컴퓨터 지원 제조

Computer-aided manufacturing
CAD 모델 및 CNC 가공 부품

컴퓨터 지원 제조(CAM)는 컴퓨터 지원 모델링 또는 컴퓨터 지원[1][2][3] 가공이라고도 하며 공작물 [4][5][6][7][8]제조에서 공작기계를 제어하기 위해 소프트웨어를 사용하는 것입니다.CAM의 정의는 이것뿐만이 아닙니다.[4]CAM은 계획, 관리, 수송, 보관 [9][10]등 제조 플랜트의 모든 조작을 지원하기 위해 컴퓨터를 사용하는 것을 의미합니다.주요 목적은 보다 정밀한 치수와 재료 일관성으로 보다 빠른 생산 프로세스와 부품 및 공구를 만드는 것입니다. 경우에 따라서는 필요한 양의 원료만 사용하는 동시에 에너지 [citation needed]소비를 줄이는 것입니다.CAM은 이제 학교와 저학력 [where?]목적으로 사용되는 시스템입니다.CAM은 CAD에서 생성되어 CAE에서 검증된 모델이 CAM 소프트웨어에 입력되어 공작기계를 제어할 수 있기 때문에 CAD(Computer-Aided Design) 및 때로는 CAE(Computer-Aided Engineering) 이후의 컴퓨터 지원 프로세스입니다.CAM은 많은 학교에서 오브젝트를 작성하기 위해 Computer-Aided Design(CAD; 컴퓨터 지원 설계)과 함께 사용됩니다.

개요

참고 항목: 프린트 회로 기판 © PCB CAM
WorkNC CAM을 사용하여 제조된 치과 임플란트용 크라운 포함 크롬 코발트 디스크

지금까지 CAM은 수치제어(NC) 프로그래밍 툴로 간주되어 왔습니다.이 툴에서는 2차원(2-D) 또는 3차원(3-D)의 컴포넌트 모델이 CAD로 생성됩니다.다른 '컴퓨터 지원' 테크놀로지와 마찬가지로 CAM에서는 제조 엔지니어, NC 프로그래머, 기계 기술자 등 숙련된 전문가가 필요하지 않습니다.CAM은 고도의 생산성 도구를 통해 가장 숙련된 제조 전문가의 가치를 활용하는 동시에 시각화, 시뮬레이션 및 최적화 도구를 통해 새로운 전문가의 기술을 구축합니다.

CAM 툴은 일반적으로 모델을 대상 머신이 인식하는 언어(일반적으로 G-Code)로 변환합니다.수치 제어는 기계 가공 도구 또는 최근에는 3D 프린터에 적용할 수 있습니다.

역사

CAM의 초기 상용 적용 분야는 자동차 및 항공우주 산업에 종사하는 대기업이었습니다. 예를 들어, Pierre Béziers는 1960년대에 [11]르노에서 차체 설계 및 툴링을 위한 CAD/CAM 애플리케이션 UNISURF를 개발했습니다.드라발 증기 터빈 회사의 알렉산더 해머는 1950년에 펀치 카드 리더에 의해 제어되는 드릴로 터빈 블레이드를 금속의 단단한 금속 블록에서 점진적으로 드릴로 뚫는 기술을 발명했습니다.

지금까지 CAM 소프트웨어에는 숙련된 CNC 기계공에 의해 지나치게 높은 수준의 관여가 필요한 몇 가지 단점이 몇 가지 단점이 있었습니다.Fallows는 최초의 CAD 소프트웨어를 개발했지만, 이것은 심각한 단점이 있어 곧바로 개발 단계로 [citation needed]되돌아갔습니다.CAM 소프트웨어는 유연성을 높이기 위해 각 공작기계 제어가 표준 G 코드 세트에 추가됨에 따라 가장 성능이 낮은 기계에 대한 코드를 출력합니다.CAM 소프트웨어나 특정 툴이 올바르게 설정되어 있지 않은 경우 등, 프로그램이 정상적으로 동작하기 전에 CNC 머신이 수동으로 편집해야 하는 경우가 있습니다.G-Code는 단순한 언어이기 때문에 사려 깊은 엔지니어나 숙련된 기계 운영자가 프로토타이핑이나 소규모 생산 작업을 위해 극복할 수 없는 문제가 없었습니다.생산량이 많은 공장이나 고정밀 공장에서는 경험이 풍부한 CNC 기계 기술자가 프로그램을 수작업으로 코드화하고 CAM 소프트웨어를 실행해야 하는 다른 문제가 발생했습니다.

CAD/CAM/CAE 제품 라이프 사이클 관리(PLM) 환경의 다른 컴포넌트와 CAD를 통합하려면 효과적인 CAD 데이터 교환이 필요합니다.일반적으로 CAD 오퍼레이터는 다양한 소프트웨어에서 지원되는 IGES, STL 또는 Parasolid 형식과 같은 일반적인 데이터 형식 중 하나로 데이터를 내보내야 했습니다.CAM 소프트웨어로부터의 출력은 보통 G 코드/M 코드의 단순한 텍스트 파일로, 경우에 따라서는 수천 개의 명령어 길이입니다.이 파일은 Direct Numerical Control(DNC; 다이렉트 수치 제어) 프로그램을 사용하여 공작 기계로 전송되거나 공통 USB 스토리지 디바이스를 사용하여 최신 컨트롤러로 전송됩니다.

CAM 패키지는 기계 기술자가 할 수 있는 것처럼 설명할 수 없습니다.그들은 대량 생산에 필요한 범위까지 도구 경로를 최적화할 수 없었다.사용자는 공구 유형, 가공 공정 및 사용할 경로를 선택할 수 있습니다.엔지니어는 G 코드 프로그래밍에 대한 실무 지식을 가지고 있을 수 있지만, 시간이 지남에 따라 작은 최적화 및 마모 문제가 복잡해집니다.기계가공을 필요로 하는 대량 생산 품목은 주조나 다른 비기계적 방법을 통해 최초 제작되는 경우가 많습니다.이것에 의해, CAM 패키지에서는 생성할 수 없었던, 수기, 쇼트, 고도로 최적화된 G코드가 가능하게 됩니다.

적어도 미국에서는, 제조업의 극한, 즉 고정밀과 대량 생산을 [12][13]할 수 있는 젊고 숙련된 기계공들이 노동력에 진입하는 것이 부족하다.CAM 소프트웨어와 기계가 복잡해짐에 따라 기계 기술자나 기계 운영자가 필요로 하는 기술은 CNC 기계 기술자를 노동자에서 배제하는 것이 아니라 컴퓨터 프로그래머나 엔지니어의 기술에 접근하기 위해 발전하고 있습니다.

일반적인 우려 영역
  • 공구 경로의 합리화를 포함한 고속 가공
  • 다기능 가공
  • 5축 가공
  • 특징 인식 및 가공
  • 가공 프로세스의 자동화
  • 사용의 용이성

역사적 단점 극복

시간이 지남에 따라 틈새 솔루션 프로바이더와 하이엔드 솔루션 프로바이더 모두 CAM의 역사적 단점을 감쇠시키고 있습니다.이는 주로 다음 3가지 영역에서 발생합니다.

  1. 사용의 용이성
  2. 제조의 복잡성
  3. PLM 및 확장 엔터프라이즈와의[14] 통합
사용하기 쉽다
이제 막 CAM 사용자로 시작한 사용자에게 프로세스 마법사, 템플릿, 라이브러리, 공작기계 키트, 자동 기능 기반 가공 및 직무별 맞춤 가능한 사용자 인터페이스를 제공하는 즉시 사용할 수 있는 기능은 사용자의 신뢰도를 높이고 학습 속도를 향상시킵니다.
오류 방지 시뮬레이션 및 최적화를 포함하여 3D CAD 환경과의 긴밀한 통합을 통해 3D 시각화를 통해 사용자 신뢰도를 더욱 높일 수 있습니다.
제조의 복잡성
제조 환경은 점점 더 복잡해지고 있습니다.제조 엔지니어, NC 프로그래머 또는 기계공에 의한 CAM 및 PLM 도구의 필요성은 현대 항공기 시스템의 조종사에 의한 컴퓨터 지원의 필요성과 유사하다.이 도움 없이는 현대식 기계를 제대로 사용할 수 없다.
오늘날의 CAM 시스템은 선회, 5축 가공, 워터젯, 레이저/플라즈마 절단, 와이어 EDM 등 모든 공작기계를 지원합니다.오늘날의 CAM 사용자는 공구 경로를 쉽게 생성할 수 있으며, 이송 속도를 높이기 위해 최적화된 공구 축 기울기, 공구 수명 및 표면 마감 개선, 이상적인 절삭 깊이 등을 쉽게 생성할 수 있습니다.최신 CAM 소프트웨어는 프로그래밍 커팅 작업 외에도 공작기계 프로빙과 같은 비커팅 작업을 추가로 구동할 수 있습니다.
PLM 및 확장 엔터프라이즈와의 통합LM은 완제품의 개념에서 현장 지원에 이르기까지 제조를 엔터프라이즈 운영과 통합합니다.
사용자의 목적에 적합한 사용 편의성을 보장하기 위해 최신 CAM 솔루션은 스탠드아론 CAM 시스템에서 완전히 통합된 멀티 CAD 3D 솔루션 세트까지 확장 가능합니다.이러한 솔루션은 부품 계획, 공장 문서, 자원 관리, 데이터 관리 및 교환 등 제조 담당자의 모든 요구를 충족시키기 위해 개발되었습니다.이러한 솔루션이 툴 고유의 상세 정보에 노출되지 않도록 하기 위해 전용 툴

가공 공정

대부분의 기계가공은 여러 [15]단계를 거쳐 진행되며, 각 단계는 사용 가능한 부품 설계, 재료 및 소프트웨어에 따라 다양한 기본적이고 정교한 전략으로 구현됩니다.

러핑
이 공정은 보통 빌렛이라고 불리는 원재료 또는 CNC 기계가 미세한 디테일을 무시하고 대략적으로 최종 모델의 모양으로 절단하는 거친 주조로 시작합니다.밀링에서는 재료 제거 시 여러 "단계"를 거쳤기 때문에 계단식 또는 계단식으로 나타나는 경우가 많습니다.이것은 재료를 수평으로 절단하여 기계의 성능을 최대한 활용합니다.일반적인 전략은 지그재그 클리어, 오프셋 클리어, 급락 러핑, 휴식 러핑 및 트로키달 밀링(적응형 클리어)입니다.이 단계에서 목표는 전체 치수 정확도에 크게 신경 쓰지 않고 최소 시간에 가장 많은 재료를 제거하는 것입니다.부품을 거칠게 가공할 때 후속 마감 작업 시 소량의 여분의 재료를 일부러 남겨두고 제거한다.
반제품
이 공정은 모델에 불균일하게 근사하는 거친 부품에서 시작하여 모델로부터 일정한 오프셋 거리 내에서 절단됩니다.반마무리 패스는 공구가 정확하게 절단할 수 있도록 소량의 재료(스캘럽이라고 함)를 남겨야 합니다. 단, 공구와 재료가 절단 [16]표면에서 벗어날 수 있는 양이 너무 적으면 안 됩니다.일반적인 전략은 래스터 패스, 워터라인 패스, 지속적인 스텝오버 패스, 펜슬 밀링입니다.
마무리
마감은 마감된 부품을 만들기 위해 많은 빛 패스를 재료에 미세하게 통과시킵니다.부품을 마감할 때 공구 처짐과 재료 스프링 백을 방지하기 위해 패스 사이의 단계를 최소화합니다.Tool의 횡방향 부하를 줄이기 위해 Tool의 체결을 줄이고 목표 표면속도(SFM)를 유지하기 위해 이송속도 및 스핀들 속도를 높입니다. High Feed 및 RPM에서의 가벼운 칩부하를 High Speed Machining(HSM; 고속가공)이라고 하며, 고속가공으로 고속가공할 수 있어 고품질의 결과를 [17]얻을 수 있습니다.이러한 가벼운 패스의 결과는 균일하게 높은 표면 마감과 함께 매우 정확한 부품입니다.기계공은 속도와 피드를 수정하는 것 외에 가공용 엔드밀로 사용한 적이 없는 특정 엔드밀을 마감하는 경우가 많습니다.이는 엔드밀이 칩이나 절단면에 흠집이 생겨 최종 부품에 줄무늬나 잡티가 남지 않도록 보호하기 위한 것입니다.
등고선 밀링
회전테이블 및/또는 회전헤드축을 가진 하드웨어상의 밀링 어플리케이션에서는 윤곽선이라고 불리는 별도의 마감처리를 실행할 수 있다.워크피스 또는 공구는 표면에 근접하기 위해 세분화된 단위로 하강하는 대신 이상적인 부품 피쳐에 접하도록 회전합니다.이렇게 하면 높은 치수 정확도로 우수한 표면 마감을 얻을 수 있습니다.이 프로세스는 터빈 및 임펠러 날개와 같은 복잡한 유기 형태를 기계화하는 데 일반적으로 사용됩니다. 복잡한 곡선과 겹치는 기하학적 구조 때문에 3개의 [18]축 기계만으로는 기계가 불가능합니다.

소프트웨어: 대규모 벤더

다음 항목도 참조하십시오.CAM 회사 목록 및 카테고리:컴퓨터 지원 제조 소프트웨어
퍼스널 3D 프린터용 3D CAM 소프트웨어에 대해서는, 「3D_printing 」를 참조해 주세요.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Mörmann, W. H.; Bindl, A. (2002). "All-ceramic, chair-side computer-aided design/computer-aided machining restorations". Dental Clinics of North America. 46 (2): 405–26, viii. doi:10.1016/S0011-8532(01)00007-6. PMID 12014040.
  2. ^ "Method and apparatus for computer aided machining". 16 September 1997.
  3. ^ Yong, Loong Tee; Moy, Peter K. (2008). "Complications of Computer-Aided-Design/Computer-Aided-Machining-Guided (NobelGuide™) Surgical Implant Placement: An Evaluation of Early Clinical Results". Clinical Implant Dentistry and Related Research. 10 (3): 123–127. doi:10.1111/j.1708-8208.2007.00082.x. PMID 18241215.
  4. ^ a b U.S. Congress, Office of Technology Assessment (1984). Computerized manufacturing automation. Diane Publishing. p. 48. ISBN 978-1-4289-2364-5.
  5. ^ Hosking, Dian Marie; Anderson, Neil (1992), Organizational change and innovation, Taylor & Francis, p. 240, ISBN 978-0-415-06314-2
  6. ^ Daintith, John (2004). A dictionary of computing (5 ed.). Oxford University Press. p. 102. ISBN 978-0-19-860877-6.
  7. ^ Kreith, Frank (1998). The CRC handbook of mechanical engineering. CRC Press. p. 15-1. ISBN 978-0-8493-9418-8.
  8. ^ Matthews, Clifford (2005). Aeronautical engineer's data book (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 229. ISBN 978-0-7506-5125-7.
  9. ^ Pichler, Franz; Moreno-Díaz, Roberto (1992). Computer aided systems theory. Springer. p. 602. ISBN 978-3-540-55354-0.
  10. ^ Boothroyd, Geoffrey; Knight, Winston Anthony (2006). Fundamentals of machining and machine tools (3rd ed.). CRC Press. p. 401. ISBN 978-1-57444-659-3.
  11. ^ Dokken, Tor. "The History of CAD". The SAGA-project. Archived from the original on 2 November 2012. Retrieved 17 May 2012.
  12. ^ 조슈아 라이트.포브스.2013년 3월 7일https://www.forbes.com/sites/emsi/2013/03/07/americas-skilled-trades-dilemma-shortages-loom-as-most-in-demand-group-of-workers-ages/
  13. ^ Hagerty, James R. (2013-06-10). "Help Wanted. A Lot of It". Wall Street Journal. ISSN 0099-9660. Retrieved 2018-06-02.
  14. ^ Gopi (2010-01-01). Basic Civil Engineering. Pearson Education India. ISBN 9788131729885.
  15. ^ CAM 툴패스 전략CNC 요리책2012년 1월 17일 취득.
  16. ^ Agrawal, Rajneesh Kumar; Pratihar, D.K.; Roy Choudhury, A. (June 2006). "Optimization of CNC isoscallop free form surface machining using a genetic algorithm". International Journal of Machine Tools and Manufacture. 46 (7–8): 811–819. doi:10.1016/j.ijmachtools.2005.07.028.
  17. ^ Pasko, Rafal (1999). "HIGH SPEED MACHINING (HSM) – THE EFFECTIVE WAY OF MODERN CUTTING" (PDF). International Workshop CA Systems and Technologies.
  18. ^ Gomes, Jefferson de Oliveira; Almeida Jr, Adelson Ribeiro de; Silva, Alex Sandro de Araújo; Souza, Guilherme Oliveira de; Nunes, Acson Machado (September 2010). "Evaluation of 5-axis HSC dynamic behavior when milling TiAl6V4 blades". Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 32 (3): 208–217. doi:10.1590/S1678-58782010000300003.

추가 정보

  • Yong, Loong Tee; Moy, Peter K. (September 2008). "Complications of Computer-Aided-Design/Computer-Aided-Machining-Guided (NobelGuide™) Surgical Implant Placement: An Evaluation of Early Clinical Results". Clinical Implant Dentistry and Related Research. 10 (3): 123–127. doi:10.1111/j.1708-8208.2007.00082.x. PMID 18241215.
  • https://patents.google.com/patent/US5933353A/en
  • Amin, S.G.; Ahmed, M.H.M.; Youssef, H.A. (December 1995). "Computer-aided design of acoustic horns for ultrasonic machining using finite-element analysis". Journal of Materials Processing Technology. 55 (3–4): 254–260. doi:10.1016/0924-0136(95)02015-2.


외부 링크

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