CNC 정밀 가공: 정밀도는 어떻게 검사하고 관리하나요?

프로브를 활용한 실시간 공정 중 측정은 CNC 공작기계 정밀도 검사에서 중요한 방향으로 자리 잡았습니다. CNC 세팅 과정에서 프로브를 사용하면 공작물 좌표계를 신속하게 설정할 수 있어 수작업이 줄어들고 작업자 관련 편차를 제거함으로써 좌표계 정밀도를 일관되게 유지할 수 있습니다. 가공 과정에서 CNC는 완성된 형상의 기하학적 정밀도를 자동으로 검사하고, 좌표계 또는 공구 오프셋을 보정하며, 공정 중 보정을 통해 최종 공작물의 합격률을 높일 수 있습니다.

터치 트리거 프로빙의 작동 원리

공작물의 정밀도를 검사하는 데 사용되는 프로브는 측정 방식에 따라 터치 트리거 프로브와 스캐닝 프로브 등으로 분류할 수 있습니다. 터치 트리거 프로브는 공작 기계에서 가장 널리 사용되는 유형입니다. 일반적인 터치 트리거 프로브에서는 스타일러스와 측정 표면이 접촉하면 스타일러스가 휘어지며 내부 피벗을 중심으로 회전합니다. 이로 인해 스타일러스와 지지 구조물 사이의 접촉 지점에서 전기 저항이 변화합니다. 저항 변화가 미리 정의된 임계값에 도달하면 프로브는 트리거 신호를 발생시킵니다.

트리거는 일반적으로 상승 에지가 매우 가파른 사각파 전기 신호로, 그 지속 시간은 대개 마이크로초 단위로 측정됩니다. 이 에지를 래치 신호로 사용하면 캡처된 기계 좌표가 접촉 위치를 정확하게 나타내도록 할 수 있습니다. 고정밀 프로브는 1 μm의 측정 정밀도를 달성할 수 있습니다.

기계 내 측정 시, 프로빙 시스템은 일반적으로 프로브와 수신기로 구성됩니다. 프로브는 대개 기계 스핀들에 맞는 공구 홀더에 장착되며, 수신기는 기계의 고정된 위치에 설치됩니다. 사용 전에는 프로브 반경, 전체 길이 및 기타 관련 매개변수를 교정해야 합니다. 스타일러스가 공작물에 접촉하면 트리거 신호가 케이블, 적외선 또는 무선 신호를 통해 CNC로 전송됩니다. 그러면 CNC는 검사 또는 보정 루틴에 따라 신호를 처리합니다.

머신 비전 검사

머신 비전 검사 시스템은 전하 결합 소자(CCD), 렌즈 및 광원을 사용하여 가공된 공작물의 특징을 촬영합니다. PC나 CNC 자체와 같은 이미지 프로세서가 획득한 데이터를 처리합니다. 소프트웨어 알고리즘은 이미지 특징을 추출하고 이를 카메라 보정 매개변수와 결합하여 공작물의 위치 파악 및 측정을 위한 물리적 위치와 치수를 계산합니다.

주요 하드웨어로는 산업용 카메라, 렌즈, 광원, 보호 케이스, 보조 브라켓 및 케이블이 포함됩니다. 광원은 안정적인 조명을 제공하고, 렌즈는 이미지를 초점 맞추며, 카메라는 이를 촬영합니다.

터치 프로브 시스템과 달리 머신 비전은 비접촉 방식이며, 한 번의 촬영으로 호와 곡선을 포함한 더 복잡한 형상을 검사할 수 있습니다. 따라서 검사 효율을 높일 수 있습니다. 또한 머신 비전은 직경이 매우 작은 구멍과 같이 프로브로는 안정적으로 검사할 수 없는 2차원 형상에 대해서도 뚜렷한 장점을 가지고 있습니다.

지능형 CNC 시스템이 발전함에 따라, 이미지 처리 기능은 기계 제어와 더욱 긴밀하게 통합되고 있습니다. i5와 같은 최신 지능형 컨트롤러에서는 이미지 처리 소프트웨어가 CNC에 완전히 통합되어, 검사 시스템과 CNC 제어 간의 동기화와 유연성이 향상되었습니다.

기계의 비전 하드웨어 보호

공작물을 명확하게 관찰하기 위해, CNC 기계의 비전 하드웨어는 일반적으로 스핀들 또는 공구 터렛 근처에 설치됩니다. 칩, 절삭유 및 공기 중의 미스트는 카메라와 렌즈를 오염시키거나 손상시킬 수 있습니다. 따라서 물, 미스트, 칩으로 인해 측정 정확도가 저하되거나 카메라 수명이 단축되는 것을 방지하기 위해서는 카메라, 렌즈 및 관련 부품을 효과적으로 보호하는 것이 필수적입니다.