Optimization of the Tool Life Prediction Using Genetic Algorithm

유전 알고리즘을 이용한 공구 수명 예측 최적화

Abstract

Recently, a computer numerical control (CNC) machine is used widely for mold making in various industries. In the operation of a CNC machine, the production quality and safety of workers are becoming increasingly important as the product process increases. A variety of tool life prediction studies has been conducted to standardize the quality of production and improve reproducibility. When the tool life is predicted using the conventional tool life equation, there is a large error between the experimental result and result by the conventional tool life equation. In this paper, an algorithm that can predict the precise tool life was implemented using a genetic algorithm.

최근 금형산업과 다양한 산업에서 사용되고 있는 CNC 공작기계는 제품 공정 증가에 따라 작업효율, 생산 품질과 작업자의 안전성이 중요해지고 있다. 특히 4차 산업으로 산업구조가 바뀜에 따라 CNC 공작기계는 기존의 고정밀, 고능률화를 넘어 ICT 스마트 가공에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이에 CNC 절삭가공 시 생산제품의 품질을 균일하게 하고 재현성을 향상시키기 위한 다양한 공구 수명 예측 연구가 진행되어 왔다. 이러한 과정에서 기존의 확장된 Taylor 공구 수명식을 이용하여 공구 수명을 예측하였을 경우 예측결과와 실제 실험 결과와의 오차가 상당하다. 이에 본 논문에서는 공구 수명 관련 가공 실험을 통해 공구 수명에 대한 데이터를 확보 한 후 이를 기초로 유전알고리즘을 이용하여 최적의 공구 수명 매개변수를 추정하였다. 이때 공구 수명에 관련하여 공구 마모 관련 정보를 삽입하여 공구 마모량에 따른 공구 수명을 정확하게 예측할 수 있도록 구성하였으며, 이를 통해 공구 수명식을 보다 정확하게 최적화할 수 있도록 하였다.

Fig. 1. Flank wear according to cutting time

Fig. 2. Experimental Result by cutting condition by Table 1

Fig. 3. Genetic Flow

Fig. 4. Experimental result aboue new experiment

Table 1. Cutting experiment environment

Table 2. Cutting Condition and experimental result

Table 3. Parameter results at equation (2)

Table 4. Result of time prediction by using extended Taylor tool life equation

Table 5. Parameters of genetic algorithm

Table 6. Parameter results by using genetic algorithm at equation (3)

Table 7. Result of time prediction by using genetic algorithm

Table 8. Cutting Condition and experimental result about new experiment

Table 9. New result of time prediction by using genetic algorithm