스텝 NC

STEP-NC
CNC 상의 STEP-NC 인터페이스로 제품 모양과 색상 구분된 허용 범위 상태를 표시

STEP-NC는 ISO 10303 STEP 표준을 ISO 14649의 [1]가공 모델로 확장하여 검사를 위한 기하학적 치수와 공차 데이터를 추가하고, 보다 광범위한 기업에 통합하기 위한 STEP PDM 모델을 추가한 공작기계 제어 언어입니다.조합된 결과는 ISO 10303-238[2](AP238)로 표준화되었습니다.

STEP-NC는 ISO 6983/RS274D G-code를 컴퓨터 수치 제어(CNC) 프로세스 데이터와 기계 가공 중인 부품의 제품 설명을 연결하는 최신 관련 통신 프로토콜로 대체하도록 설계되었습니다.

STEP-NC 프로그램은 STEP 표준의 모든 범위의 기하학적 구조를[3] 사용하여 디바이스에 의존하지 않는 툴 경로를 CNC에 전달할 수 있습니다.CNC에 CAM 작동 설명과 STEP CAD 형상을 제공하여 공작물, 스톡, 고정장치, 절삭공구 형태를 공구 경로의 맥락에서 시각화하고 분석할 수 있습니다.또한 STEP GD&T 정보를 추가하여 제어에 대한 품질 측정을 가능하게 할 수 있으며, CAM에 의존하지 않는[4] 볼륨 제거 기능을 추가하여 클로즈드 루프 제조를 위한 가공 전 또는 가공 중에 툴 패스의 재생 및 변경을 용이하게 할 수 있다.

동기

STEP-NC를 사용한 임펠러 가공

ISO 6983/RS274D G 코드 제어 언어의 CNC에 대한 입력은 종종 기계마다 다르며 축 모션 명령어로 제한됩니다.공작기계에는 원하는 가공 결과에 대한 정보가 거의 또는 전혀 제공되지 않습니다.

STEP-NC는 기계 제어에 가공 프로세스에 대한 더 많은 정보를 전송하고 [5]가공 중인 제품에 대한 새로운 정보를 추가할 수 있도록 합니다.이 "스마트 [6]가공을 위한 스마트 데이터"는 다음과 같은 애플리케이션을 지원합니다.

  • 기계 [7]지오메트리와 무관하고 이식 가능한 도구 경로 설명입니다.
  • 시각 프로세스: 기계와 공작물의 컨텍스트에서 도구 경로를 표시하고 [8]도면을 제거합니다.
  • 기계 내 시뮬레이션 - 구멍, 기계 간섭 및 기타 원치 않는 동작을 확인합니다.
  • 단순 검사 - 연결된 공차, 기계 내 프로브 및 검사 작업계획이 부품 공차에 연결됩니다.
  • 공급 및 속도 최적화,[9] 공차, 단면 정보, 센서 데이터 사용.
  • 제조에서 설계로 피드백을 전송할 수 있는 연관성.

기능

STEP-NC 프로세스 모델의 개요

STEP-NC는 공작기계 제어장치 또는 제조 소프트웨어 애플리케이션 간에 완전한 가공 공정 설명을 전달할 수 있습니다.STEP-NC가 처리하는 정보는 다음과 같은 일반적인 범주로 나눌 수 있습니다.이 표준은 밀링 및 선삭을 위한 기술별 매개 변수와 개발 중인 다른 기술에 대한 확장을 처리합니다(향후 작업 참조).

  • 제품 설명.
  • 일반적인 프로세스 설명[10]
    • 프로젝트.
    • 실행 파일
    • 작동
    • 툴패스
  • 테크놀로지 고유의 프로세스 설명
    • 밀링 가공[11] 및 절삭 공구
    • 선회 작업[12] 및 절삭 공구
    • 검사를[10] 위한 작업 및 장치

STEP-NC는 현재 사용 중인 명시적인 툴패스 설명을 교환하고 부품, 스톡 및 픽스쳐 지오메트리, 툴 설명, 지오메트릭 치수와 공차, PDM 정보를 추가할 수 있습니다.STEP-NC 파일에는 지오메트리 설명이 포함되어 있기 때문에 손으로 편집하는 것은 어렵지만, 대규모 프로그램에서는 ASCII 코드 대신 압축 XML 형식을 사용하기 때문에 파일 크기를 줄일 수 있습니다.

역사

STEP-NC는 CNC에 더 나은 품질의 정보를 제공하는 첫 번째 시도가 아닙니다.EIA 494 Basic Control Language(BCL;[13] 기본제어언어)에서는 기계기하학과는 무관한 포터블하고 툴패스를 가진 제어언어를 정의했지만 STEP-NC에서 [14]발견된 다른 제품 모델 정보는 포함되지 않았습니다.

STEP-NC의 핵심은 1999년에 시작된 유럽 ESPRIT 및 IMS[15] STEP-NC 프로젝트에 의해 개발된 CNC 제어용 ISO 14649 모델이다.지멘스는 독일 RWTH 아헨대와 슈투트가르트대, 일본 고마쓰와 FANUC, 스위스 하이덴하인, [16]한국 포항공대 등의 기부를 받아 지멘스를 이끌었다.CNC[11] 밀링 및 선삭기[12] 제어 모델은 2005년에 발표되었으며, EDM 및 등고선 절삭용 드래프트 모델은 존재합니다.

는 CNC모델의 STEP[17]에 통합 ISO10303-238을 생산하여 미국에서, NISTATP모델 주도형 지능형 제어 제조 프로젝트의 STEP도구, 사에 의한 산업 검토 위원회는 포춘 500대 기업, CAD나 CAM소프트웨어 개발자들 공작 기계 제조 업체, 직업 가게와(IRB)주도에서 이루어졌다.ind미국 [18]전문가들STEP-NC AP238은 [2]2007년에 발행되었습니다.

STEP-NC 크라운 휠

2005년 OMAC STEP-NC 워킹 그룹은 AP238 테스트 포럼을 올랜도에서 개최하여 AP238 CC1 머신에 의존하지 않는 툴 패스를 사용하여 5축 부품을 기계로 가공한 것을 시연했습니다.4개의 CAD/CAM 시스템에서 5축 테스트 부품을 밀링하기 위한 AP238 기계 프로그램을 생성했습니다(중앙에 역 NAS 979 콘 테스트가 있는 NAS 979 원/다이아몬드/스퀘어).각각은 완전히 다른 머신 지오메트리로 구성된 CNC 쌍에서 실행됩니다(AB 툴의 기울기와BC 테이블 기울기).[19]또한 Boeing은 Tulsa 시설의 다양한 기계와 Gaithersburg의 [20]NIST 기계에서 부품을 절단했습니다.

2006년 6월,[21] 툴루즈에 있는 University Paul Sabatier Laboratoire de Génie mécanique에서 에어버스에 의해 라이브 5축 STEP-NC 기계가공 시연회가 개최되었습니다.2007년에는 [22]이부스키 재팬에서 가공 및 측정 데모를 실시했습니다.

2008년 3월 10일부터 12일까지 STEP Manufacturing 팀(ISO TC184 SC4 WG3 T24)은 스웨덴의 Sandviken과 스톡홀름에서 회의를 열고 공급 및 속도 최적화, 고속 가공, 내구성 기반 도구 보상 및 추적성에 STEP-NC를 사용하는 것을 시연했습니다.시위 참가자 중에는 Airbus/Univ도 포함되어 있었다.보르도, 보잉, Eurostep, KTH Royal Institute of Technology, NIST, Sandvik Coromant, Scania, STEP Tools 및 University of Vigo.[23]

2008년 10월 1일부터 2일까지 STEP Manufacturing 팀은 코네티컷주 하트포드에 있는 Connecticut Center for Advanced Technology에서 만나 폐쇄 루프 가공, 피드 최적화 및 STEP-NC를 사용한 측정을 시연했습니다.미팅의 하이라이트는 티타늄 임펠러의 라이브 5축 가공이었습니다.기계가공 시연 및 기타 활동에는 Boeing, Connecticut Center for Advanced Technology, Concepts NRec, DMG, KTH Royal Institute of Technology, Mitutoyo, NIST, Sandvik Coromant, Scania, Siemens 및 STEP [24]Tools가 참여했습니다.

이들 참가자와 다른 참가자는 약 6개월 주기로 STEP-NC 국제 구현 및 테스트 이벤트를 계속 개최합니다.2009년의 데모에서는 FANUC가 개발한 STEP-NC 컨트롤로 가공된 부품을 포함하여 동일한 AP238 데이터에서 여러 사이트에서 금형 부품을 가공하는 데 초점을 맞췄습니다.시애틀에서 열린 회의에서 CMM 프로브와 레이저 [25]스캐너를 사용하여 부품의 정확성을 측정했습니다.

IMTS 2014에서 오쿠마 CNC에 STEP-NC 가공.

2010년 상반기에는 공구 마모 관리 및 3, 4, 5축 가공에 대한 여러 가지 대체 가공 계획으로 부품 가공에 초점을 맞췄습니다.새로운 테스트 부품은 6면 모두에 가공되어야 하는 기어 박스였습니다.STEP-NC 데이터에서 공구 마모와 그에 따른 기계 부하를 예측하고 동력계를 [26]사용하여 검증했습니다.2010년 하반기에 테스트 포럼은 FaroArm 휴대용 [27]측정 장치를 사용하여 부품 및 고정 장치의 기계 내 측정으로 보상을 설정하기 위해 STEP-NC를 적용했습니다.

2012년에는 공작기계 정밀도 계산에 초점을 맞추어 테스트를 실시했으며, 6월에는 스톡홀름에 있는 KTH 생산 엔지니어링 연구소에서 데모를 실시했습니다.테스트 케이스는 구형 Mazak VQC 20의 크라운 휠 기어용 단조 블랭크를 밀링 가공했습니다.기계의 정밀도 데이터와 STEP-NC의 공구 결합 정보를 조합하여 실제 [28]가공 결과와 비교하여 테스트한 편향을 예측했습니다.

2014년에는 IMTS 2014에서 STEP-NC를 이용한 CAM 데이터 교환을 Okuma 주최의 일일 가공 시연으로 선보였습니다.Boeing이 금형 부품의 기본 가공 공정을 만든 후 최적화를 위해 Sandvik과 ISCAR로 보내 세 가지 공정 옵션을 모두 포함하는 STEP-NC 기술을 만들었습니다.모든 가공은 티타늄으로 이루어졌으며 다양한 CAM 소프트웨어가 사용되었으며 모든 결과는 STEP-NC로 [29][30]캡처되었습니다.

IMTS 2018에서는 에어버스, 보잉, DMG MORI, 현대WIA, 르네쇼, 미토요 등으로 구성된 팀이 MTConnect 공작기계 현황 및 품질정보형식([31]QIF) 측정결과와 공정데이터를 결합해 디지털 트윈 제조를 시연했다.

장래의 일

스텝 NC 플라즈마 절단

ISO 표준 위원회 내에서는 STEP-NC를 새로운 테크놀로지로 확장하고 사용 중 발견한 개선사항을 통합하기 위한 작업이 계속되고 있습니다.새로운 테크놀로지의 프로세스 모델은 보통 ISO TC184/SC1/WG7 위원회에서 생산됩니다.와이어&싱크 EDM[32] 모델 및 목재 또는 석재의 윤곽 절단 검토 중입니다.

STEP-NC를 제조회사와 통합하기 위한 작업은 ISO TC184/SC4/WG3/T24 STEP [33]제조팀에서 이루어집니다.이 그룹은 테스트 중에 발견된 확장 및 개선 사항에도 적용됩니다.STEP-NC 가공 프로그램을 실행 [34]중 센서 피드백 및 기계 상태 정보와 연결하기 위한 일련의 추적성 확장이 제안되었습니다.

국립조선연구프로그램(NSRP)은 조선소 설계 시스템을 STEP-NC를 [35]이용해 판절단에 연결하는 시제품을 구현하는 작업도 진행했다.이 작업에는 레이저 및 플라즈마 토치를 사용한 강판 절단 및 마킹까지 STEP-NC를 확장했습니다.

AP238의 두 번째 에디션은 모델 기반 통합 제조용으로 준비 중이며, AP242에 [36]의해 최초로 도입된 지오메트리, 내구성 및 운동학 개선 기능을 갖추고 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ ISO 14649-1 (2003). Industrial automation systems and integration -- Physical device control -- Data model for computerized numerical controllers -- Part 1: Overview and fundamental principles. Geneva: International Organization for Standardization. Retrieved 2008-10-27.
  2. ^ a b ISO 10303-238 (2007). Industrial automation systems and integration - Product data representation and exchange - Part 238: Application protocol: Application interpreted model for computerized numerical controllers. Geneva: International Organization for Standardization. Retrieved 2008-10-27.
  3. ^ ISO 10303-42 (2003). Industrial automation systems and integration -- Product data representation and exchange -- Part 42: Integrated generic resource: Geometric and topological representation. Geneva: International Organization for Standardization. Retrieved 2008-10-27.
  4. ^ Callen, John (2002-05-01). "Enabling Manufacturing's Future Without Limits". Modern Machine Shop. Retrieved 2008-10-28.
  5. ^ Xu, X; Klemm, P; Proctor, F; Suh., S. H. (September 2006). "STEP Compliant Process Planning and Manufacturing". International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 19 (6): 491–494. doi:10.1080/09511920600669776.
  6. ^ Hardwick, M.; Loffredo, D. (March 2007). "STEP-NC: Smart Data for Smart Machining". Proceedings of the Intl. Conf. on Smart Machining Systems. Intl. Conf. on Smart Machining Systems. NIST, Gaithersburg, MD.
  7. ^ Kennedy, Bill (July 2007). "All Together Now: STEP-NC" (PDF). Cutting Tool Engineering. 59 (7). Retrieved 2008-10-27.
  8. ^ Woods, Susan (April 2006). "Stepin' Out" (PDF). Cutting Tool Engineering. 58 (4). Retrieved 2008-10-27.
  9. ^ "Boeing/Fanuc Tolerance Study". Retrieved 2008-10-27.
  10. ^ a b ISO 14649-10 (2004). Industrial automation systems and integration -- Physical device control -- Data model for computerized numerical controllers -- Part 10: Part 10: General process data. Geneva: International Organization for Standardization. Retrieved 2008-10-27.
  11. ^ a b ISO 14649-11 (2004). Industrial automation systems and integration -- Physical device control -- Data model for computerized numerical controllers -- Part 11: Process data for milling. Geneva: International Organization for Standardization. Retrieved 2008-10-27.
  12. ^ a b ISO 14649-12 (2005). Industrial automation systems and integration -- Physical device control -- Data model for computerized numerical controllers -- Part 11: Process data for turning. Geneva: International Organization for Standardization. Retrieved 2008-10-27.
  13. ^ ANSI/EIA-494-B-1992 (1992). 32-Bit Binary CL (BCL) and 7-Bit ASCII CL (ACL) Exchange Input Format for Numerically Controlled Machines. Washington, D.C: Electronic Industries Association.
  14. ^ Hardwick, M.; Loffredo, D. (September 2007). "Challenges and Choices in the Specification and Implementation of the STEP-NC AP-238 Standard". Journal of Computing and Information Science in Engineering. 7 (3): 283–291. doi:10.1115/1.2768090.
  15. ^ "Intelligent Manufacturing Systems". Retrieved 2008-10-27.
  16. ^ Suh, S. H.; Cho, J. H.; Hong, H. D. (January 2002). "On the architecture of intelligent STEP-compliant CNC". International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 15 (2): 168–177. doi:10.1080/09511920110056541. S2CID 205627568.
  17. ^ Loffredo, D (2006-07-14). "Validation Report for ISO/IS 10303-238". N2098. ISO TC184/SC4 WG3. Retrieved 2008-10-28. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  18. ^ "STEP-NC Industrial Review Board". Retrieved 2008-10-28.
  19. ^ Hardwick, M.; Loffredo, D. (September 2006). "Lessons Learned Implementing STEP-NC AP-238". International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 19 (6): 523–532. doi:10.1080/09511920600627170. S2CID 22722585.
  20. ^ Venkatesh, S.; Odendahl, D.; Michaloski, J.; Proctor, F.; Kramer, T. (2007-02-01). "Boeing, NIST help to take STEP-NC to new heights". Tooling & Production. Archived from the original on 2012-10-21. Retrieved 2010-10-12.
  21. ^ "International STEP-NC Testing in Toulouse". Retrieved 2008-10-27.
  22. ^ "STEP-NC Machining and Measurement in Ibusuki". Retrieved 2008-10-27.
  23. ^ "International STEP-NC Demonstration of Feed Optimization, High-Speed Machining, Tolerance-Driven Tool Compensation, and Traceability". Retrieved 2008-10-27.
  24. ^ "International STEP-NC Demonstration of Closed-Loop Machining, Feed Optimization, and Measurement". Retrieved 2008-10-27.
  25. ^ "International STEP-NC Demonstration, Renton, WA 2009". Retrieved 2010-03-25.
  26. ^ "International STEP-NC Demonstration, National Institute of Standards and Technology (NIST), Gaithersburg, MD, June 2010". Retrieved 2010-03-25.
  27. ^ "International STEP-NC Demonstration, Boeing Renton Plant, Renton, WA, October 12-13 2010". Retrieved 2011-03-23.
  28. ^ "STEP-NC Machining Accuracy Demonstration, Stockholm, June 14, 2012". Retrieved 2015-03-20.
  29. ^ "Okuma / Boeing STEP-NC presentation TRAM2014 describing the CAM Exchange demonstration". YouTube. Retrieved 2015-03-20.
  30. ^ Lorincz, Jim (September 2015). "Optimize Process for Best Performance". Advanced Manufacturing: Aerospace and Defense Manufacturing 2015. SME. Retrieved 2015-11-17.
  31. ^ Albert, Mark (2019-04-01). "Machining Demonstration Shows the Digital-Twin Concept in Action". Modern Machine Shop. Retrieved 2019-04-03.
  32. ^ Sokolov, A.; Richard, J.; Nguyen, V. K.; Stroud, I.; Maeder, W.; Xirouchakis, P. (September 2006). "Algorithms and an extended STEP-NC-compliant data model for wire electro discharge machining based on 3D representations". International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 19 (6): 603–613. doi:10.1080/09511920600634903. S2CID 43244191.
  33. ^ "Archives of the STEP Manufacturing Team (ISO TC184/SC4/WG3/T24)".
  34. ^ Garrido Campos, J.; Hardwick, M. (2006). "A Traceability Information Model for CNC Manufacturing". Computer-Aided Design. 38 (5): 540–551. doi:10.1016/j.cad.2006.01.011.
  35. ^ "Step-NC Application for Steel Production in Shipbuilding". Retrieved 2018-03-07.
  36. ^ ISO/AWI 10303-238. Industrial automation systems and integration - Product data representation and exchange - Part 238: Application protocol: Model based integrated manufacturing. Geneva: International Organization for Standardization. Retrieved 2019-04-03.

외부 링크