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보다 정밀한 프로세스를 위한 SINUMERIK 보정 기능

지멘스는 SINUMERIK 컨트롤러에 대한 보정 기능을 제공하여 보다 나은 가공결과를 기대할 수 있습니다.

보정 기능

공작기계 시스템 및 기계 자체에 존재하는 특정 편차는 기계 시운전 시 확인할 수 있으며 CNC 시스템을 통하여 디스플레이 할 수 있습니다.  하지만, 편차는 시운전 이후에도 증가할 수 있으며, 온도 및 기구적 로드와 같은 환경적 요소로 인하여 편차가 더 심해질 수도 있습니다. 이러한 관점에서, SINUMERIK은 이러한 현상을 서로 보완할 수 있는 다양한 기능을 제공합니다. 실질적인 엔코더 위치값과 추가적인 센서 기술과 측정을 통하여 측정된 편차를 보정할 수 있으며 보다 나은 가공 결과를 얻을 수 있습니다. SINUMERIK 사이클인 "CYCLE996 - 키네마틱 측정"은 기계의 연속적인 모니터링과 유지보수를 위한 유용한 기능입니다.

백래쉬 보정

드라이브 시스템과 기구의 동력을 전달하기 위하여 볼 베어링 스핀들이 사용됩니다. 예를들어, 볼 베어링 간의 백래쉬가 없는 기구적 구조의 경우 기계의 마모를 증가시켜 결국 기계의 정지 프로세스에 영향을 미치게 됩니다. 따라서 볼베어링 간의 간격이 존재하며, 이러한 기구적인 간격이 간적 측정 시스템(indirect measuring system)의 축과 스핀들 이송시 편차를 일으키게 됩니다. 축의 방향 전환 시 볼베어링 간격에 따라 축 이송이 달라질 수 있습니다. 기계 테이블 및 관련 엔코더가 영향을 받게 되는데, 만약 엔코더가 기계 테이블 앞에 존재하는 경우 측정된 실제 위치값 보다 더 일찍 도달 하게 되며, 이는 실질적인 기계 이송이 더 짧아진다는 것을 의미합니다. 공작기계가 동작 중인 경우, 해당 축에 대한 백래쉬 보정으로 사전에 기록된 편차가 자동으로 활성화 되어 축의 방향 전환 시 실제 위치값에 반영되게 됩니다.

스핀들 피치 에러 보정

CNC 시스템에서의 간접 측정(Indirect measurement)의 측정 원칙은 볼 베이렁 스핀들의 피치가 이송 영역 내의 모든 지점에서 일정하며, 이상적으로 축의 실제 위치가 드라이브 스핀들의 위치로 부터 추정 됩니다. 하지만, 볼 베이렁 스핀들의 공차는 스핀들 피치 에러라고 하는 측정 편차를 일으키게 되며, 이러한 문제는 사용된 측정 시스템 및 마지막 설치 공차에 의한 측정 시스템 에러에 따라 측정 편차가 악화될 수 있습니다. 이러한 두 가지 에러를 보정하기 위해, 분리된 측정 시스템(레이저 측정)을 사용하여 CNC 기계의 자연 오차 커브가 측정되고, 필요 보정 값이 CNC 시스템에 저장됩니다.

사분 마찰 보정 (quadrant error compensation)

사분 에러 보정 (마찰 보정이라고도 함)은 원호 컨투어 가공 중 컨투어 정확성을 향상시키기 위하여 사용됩니다. 사분 전이 시, 두번 째 축이 정지한 동안에 하나의 축이 최대 경로 속도로 움직입니다. 축의 서로 다른 기능적 동작으로 컨투어 에러가 발생할 수 있습니다. 사분 에러 보정은 이러한 오작동을 상당히 상쇄시킬 수 있으며, 가공 시 컨투어 에러 없이 훌륭한 결과를 얻을 수 있습니다. 보정 임펄스의 강도는 가속도와 관련된 커브에 따라 설정할 수 있습니다. 이러한 특성 커브는 원호 테스트를 통하여  결정되고, 파라미터도 설정됩니다. 원호 테스트에서, 프로그램 된 반경으로 부터의 실제 위치의 편차가 도량학 적으로 기록되고, 그래픽으로 표시됩니다.

새깅(끄덕거림) 및 모서리 에러 보정 (Sag and angularity error compensation)

새깅 보정은 기계 파트 각각의 기계 요소 무게로 인하여 위치 이동 및 이동 축의 기울기가 발생할 경우 실행됩니다. 모서리 에러 보정은 축의 움직임이 올바른 각도에서 서로 적절히 평행되지 않을 때 사용됩니다. (예: 수직으로). 제로점에서 부터의 편차가 증가할 때, 포지셔닝 에러 또한 증가하게 됩니다. 에러의 두 가지 타입은 기계 자체의 무게 뿐만 아니라 공구 및 공작물에 의해 발생될 수 있습니다. 측정된 보정값은 시운전 동안 도량형으로 계산되고, SINUMERIK의 위치에 따라 저장되어 보정 테이블이 형성됩니다.  기계가 동작되는 동안, 테이블 내의 데이터 점 간에 보간이 이루어 집니다. 각의 연속 경로 모션에 대하여 기본 축과 보상 축이 항상 존재합니다. 만약, Y축의 수직선이 X축 및 Y축의 연속 경로 내에 존재하지 않을 경우, 연속 경로 내의 X축에 의해 부정확성이 보정됩니다.

온도 보정 기능

열은 기계 파트의 팽창을 야기할 수 있습니다. 평창 정도는 온도와 기계 파트의 열 전도성에 따라 달라질 수 있습니다. 서로 다른 온도는 각 축의 실제 위치를 다르게하여 결국 공작물의 정도에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 실질적인 값의 변화는 온도 보정으로 옵셋 설정할 수 있습니다. 서로 다른 온도의 에러 커브를 각각의 축에 대하여 설정할 수 있습니다. 열 팽창에 대하여 항상 올바르게 보정하기 위하여, 온도 보정 값, 원점 및 리니어 기울기 각도 파라미터가 PLC에서 부터 CNC 시스템으로 반드시 계속적으로 재전송 되어야 합니다. 갑작스런 파라미터 변경은 기계의 오버로드 및 모니터링 트리거를 피하기 위하여 컨트롤러 시스템에 의해 자동으로 매끄럽게 적용됩니다.

체적 보상 시스템 (VCS)

로터리 축의 위치로 인하여, 상호간의 옵셋 및 공구 오리엔테이션, 스위블 헤드와 같은 부분에서 체계적인 기하학 축 에러가 발생할 수 있습니다.  게다가, 가이드 시스템에서 피드 축에 대한 작은 에러가 모든 공작기계에서 나타날 수 있습니다. 예를들어, 리니어 축의 경우, 리니어 위치 에러가 발생하며, 수평 및 수직의 직진도 오차, 그리고 피치, 요, 롤 에러가 발생합니다. 또한, 기계의 컴포넌트가 서로 일직선이 될 때 또 다른 에러가 발생할 수 있는데, 예를들어, 3축 기계에서 툴 홀더에 대하여 21개의 기하학 에러(리니어 축에 대하여 각각 6개의 에러와 3개의 각도 에러)가 발생할 수 있습니다.  이러한 편차는 체적 에러라고 일컬어지는 토탈 에러에 포함됩니다.

체적 에러는 폴트가 없는 이상적인 기계로 부터 에러가 발생하는 실제 기계의 중앙 지점 위치의 편차를 의미 합니다. SINUMERIK 솔루션 파트너는 레이저 측정 장치를 사용하여 체적 에러를 확인할 수 있습니다.  전체 가공 공간에 대한 모든 기계의 에러를 반드시 측정하여야 합니다. 각각의 에러를 측정하는 것은 충분하지 않습니다. 관련 피드 축의 위치와 측정 위치에 따라 각각의 에러 사이즈가 결정되기 때문에, 항상 전체적인 측정 커브가 기록 되어져야 합니다. 예를들어, 만약 Y축과 Z축이 다른 위치에 있는 경우, 에러가 X축에 동일한 위치에 있더라도 X축에 대한 에러가 다르게 나타나게 됩니다. "CYCLE996 - 키네마틱 측정"을 사용하여 로터리 축 에러를 몇 분내에 확인할 수 있습니다. 기계의 정도는 꾸준하게 확인할 수 있으며, 필요시 가공 중에도 보정이 가능합니다.

편차 에러 보정 (다이나믹 컨트롤)

기계 축이 움직이는 동안 기준으로 부터의 위치 컨트롤러 편차에 따라 편차 에러가 좌우됩니다. 편차에러는 예를들어 서클 및 사각과 같은 컨투어 커브 중, 속도에 따른 컨투어 에러를 야기하게 됩니다. 프로그램 내에서 NC 고급 레벨 명령어인 "FFWON"를 사용하면, 속도 의존적 편차 에러가 경로 움직임 동안에 감소하게 됩니다. 사전 컨트롤 동작을 통하여 경로 정확도 및 더 나은 프로세스 결과를 가져다 줍니다.

신텍스:

  • FFWON: FFW 기능 ON 명령어

  • FFWOF: FFW 기능 OFF 명령어


전자 카운터 밸런싱 (Electronic counter-balancing)

특별한 경우, 축의 새깅(끄덕거림 현상) 및 기계에 영향을 주는 데미지를 방지하기 위해 공구, 공작물, 또는 전자 카운터 밸런스를 활성할 수 있습니다. 기구적 또는 유압 카운터 밸런싱 없는 경우, 축의 로드로 인해 브레이크 동작 시 수직축이 심하게 흔들릴 수 있습니다. 이러한 축의 새깅 현상을 전자 카운터 밸린싱을 활성화 하여 보상할 수 있습니다. 브레이크가 동작 시, 일정한 무게의 카운터 밸런스 토크로 흔들리는 축의 위치를 유지시킬 수 있습니다.