정렬 게이지를 사용하여 X축과 Y축 사이의 기계 직각도를 주기적으로 다시 확인합니다.
정밀 CNC 가공 시스템에서 기대되는 반복성을 유지하려면 안정적인 기계 및 환경 조건이 필수적입니다.
최신 CNC 가공 제어 시스템에는 XY 단계 결정 프로세스를 크게 단순화하는 교정 마법사와 디지털 보정 도구가 장착되어 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- Mach3 Calibration Tool: 테스트 동작 입력을 기반으로 보정 값을 자동으로 계산합니다.
- GRBL 구성기: 오픈 소스 CNC 컨트롤러에서 단계/mm를 쉽게 조정할 수 있습니다.
- Fanuc 및 Haas 시스템: 산업용 기계에 내장된 축 보상 및 실시간 모션 수정 기능을 제공합니다.
이러한 디지털 기능을 사용하면 환경 변화가 발생하거나 기계적 작동이 약간 변하는 경우에도 X 및 Y 보정이 정확하게 유지됩니다.
CNC 가공 장비의 XY 단계를 결정하는 것은 정확하고 안정적이며 반복 가능한 가공 결과를 보장하는 기본적이면서도 고도로 기술적인 절차입니다. 기계 기술자는 세심한 측정, 계산 및 검증을 통해 디지털 명령을 물리적 움직임과 완벽하게 동기화할 수 있습니다.
적절한 교정은 치수 정확도를 향상시킬 뿐만 아니라 기계 수명을 연장하고 표면 품질을 향상시키며 생산 일관성을 향상시킵니다. 정확한 X 및 Y 단계 값을 유지하는 것은 일회성 작업이 아닙니다. 이는 정밀 제조 및 프로세스 우수성에 대한 지속적인 노력입니다.
정확성을 추구하는 모든 기계공, 엔지니어 또는 CNC 작업자에게 XY 단계 결정을 숙달하는 것은 CNC 가공 생산에서 최고 품질 표준을 달성하기 위한 필수 단계입니다.
이는 모터의 스텝 속도와 리드 스크류 피치에 의해 결정되는 X축과 Y축을 따른 기계의 최소 증분 이동을 나타냅니다. CNC 가공의 모션 해상도를 정의합니다.
기계 작업량과 환경 조건에 따라 3~6개월마다 교정하는 것이 좋습니다. 고강도 CNC 가공의 경우 더 자주 점검하면 정확성이 보장됩니다.
예. Mach3 또는 GRBL과 같은 많은 제어 시스템에는 테스트 측정을 기반으로 새로운 단계 값을 자동으로 계산하는 교정 도구가 포함되어 있습니다.
일반적인 원인으로는 백래시, 불안정한 마이크로스테핑 설정, 기계적 마모, 팽창에 영향을 미치는 온도 변화 등이 있습니다.
원칙은 동일합니다. 그러나 서보 시스템은 자동 오류 수정을 제공하는 인코더 피드백을 사용하는 반면 스테퍼 시스템은 고정된 단계 수에만 의존합니다.
1. https://www.machsupport.com
2. https://linuxcnc.org
3. https://github.com/gnea/grbl
4. https://www.haascnc.com
5. https://www.fanucamerica.com
