FMS(Flesible Manufacturing System), FMX(Flexible Manufacturing Cell)와 같은 유연 생산시스템 뿐만 아니고 공장자동화(FA)의 최하위 단위인 절삭가공 공작기계에 대한 무인화의 실현은 머지않은 장래에 완성될 IMS(Intelligent Manufacturing System)시스템이 구축에 있어서 최대의 걸림돌이 되고 있다. 전통적인 생산시스템에서는 경험을 가진 작업자에 의해 절삭공정이 감시되어지며, 만약 이상이 발생했을 때에는 그 상태에 따른 적절한 조치를 즉시 취할 수 있었다. 그러나 급속도로 연구가 진행되는 무인생산 시스템에서는 이러한 작업자의 역할이 컴퓨터에 의한 자동적인 감시 및 제어 시스템으로 대체되어야 한다. 이러한감시활동 중에서도 공구마모 및 파단의 검출은 효율적인 공구교환정책, 가공물의 품위유지 및 공구와 공작기계의 보호를 위해서 가장 중요한 부분으로 취급되고 있다.
There are two important variables in machining process control, which are feed and cutting speed. It is possible to improve the machining accuracy and the productivity by maintaining the optimal feed and cutting speed. IN this work, a controller is designed to achieve on-line cutting force control based on the modeling of cutting process dynamics established through step response test. Two schemes are proposed and implemented. The first is feed control under the constant spindle speed and the second is spindle speed control under the constant feed. Finally, both are proved to work properly through simulation and experimentation.
최근 절삭공정은 다량의 칩을 생성시킬 수 있는 고능률화를 지향하고 있으므로 공작기계의 능력을 충분히 이용하려면 고속 가공에 따른 칩처리 문제가 선결되어야 한다. 고속가공시 발생하는 연속형 칩은 공구의 마모를 촉진하고 제품의 표면에 흠집을 내기도 하며 절삭점 부근에 칩이 엉기는 경우 여러가지 트럭블을 일으키게 되므로 가공계의 무인화, 자동화를 가로막는 가장 큰 요소가 되고 있다. 본 연구에서는 방사온도계를 이용하여 각 가공에 있어서 칩 상태에 따른 방사온도계의 출력값을 검토한 후 퍼지추론을 통하여 실시간으로 칩상태를 판별할수 있는 알고리즘을 개발하여 실험을 통해 그 성능을 평가하였다.
Cutting fluid is a factor which has big effects on both machinability and environment in machining process. The loss of cutting fluids may be reduced by the optimization of machining parameters in process planning. In this study, the environmental impact of fluid loss is analyzed. The fluid loss models in milling process are constructed with the machining parameters. The models are utilized to obtain the optimal machining parameters to minimize the fluid loss. The factors with significant effects on the fluid loss are analyzed by ANOVA test. Finally, optimal parameters are suggested considering both machining economics and environmental impact. This study is expected to be used as a part of a framework for the environmental impact assessment of machining process.
사용자 고유의 공정설계 노하우는 설계 도면정보에서 가공정보로의 변환의 일관성 유지를 어렵게 하고 또한 그 기술획득에 많은 시간을 필요로 한다. 가공방법과 가공기계가 결정된 후, 세부 작업내용, 작업순서, 절삭공구, 절삭조건, 공수 등을 결정하는 밀링 작업계획 모듈을 공작기계 부품을 대상으로 개발하였다. 설계 도면정보를 특징형상에 따라 입력하여 최적절삭조건 모듈 및 I/MILL 상용 프로그램의 도움을 받아 작업지시서와 NC 프로그램을 출력한다. 특징형상을 중심으로 작업계획 생산정보의 입/출력 내용과 작업계획 항목을 결정하는 본 시스템 개발을 통해 생산정보 통합 기술에 대한 이해를 기대한다.
The objective of this paper is to realize an analysis system that is capable of controlling the quality of an entire cutting process by including a 3 coordinate measuring machine in the process line. Fuzzy reasoning networks based on fuzzy associative memories has been intro- duced in the measuring process, the control limits for the control process have been obtained, and the efficiency and reliability of the system have been determined by examining the simu- lated reasoning control values.
In most of the existing mechanistic models, the cutting process simulation is often restricted to a single path machining operation under a fixed cutting condition. Complex cutting processes such as die or mold manufacturing, however, are performed under two- or three-dimensional multiple tool paths. Since the tool paths in CNC machining are composed of line and arc segments, transient cuts are frequently occured due to the multiple paths. Even in steady cuts, the width of cut is varied with each segment. In this regard, this paper deals with the development of process simulation system for transient cuts, where continuously changing cutting configuration is computed, and then the cutting forces are predicted.
Rapid Prototyping(RP)이란 3차원 솔리드 모델을 단면화한 뒤 하나씩 적층하는 가공방식을 총칭한다. 이때 단면화하는 방법에 따라서 uniform, adaptive slicing으로 나뉘며, 입력 모델에 따라서 direct slicing과 STL을 이용한 방식으로 나뉜다. 적층 방법에 따라서는 연속된 2D 윤곽을 기반으로 적층하는 vertical layer 방식과 인접한 두 개의 2D 윤곽들을 연결하며 만들어진 3D layer를 기반으로 가공하는 sloping layer방식으로 나뉠 수 있다. 현재 상용 RP 시스템들에서는 거의 모든 경우 vertical layer 방식이 채택되어 사용되고 있다. RP와 절삭 공정, 예를 들면 CNC 밀링의 장점을 효율적으로 결합하기 위해서는 임의의 복잡한 형상을 갖는 솔리드 모델을 정밀도에 제한이 없이 제조할 수 있어야 한다. 그러나 절삭 공정은 특별한 전문적 지식들을 필요로 한다 또한 상용 RP에서 사용하는 순차적인 적층 작업으로는 가공할 수 없는 형상들이 많다. 대표적인 것으로 지지대를 필요로 하는 형상들이 있다. 이러한 형상들을 지원하기 위해서는 복잡한 3D 형상을 절삭 가능한 형식으로 분할하는 것과 적층 가능한 순서대로 공정 계획하는 것이 필요하게 된다. 본 연구에서는 SDM에서 제시된 3D 분할 방법이 솔리드 모델을 기반으로 전개되어 STL file과 같은 삼각다면체 형식으로 근사화된 모델에 적용하기 어렵다는데 착안하여 STL file에서 읽어들인 삼각 다면체 모델을 가공 가능한 3D 형상으로 분할하는 알고리즘을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 일반화된 델타규칙을 이용한 신경회로망 기법을 사용하여 절삭 계수의 수학적인 모형화를 수행하였고, 탄소강 공작물 및 고속도강 공구에 대하여 절 삭속도의 추정을 통하여 절삭성을 예측할 수 있는 방법론을 산삭작업에서 개발하였다. 그결과 방대한 양의 절삭계수를 저장할 필요가 없을 뿐만 아니라, 작업자의 경험에 따 른 절삭계수의 선정으로 인하여 발생할 수 있는 단점을 극복하고 유연한 절삭계수의 선정을 할 수 있게 하므로써 적응제어 기능을 갖는 수치제어장치의 개발에 응용할 수 있음을 밝혔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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