시 CNC 가공가공면 자체의 치수 정확도를 확보하는 것뿐만 아니라, 서로 다른 가공면 사이의 위치 정확도를 보장하는 것도 중요합니다. 위치 기준점을 올바르게 선택하는 것은 표면 간의 위치 정확도를 유지하고 가공 결과를 적절하게 배치하는 데 중요한 역할을 합니다.
데이터란 무엇인가요?
부품의 기하학적 요소(점, 선, 면 등)는 특정한 치수 및 위치 관계를 가지고 있습니다. 부품 설계 및 가공 과정에서 특정 점, 선 또는 면은 다른 형상의 기하학적 관계를 결정하는 데 자주 사용됩니다. 이러한 기준점, 선 또는 면을 기준면(datum)이라고 합니다.
기준점의 유형
데이터는 기능에 따라 일반적으로 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
- 설계 기준점
- 프로세스 데이터
1. 설계 기준점
설계 기준점은 부품의 엔지니어링 도면에 명시된 기준점입니다.
부품 설계 과정에서 다른 기하학적 요소의 위치를 결정하는 데 참조로 사용되는 점, 선 또는 면을 설계 기준점이라고 합니다. 설계 기준점은 조립 요구 사항에 따라 설계자가 정의하며, 기하학적 형상 간의 치수 및 위치 관계를 설정하는 데 사용됩니다.
부품 도면에서는 이러한 설계 기준점을 기준으로 치수 및 위치 공차를 지정합니다.
예 :
- 표면 A와 표면 B는 상호 설계 기준점으로 사용될 수 있습니다.
- 외경 30mm 원통형 표면의 축은 외경 50mm 원통형 표면의 축을 설계 기준으로 사용할 수 있습니다.
- 또 다른 경우에는 평면 C 아래의 선 D가 설계 기준선 역할을 할 수 있습니다.
공학 도면에서는 일반적으로 특정 방향에 하나의 설계 기준점만 존재합니다.
2. 처리 데이터
공정 데이터는 제조 공정 중에 사용되는 데이터입니다. 적용 분야에 따라 공정 데이터는 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
- 운영 기준
- 기준점 찾기
- 측정 기준점
- 조립 기준점
운영 기준점
작업 기준점은 특정 작업 중에 가공되는 표면의 치수, 형상 및 위치 관계를 지정하기 위해 작업 도면에서 사용되는 기준점입니다. 가능한 한 작업 기준점은 설계 기준점과 일치해야 합니다.
측정 기준점
측정 기준면은 공작물의 가공된 표면의 치수 및 위치 관계를 측정할 때 사용되는 기준점입니다.
조립 기준
조립 기준점은 제품 내에서 구성 요소 또는 하위 조립품의 상대적 위치를 결정하는 데 사용되는 기준점입니다. 예를 들어, 기어 조립 시 기어의 내경과 단면은 각각 반경 방향 및 축 방향 조립 기준점으로 사용될 수 있습니다.
위치 기준
위치결정기준면은 가공 중 공작물의 위치를 정하는 데 사용되는 기준면입니다.
위치 결정 기준으로 사용되는 점 또는 선은 항상 기준면이라고 알려진 실제 표면을 통해 구현됩니다.
- 공작물을 평면을 이용하여 배치할 때, 그 평면은 위치 결정 기준면 역할을 합니다.
- 원통형 또는 원뿔형 표면을 이용하여 위치를 결정할 경우, 해당 원통형 또는 원뿔형 표면의 축이 위치 결정 기준면 역할을 합니다. 반대로, 표면 자체가 기준면 역할을 합니다.
예를 들어, 축형 부품을 두 개의 중심 구멍을 이용하여 위치시킬 때, 중심 구멍의 안쪽 원뿔형 표면은 외부 원통형 부분을 가공하는 동안 위치 결정 기준면 역할을 합니다.
위치 기준점은 다음과 같이 세분화됩니다.
- 대략적인 기준점
- 완료 기준점
초기 가공 작업에서는 가공되지 않은 블랭크 표면만 위치 결정 기준으로 사용할 수 있습니다. 이러한 기준을 황삭 기준면이라고 합니다. 후속 작업에서는 이전에 가공된 표면을 위치 결정 기준으로 사용할 수 있습니다. 이러한 기준을 정삭 기준면이라고 합니다.
마감 기준점 선택
공정 계획에서 기준점의 올바른 선택은 가공 정확도를 확보하고 가공 작업을 적절하게 배치하는 데 매우 중요합니다.
일반적으로 가공 요구사항에 따라 최종 가공 기준면을 먼저 선택합니다. 그런 다음 역으로 가공 경로를 결정하여 필요한 최종 가공 기준면을 가공하기 위한 황삭 기준면으로 사용할 표면을 식별합니다.
가공 기준점을 선택할 때는 편리하고 안정적인 설정을 보장하면서 가공 정확도를 높이는 것이 중요합니다. 일반적으로 다음과 같은 원칙이 적용됩니다.
데이터 일치
기준면 일치 원칙은 선택된 위치 결정 기준면이 가능한 한 설계 기준면과 일치해야 한다는 것을 의미하며, 이를 통해 기준면 불일치로 인한 위치 결정 오류를 방지할 수 있습니다.
예를 들어, 설계 치수가 다음과 같다고 가정해 보겠습니다.
- ( A ± Ta/2 )
- ( B ± Tb/2 )
표면 P와 N은 이미 가공 및 검사를 마쳤습니다.
조정 방법을 사용하여 평면 M을 밀링할 때 설계 치수(B ±Tb/2)를 보장하기 위해 두 가지 방식을 채택할 수 있습니다.
- 설계 기준면 N을 주요 위치 결정 기준으로 사용합니다.
- 바닥면 P를 주요 위치 결정 기준으로 사용합니다.
위치 결정 기준점이 설계 기준점과 일치하지 않으면 기준점 불일치로 인한 위치 오류가 발생합니다.
통합 기준점
통일 기준점 원칙이란 서로 다른 가공 작업 전반에 걸쳐 가능한 한 동일한 위치 결정 기준점을 사용해야 함을 의미합니다.
이는 기준점 변경으로 인한 설정 오류를 최소화하고, 표면 간의 위치 정확도를 보장하며, 고정 장치 설계의 복잡성을 줄여줍니다.
예 :
- 샤프트 구성 요소 일반적으로 대부분의 작업에서 두 개의 중앙 구멍을 사용하여 위치를 지정합니다.
- 하우징 구성 요소는 일반적으로 한 면과 두 개의 구멍을 사용하여 위치를 지정합니다.
실제로는 기준점 일치 원칙과 통일 기준점 원칙을 항상 동시에 만족시킬 수는 없으며, 실제 제조 조건에 따라 절충이 필요할 수 있습니다.
자기 참조 데이터
가공 여유가 작고 균일해야 하는 특정 마무리 작업에서는 가공된 표면 자체를 위치 기준점으로 사용할 수 있습니다.
이 표면의 다른 표면에 대한 위치 정확도는 이전 작업에 의해 확보되며, 현재 작업은 주로 표면 마감 및 치수 정확도를 향상시킵니다.
일반적인 예는 다음과 같습니다.
이러한 공정에서 이전에 가공된 표면 자체가 위치 기준점 역할을 합니다.
상호 기준점 및 반복 가공
두 표면 사이에 균일한 가공 여유 또는 높은 위치 정밀도가 요구되는 경우, 반복적인 가공 작업 동안 두 표면을 서로의 기준점으로 번갈아 사용할 수 있습니다.
예를 들어, 선반 스핀들에서:
- 베어링 저널과 테이퍼 보어는 매우 높은 동축성과 가공 정밀도를 요구합니다.
- 저널은 먼저 테이퍼 보어를 기준으로 연삭될 수 있습니다.
- 그런 다음 저널을 기준으로 삼아 테이퍼 보어를 연삭할 수 있습니다.
반복적인 가공을 통해 필요한 정확도를 얻을 수 있습니다.
또 다른 예로는 정밀 경화 기어가 있습니다.
경화층이 얇기 때문에 연삭 여유는 작고 균일하게 유지되어야 합니다.
- 치아 표면을 기준으로 먼저 구멍을 연마할 수 있습니다.
- 그 후 구멍을 기준으로 치아 표면을 연마할 수 있습니다.
이를 통해 균일한 연삭 여유와 조립 기준점에 대한 높은 위치 정확도를 확보할 수 있습니다.
대략적인 기준점 선택
대략적인 기준점 선택 시 다음 사항을 고려해야 합니다.
- 가공된 표면과 가공되지 않은 표면 사이의 위치 관계를 확인하십시오.
- 가공 여유를 적절하게 배분하십시오.
- 후속 작업을 위해 적절한 마감 기준점을 제공하십시오.
일반적으로 다음과 같은 원칙들이 적용됩니다.
(1) 가공면과 가공되지 않은면 사이의 위치 관계를 확인합니다. 이 경우 가공되지 않은면을 대략적인 기준면으로 선택해야 합니다. 가공되지 않은면이 여러 개 있는 경우 가공면에 대한 위치 정확도 요구 사항이 가장 높은 면을 선택해야 합니다.
(2) 모든 가공면에 충분한 가공 여유를 확보하십시오. 일반적으로 가공 여유가 가장 작은 면을 거친 기준면으로 선택해야 합니다.
(3) 중요 표면에 균일한 가공 여유를 확보합니다. 중요 표면 자체를 대략적인 기준면으로 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 공작기계 가이드웨이에는 다음이 필요합니다.
- 높은 경도
- 균일한 내마모성
- 균일한 재료 구조
따라서 가이드웨이 표면에서 제거되는 가공 여유는 작고 균일해야 합니다.
가이드웨이 표면 자체를 거친 기준면으로 선택함으로써, 먼저 기계 베드 다리를 가공하고, 가공된 베드 다리 표면을 사용하여 공작물을 가이드웨이 가공에 적합한 위치에 고정함으로써 균일한 재료 제거를 보장할 수 있습니다.
(4) 안정적인 위치 선정과 확실한 고정을 확보해야 합니다. 거친 기준면으로 선택된 표면은 가능한 한 평평하고 매끄러워야 하며, 다음 사항을 피해야 합니다.
- 플래시 단조
- 주조 라이저 자국
- 기타 표면 결함
또한 안정적인 위치 조정을 위해 충분한 표면적을 확보해야 합니다.
(5) 거친 기준면의 반복 사용을 피하십시오. 거친 기준면은 가공되지 않은 블랭크 표면이므로 치수 정확도와 표면 마감이 상대적으로 좋지 않습니다.
동일한 대략적인 기준점을 같은 방향으로 반복적으로 사용할 경우, 매번 설정 과정에서 공작물, 공작기계 및 절삭 공구 사이의 상대적 위치를 보장할 수 없어 상당한 가공 오차가 발생할 수 있습니다.
