CNC 프로그래밍 초보자 가이드: CNC 기계 프로그래밍 방법

금속 덩어리를 유용한 부품으로 바꾸고 싶으신가요? 매우 정확하게 작업하고 싶으신가요? 강력한 기계에 정확히 무엇을 해야 하는지 알려주고 싶으신가요? 이것이 바로 CNC 프로그래밍입니다. CNC 기계와 대화할 수 있는 언어입니다. 이 가이드는 이제 막 시작하는 사람을 위해 만들어졌습니다. 첫 번째 단계를 배우게 됩니다. 기본 아이디어에서 완성품으로 넘어가겠습니다. 이 까다로운 주제를 간단한 방법으로 설명해 드리겠습니다. 유용한 기술을 익히기 위한 첫 단계입니다. 이 기술은 오늘날 물건을 만드는 데 중요합니다.

CNC 기계란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

먼저 기계 자체에 대해 이야기해 보겠습니다. CNC 기계는 컴퓨터로 작동하는 도구입니다. CNC는 컴퓨터 수치 제어의 약자입니다. 매우 똑똑하고 강한 로봇이라고 생각하시면 됩니다. 수동 가공이라고 불리는 기존의 작업 방식에서는 숙련된 사람이 직접 바퀴를 돌려야 했습니다. 또한 재료를 자르기 위해 레버를 당겨야 했습니다. 작업자는 기계의 모든 움직임을 일일이 제어해야 했습니다.

이 작업을 수작업으로 하려면 많은 기술이 필요했습니다. 또한 작은 디테일에도 세심한 주의를 기울여야 했습니다. 모든 부품이 조금씩 달랐죠. CNC 기계는 이 모든 것을 바꿔놓았습니다. 이 기계는 수작업 컨트롤을 사용하지 않습니다. 대신 컴퓨터의 지침 목록을 따릅니다. CNC 프로그램이라고 하는 이 지침은 기계가 정확히 어디로 움직여야 하는지 알려줍니다. 또한 얼마나 빨리 이동하고 무엇을 해야 하는지도 알려줍니다. 이를 통해 기계는 스스로 작업을 수행할 수 있습니다. 금속, 플라스틱 또는 나무를 자르고 모양을 만들 수 있습니다. 놀라운 정확도로 이 작업을 수행합니다. 이러한 방식으로 물건을 만드는 방식은 제품을 만드는 많은 곳에서 사용됩니다. 예를 들어 항공 우주 분야와 휴대폰 케이스 제작에 사용됩니다. 이 기계는 같은 부품을 수천 번도 더 만들 수 있으며, 각각의 부품이 딱 맞을 것입니다. 이것이 바로 컴퓨터로 제어되는 기계의 힘입니다.

그렇다면 초보자를 위한 CNC 프로그래밍이란 무엇일까요?

이제 기계가 어떤 기능을 하는지 알 수 있습니다. 그렇다면 CNC 프로그래밍이란 무엇일까요? CNC 기계에 대한 지침을 작성하는 작업입니다. 여러분은 프로그래머입니다. 여러분은 코드로 컴퓨터 파일을 만듭니다. 이 파일은 기계에 대한 일련의 설계도와 같습니다. 이 코드는 기계가 수행해야 할 모든 단계를 기계에 알려줍니다.

컴퓨터 프로그래밍과 매우 유사합니다. 하지만 소프트웨어를 만드는 것이 아닙니다. 손으로 잡을 수 있는 실제 물건을 만드는 것입니다. 기계가 사용자의 지시를 읽습니다. 그런 다음 기계가 절단 및 성형 작업을 수행합니다. 초보자에게는 코드 작성이라는 개념이 매우 어렵게 들릴 수 있습니다. 하지만 걱정할 필요는 없습니다. 이 CNC 가이드는 학습을 시작하는 데 도움이 될 것입니다. 프로그래밍 작업은 쉬운 단계로 나눌 수 있습니다. 아이디어나 간단한 그림으로 시작합니다. 그런 다음 소프트웨어를 사용하여 그 아이디어를 기계가 이해할 수 있는 언어로 변환합니다. 이 CNC 프로그래밍 가이드는 이러한 단계를 수행하는 방법을 보여줍니다. 기계가 원하는 정확한 모양을 만들도록 하는 방법을 배우게 됩니다.

CNC 프로그래밍의 두 가지 주요 유형은 무엇인가요?

CNC 기계와 대화하는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 첫 번째 방법은 가장 일반적인 방법이기도 합니다. G-코드를 사용하는 것입니다. 두 번째 방법은 대화형 프로그래밍이라고 합니다. 각 프로그래밍 방법에는 좋은 점과 나쁜 점이 있습니다. 훌륭한 프로그래머는 각 작업에 어떤 것을 사용해야 하는지 알고 있습니다.

G-code는 거의 모든 CNC 기계의 기본 언어입니다. 코드 목록입니다. 이 코드는 문자 'G' 또는 'M'으로 시작합니다. 각 코드는 특별한 명령어입니다. 예를 들어 G00은 기계에 가능한 한 빨리 움직이도록 지시합니다. G01은 기계가 사용자가 선택한 속도로 직선으로 움직이도록 지시합니다. 손으로 G 코드를 작성하면 기계를 완벽하게 제어할 수 있습니다. 매우 세밀한 부품을 만들기에 좋습니다. 하지만 긴 프로그램을 손으로 작성하면 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

대화형 프로그래밍은 사용하기 더 쉬운 선택입니다. 종종 CNC 기계의 제어판에 바로 내장되어 있습니다. 작업자나 프로그래머는 코드를 작성하는 대신 화면에서 질문에 답하기만 하면 됩니다. 기계는 원하는 모양, 크기, 절단 종류를 묻습니다. 그러면 기계가 G코드 프로그램을 작성합니다. 이 대화 방식은 너무 어렵지 않은 작업에 적합합니다. 초보자가 배우기에 좋은 방법입니다.

좌표계가 G-코드 프로그램의 기반이 되는 이유는 무엇인가요?

누군가에게 집까지 길을 안내한다고 생각해 보세요. "왼쪽", "오른쪽", "앞으로", "뒤로"와 같은 단어를 사용할 것입니다. CNC 기계에도 방향이 필요합니다. 하지만 좌표계라는 수학 지도를 사용합니다. 이 시스템은 기계의 작업 영역 위에 그려진 격자와 같습니다. 가장 자주 사용되는 좌표계는 데카르트 좌표계입니다. 이 좌표계는 X, Y, Z 축을 사용합니다. 이를 통해 기계가 3D 공간에서 원하는 지점을 찾을 수 있습니다.

CNC 프로그래밍의 모든 방향은 이 그리드에서 절삭 공구가 가야 할 위치를 알려줍니다. 예를 들어, "공구를 좌표 X5, Y10으로 이동"이라는 명령이 있을 수 있습니다. 기계는 그 지점이 정확히 어디에 있는지 알고 있습니다. 좌표계를 잘 이해하지 못하면 CNC 기계를 프로그래밍할 수 없습니다. 모든 모양, 구멍, 절단은 그리드의 점으로 설명됩니다. 이 부분을 올바르게 파악하는 것이 좋은 부품을 만드는 첫 번째 단계입니다. 기계가 올바르게 작동하려면 이 형상 맵이 필요합니다.

CAD 소프트웨어는 프로그래머가 부품을 설계하는 데 어떻게 도움이 되나요?

기계에 무언가를 만드는 방법을 알려주기 전에 반드시 계획이 있어야 합니다. CNC에서 그 계획은 컴퓨터의 도면으로 시작됩니다. 이때 CAD 소프트웨어를 사용합니다. CAD는 컴퓨터 지원 설계의 약자입니다. 컴퓨터 화면에서 부품의 2D 또는 3D 모델을 만들 수 있도록 도와주는 일종의 소프트웨어입니다. 매우 현대적인 도면판이라고 생각하시면 됩니다.

프로그래머는 CAD 소프트웨어를 사용하여 부품을 그립니다. 도면에는 정확한 모양과 크기가 표시됩니다. 이러한 도구를 사용하면 매우 세밀하고 까다로운 모양을 만들 수 있습니다. 널리 사용되는 CAD 소프트웨어로는 AutoCAD, SolidWorks, CATIA 및 PTC 제품이 있습니다. 모델을 만드는 이 단계는 CNC 프로그래밍의 재미있고 창의적인 부분입니다. 컴퓨터에서 부품을 디자인할 수 있습니다. 실제 재료를 절단하기 전에 완벽하게 만들 수 있습니다. 3D 모델이 완성되면 다음 단계로 넘어갈 준비가 된 것입니다.

CAD 소프트웨어의 이 3D 모델이 기본 설계도입니다. 기계는 이 설계도를 사용하여 실제 부품을 제작합니다. CAD 단계에서 설계를 올바르게 하면 많은 시간을 절약할 수 있습니다. 또한 나중에 낭비가 발생하는 것을 방지할 수 있습니다. 모든 측정값과 모든 각도를 화면에서 바로 확인할 수 있습니다. 기계가 이미 재료를 절단하기 시작한 후에 실수를 발견하는 것보다 훨씬 쉽습니다.

CAM을 사용하여 설계에서 기계 지침으로 이동하려면 어떻게 해야 할까요?

CAD 소프트웨어에 멋진 3D 모델이 있습니다. 하지만 그 도면을 CNC 기계의 지침으로 어떻게 변경할 수 있을까요? 이를 위해서는 다른 종류의 소프트웨어가 필요합니다. 이것이 바로 CAM 소프트웨어가 중요한 이유입니다. CAM은 컴퓨터 지원 제조의 약자입니다. 이 소프트웨어는 다리와 같습니다. 설계를 실제 기계에 연결합니다.

CAM 소프트웨어는 CAD 모델을 살펴보고 가공 프로세스를 계획하는 데 도움을 줍니다. 사용자는 소프트웨어에 어떤 절삭 공구를 사용할지 알려줍니다. 또한 절삭 속도와 절삭 깊이도 알려줍니다. 그러면 소프트웨어는 이 정보를 사용하여 공구 경로를 파악합니다. 공구 경로는 절삭 공구가 파트의 모양을 만들기 위해 따라갈 정확한 경로입니다. CAM 사용은 최신 CNC 프로그래밍에서 매우 중요한 부분입니다. 소프트웨어는 CAD 파일을 기계가 읽을 수 있는 코드로 변환합니다.

모든 세부 사항을 설정하면 CAM 소프트웨어가 자동으로 G 코드를 작성합니다. 수백, 수천 줄에 이르는 모든 코드 줄을 스스로 작성합니다. 따라서 수작업으로 프로그래밍하는 것과 비교했을 때 매우 많은 시간을 절약할 수 있습니다. 또한 실수할 가능성도 줄어듭니다. 마스터캠이나 CATIA의 CAM 모듈과 같은 인기 있는 CAM 소프트웨어는 매우 어려운 작업도 처리할 수 있습니다. 모든 CNC 프로그래머에게 매우 유용한 도구입니다.

공구 선택은 CNC 기계 프로그래밍에서 중요한 부분인가요?

네, 매우 중요합니다. 올바른 절삭 공구를 선택하는 것은 가장 중요한 프로그래밍 단계 중 하나입니다. CAM 소프트웨어는 완벽한 공구 경로를 생성할 수 있습니다. 하지만 기계에 잘못된 공구를 사용하면 결국 불량 부품을 만들게 됩니다. 심지어 공구가 파손되거나 기계 자체가 손상될 수도 있습니다. 선택하는 공구는 여러 가지 요소에 따라 달라집니다. 여기에는 절단하는 재료의 종류, 만들어야 하는 모양, 기계가 얼마나 빨리 작동하기를 원하는지 등이 포함됩니다.

수천 가지의 다양한 종류의 절삭 공구가 있습니다. 구멍을 뚫는 드릴이 있습니다. 홈과 포켓을 자르는 엔드밀이 있습니다. 그리고 특별한 모양을 만들기 위한 특수 공구도 있습니다. 각 도구는 특정 작업을 수행하도록 만들어졌습니다. 프로그래머는 작업의 각 단계에 어떤 도구를 사용할지 기계에 알려줘야 합니다. CNC 프로그램에서 "T" 코드 뒤에 오는 숫자는 기계에 특정 공구를 가져오라고 지시합니다.

올바른 선택은 매우 중요합니다. 예를 들어, 부드러운 플라스틱을 자르는 데 사용하는 도구와 단단한 강철을 자르는 데 사용하는 도구는 매우 다릅니다. 훌륭한 프로그래머는 다양한 도구의 작동 방식을 잘 알고 있습니다. 또한 도구를 가장 잘 사용하는 방법도 알고 있습니다. 이것은 연습을 통해 배울 수 있으며, CNC 프로그래밍을 배울 때 숙달해야 할 핵심 기술입니다. 올바른 공구를 선택하지 않으면 아무리 좋은 CNC 기계라도 제 역할을 제대로 수행할 수 없습니다.

실수를 피하기 위해 프로그램을 어떻게 시뮬레이션할 수 있을까요?

까다로운 부품을 위한 프로그램을 몇 시간 동안 작성했다고 가정해 봅시다. 그 프로그램을 매우 비싼 CNC 기계에 넣고 '시작' 버튼을 누릅니다. 갑자기 매우 큰 충돌음이 들립니다. 공구가 부품이나 부품을 고정하고 있는 장치에 부딪힌 것입니다. 이것은 매우 비용이 많이 드는 실수입니다. 좋은 소식은 이런 일이 발생하지 않도록 방지할 수 있는 방법이 있다는 것입니다. 바로 시뮬레이션입니다.

최신 CAM 소프트웨어에는 시뮬레이션 도구가 있습니다. 이 도구를 사용하면 CNC 기계의 비디오를 볼 수 있습니다. 컴퓨터 화면에서 프로그램이 실행됩니다. 도구가 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 재료를 절단하고 최종 모양을 만드는 것을 볼 수 있습니다. 이 시뮬레이션은 기계가 어떤 작업을 하는지 정확하게 보여줍니다. 실제 기계를 실행하기 전에 모든 것을 확인할 수 있습니다. 이는 프로그래밍 과정에서 매우 중요한 안전 점검입니다.

시뮬레이션을 보면서 문제를 찾아볼 수 있습니다. 도구가 충돌해서는 안 되는 곳에 충돌하진 않나요? 최종 모양이 올바른가요? 절삭 속도가 너무 빠르지는 않나요? 컴퓨터에서 이러한 실수를 찾아서 수정할 수 있으며 비용도 들지 않습니다. 실제 기계에서 이를 수정하려면 많은 비용이 들 수 있습니다. 항상 프로그램을 시뮬레이션해야 합니다. 많은 시간, 비용, 걱정을 덜어주는 쉬운 단계입니다.

포스트 프로세싱이란 무엇이며 왜 마지막 단계인가요?

CAM 소프트웨어에서 공구 경로를 만들었습니다. 시뮬레이션도 잘 실행했습니다. 프로그램을 CNC 기계로 전송할 준비가 거의 완료되었습니다. 하지만 마지막으로 매우 중요한 소프트웨어 단계가 하나 있습니다. 이 단계를 후처리라고 합니다. CNC 기계와 컨트롤러마다 조금씩 다른 유형의 G-코드를 사용합니다. 한 기계에서 잘 작동하는 코드가 다른 기계에서는 전혀 작동하지 않을 수 있습니다.

포스트 프로세서는 CAM 소프트웨어 내부의 작은 도구입니다. 일반 공구 경로 정보를 기계가 이해할 수 있는 특수 G코드 유형으로 변경하는 것이 포스트 프로세서의 역할입니다. CAM 소프트웨어를 사용하여 코드를 만들 때 정확한 CNC 기계 모델에 맞는 포스트 프로세서를 선택하게 됩니다. 예를 들어, Haas 기계는 Fanuc 컨트롤러가 있는 기계와는 다른 포스트 프로세서가 필요합니다.

이 단계는 G코드 프로그램이 컴퓨터에서 문제 없이 실행되도록 합니다. 후처리 단계에서는 모든 G코드가 포함된 최종 텍스트 파일을 만듭니다. 그런 다음 이 파일을 USB 드라이브에 저장하거나 네트워크를 통해 CNC 기계로 전송할 수 있습니다. 이 단계를 건너뛰면 기계가 명령을 이해하지 못할 수 있습니다. 이로 인해 오류가 발생하거나 기계가 프로그램을 전혀 실행하지 못할 수 있습니다. 이는 설계와 제조가 원활하게 작동하도록 하는 핵심 연결 고리입니다.

기계의 작업 좌표계에 능숙해지려면 어떻게 해야 하나요?

머신에는 "머신 좌표"라고 하는 자체 지도 시스템이 있습니다. 하지만 거의 사용하지 않을 것입니다. 대신 작업 좌표 시스템(WCS)을 설정합니다. WCS를 사용하면 재료 블록에서 편리한 "영점"을 지정할 수 있습니다. 이 지점은 일반적으로 모서리 또는 파트의 중심입니다. 이를 올바르게 설정하는 것은 기계 운영자에게 가장 중요한 작업 중 하나입니다.

여러분이 작성한 G 코드 프로그램은 이 영점을 시작점으로 사용합니다. 코드에 "G01 X1.0"이라고 표시되면 실제로는 "설정한 영점에서 1인치 이동"을 의미합니다. WCS를 설정하기 위해 작업자는 특수 프로브 또는 도구를 사용하여 손으로 재료의 측면을 만집니다. 이렇게 하면 기계가 작업 영역에서 파트가 위치한 위치를 알려줍니다. 그러면 기계는 이 지점을 워크 오프셋으로 저장합니다(일반적으로 G54).

이것이 왜 그렇게 중요한가요? 기계 테이블의 거의 모든 곳에 소재를 배치하고도 동일한 프로그램을 실행할 수 있습니다. 기계는 항상 파트의 "0"이 어디에 있는지 알 수 있습니다. 초보자에게는 작업 좌표계를 설정하는 방법을 배우는 것이 기본적이고 필수적인 기술입니다. 컴퓨터 CNC 프로그래밍 작업을 실제 기계에 연결합니다. 첫 번째 절단이 정확히 올바른 위치에서 이루어지도록 합니다.

Key Takeaways to Remember

• CNC 프로그래밍은 기계에 지시를 내리는 작업입니다. 기계에 부품을 자르고 만들기 위해 어떻게 움직여야 하는지 알려줍니다.
• CAD 소프트웨어에서 디자인으로 시작하세요. 여기에서 생성하려는 항목의 2D 또는 3D 모델을 만듭니다.
• CAM 소프트웨어를 사용하여 도구 경로와 G-코드를 만듭니다. CAM 소프트웨어는 설계를 기계가 읽을 수 있는 언어로 변경합니다.
• 프로그래밍하는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 완전한 제어를 위해 직접 G-코드를 작성하거나 대화형 프로그래밍을 사용하여 쉽게 작업할 수 있습니다.
• 좌표계는 지도와 같습니다. 기계는 X, Y, Z 포인트를 사용하여 이동해야 할 위치를 파악합니다.
• 항상 시뮬레이션을 통해 프로그램을 먼저 확인하세요. 이 컴퓨터 점검은 실제 컴퓨터에서 비용이 많이 드는 실수와 충돌을 방지합니다.
• 후처리를 통해 머신에 맞는 코드를 준비합니다. 이 마지막 단계는 특정 머신이 모든 명령을 이해하도록 합니다.