절삭가공에서 가공조건은 가공비용의 감소와 제품 품질의 향상에 영향을 주는 주요 요인 중의 하나이다. 본 논문에서는 밀링작업을 대상으로 가공조건을 보다 효율적으로 수정하고 이를 지속적으로 향상시킬 수 있는 방법론과 이를 기반으로 개발된 작업설계시스템을 소개한다. 개발된 시스템은 (1) 표준 가공조건을 세부 공정별 요구 사항이 만족되도록 수정하고, (2) 퍼지아트맵 신경회로망 모델을 이용하여, 생성된 가공조건을 온라인(incremental) 학습한 후, (3) 보다 효율적인 새로운 가공조건이 생성되었을 때 이를 교체알고리즘이라 불리는 제안된 알고리즘을 이용하여 기존의 가공조건을 대체하는 3가지 핵심 기능으로 구성된다. 우선 새로운 방법론이 적용된 작업설계시스템의 전반적인 내용을 소개한 후, 다음으로 다양한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법론의 성능을 예시한다. 마지막으로 실제부품에 적용한 실행 결과를 기술하고 토의한다.
가공조건은 가공비용과 시간을 줄이고 제품의 품질을 결정하는데 영향을 주는 주요 요인중의 하나이다. 본 논문에서는 밀링 공정을 위한 작업설계(Operation Planning) 시스템에서, 가공조건을 지속적으로 향상시키기 위한 새로운 방법론을 제안한다. 제안된 방법론은 밀링 작업에 대하여 (1) 퍼지 아트맵 신경회로망 모델에 의해 가공조건을 실시한 학습하고 (2) 교체 알고리즘이라 불리는 새로운 알고리즘을 포함한다. 제안된 교체 알고리즘은 기존의 학습 정보보다 효율적인 새로운 가공조건이 얻어졌을 때 이를 이용하여 기존의 학습 정보보다 효율적인 새로운 가공조건이 얻어졌을 때, 이를 이용하여 기존의 학습 정보를 대체하는 기능을 수행한다. 본 논문에서는 우선 작업설계 시스템의 전반적인 기능을 간략히 소개한 후 제안된 방법론에 의한 의사결정 과정을 자세히 기술한다. 또한, 다양한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법론의 의한 의사결정 과정을 자세히 기술한다. 또한, 다양한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법론의 성능을 예시하도록 한다.
CNC가공의 절삭공정에 대하여 명료한 분석이 되어있지 않아서 다양한 절삭조건에서의 가공결과를 예측하기가 힘들기 때문에, 최적의 절삭조건 결정 및 공구선택에 대한 체계적인 기술이 정립되어 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 CNC 가공기인 머시닝센터 및 고속가공기를 이용한 엔드밀 절삭가공시 요구되는 일반적인 사항들을 고찰하고, 엔드밀 공정의 가공성능 향상을 위한 절삭조건결정 방식을 지적인 결정에 의하여 선택하도록 하는 사용자 친화적 지적결정 시스템을 개발하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제19권3호
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pp.70-76
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1995
생산스케쥴링의 기준이 되는 정보는 각 부품의 생산시간이나 생산비용인데, 이들은 고정된 값으로 취급되는 경우가 많다. 그러나, 실제적으로는 가공조건에 의하여 그 값들이 변화한다. 가공조거는 절삭깊이(depth of cut), 이송속도(feed rate), 및 절삭속도(cutting speed)로 구성되어 있다. 본 연구에서는 주어진 조건에 있어서 가공의 최적절삭조건을 최적이론의 하나인 페널티 함수이론(SUMT)을 이용하여 결정하는 할고리즘을 개발하였다. 알고리즘에서 목표함수(objective functions)로는 표면거칠기, 파워 소비, 등을 고려했다. 개발된 알고리즘 프로그램의 유용성을 증명하기 위해 선반가공의 예를 실행하여 그 결과를 예시하였다.
절삭가공에서 가공조건은 가공비용의 감소와 제품 품질의 향상에 영향을 주는 주요 요인 중의 하나이다. 일반적으로 공정설계자는 제품의 목표 품질을 만족하는 범위 내에서 비용을 줄일 수 있는 가공조건을 결정하기 위하여, 가공조건 핸드북 등에서 제공하는 표준 가공조건을 세부 공정별 요구 사항이 만족되도록 경험을 기반으로 수정한 후 작업자의 안전에 문제가 없는 지 검토한다. 본 논문에서는 공정설계자의 경험에 의해 수행되는 일련의 과정을 신경회로망 모델과 규칙에 의해 모델링한 작업설계시스템을 소개한다. 개발된 시스템은 각주형 부품의 밀링 작업에서 (1) 표준 가공조건을 세부 공정별 요구 사항이 만족되도록 신경회로망 모텔에 의해 수정하고, (2) 다음으로 작업자의 안전을 만족하도록 수정된 가공 조건을 필터링하는 모듈로 구성된다. 본 논문에서는 우선 개발된 밀링 작업설계시스템의 전반적인 기능을 간략히 소개한 후, 제안된 방법론에 의한 의사결정 과정을 자세히 기술한다. 마 지막으로 실제 적용 예를 통하여 개발된 시스템의 성능을 예시하도록 한다.
본 연구에서는 전류밀도와 가공시간을 변화시켰을 때의 가공량, 가공상태를 검토해 보았으며, 촉침홀더의 가공각도를 달리하거나 재부착문제를 해결하기 위한 마 스크의 사용여부에 따른 촉침의 가공상태를 알아보기 위해 초기선단반경 2$\mu\textrm{m}$, 선단각 90˚의 다이아몬드 촉침을 이온스파터 가공기를 사용하고, 가공조건을 변화시켜서 초 정밀 가공품의 표면거칠기 측정에 적합한 0.5$\mu\textrm{m}$ 이하의 미세한 선단반경을 갖는 촉침 을 가공하기 위한 가공조건에 대한 실험을 하였다.
본 논문은 밀링가공에서 측정되는 절삭력 진동을 분석함으로써 가공조건을 모니터링하는 실험적 기술을 다룬다. 이 기술은 앞서 보고된 절삭력 진동의 이송속도 및 절삭깊이와의 관계에 근거한다. 측정 시스템은 동적 힘 센서와 신호 증폭기로 구성되고, 분석 시스템은 오실로스코프와 LabVIEW 프로그램을 갖춘 컴퓨터를 포함한다. 가공조건 중 회전속도를 일정하게 하고 이송속도와 절삭깊이를 변화시키며 실험하였다. 절삭날 수와 회전 진동수의 곱에 해당하는 절삭력 진동 성분의 크기가 가공조건과 선형으로 관계되었다. 이로써 이송속도와 절삭깊이 중 한 가지 가공조건을 알 때 절삭력 진동 분석을 통해 다른 한 가지 가공조건을 확인할 수 있다.
최근 기계가공은 제품생산의 리드타임(lead time)의 단축 및 가공시간 단축을 통하여 비용을 절감하고 생산성을 극대화하는데 초점이 맞춰지고 있다. 고속가공(HSM: high-speed machining)은 별도의 연마 공정 없이 그 자체로 고품위, 고정도의 가공물을 생성하여 공정을 축소시키며, 가공시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 이러한 고속가공에 있어서 가공특성은 공작기계의 특성, 공구 및 가공조건뿐만 아니라 제품 형상 등의 다양한 요인에 의해 결정되어진다.(중략)
최근 유한요소법을 이용하여 절삭가공을 해석하는 연구가 많이 발표되고 있다. 이 때 가장 문제되는 점이 피삭재에서 칩으로 분리하는 조건이다. 일반적으로 칩 분리 조건이라 일컬어지는 이 조건을 어떻게 설정할 것인가에 대해 현재까지도 많은 연구가 이루어지고 있다. 현재까지 제시된 칩 분리 판별 조건은 두 가지 유형 - 기하학적, 물리적으로 나눌 수 있다. 기하학적 칩 분리 조건은 공구 끝단과 바로 앞 요소의 거리를 기준으로 정해진 특정한 값에 도달하면 요소가 분리되는 혹은 없어지는 방법을 이용하는 것이며(Fig. 1 참조), 물리적 칩 분리 조건은 요소 내의 소성변형률 혹은 변형률 에너지 밀도함수 등의 값을 기준으로 분리시키는 방법이다. 본 연구에서는 상용 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하였으며 이 프로그램에서 제공하는 element birth/kill 기법을 이용하여 기하학적 판별조건에 도달하면 공구 끝단 앞의 요소가 사라지는 방법을 취하였다. Fig. 2는 절삭가공을 위한 유한요소 모델링을 나타낸다. 칩-공구 접촉 부위에 접촉요소를 사용하였으며, 피삭재의 왼쪽과 아래쪽 부위는 각각 변위구속을 하였다. 공구의 이동은 변위경계조건의 값을 변화시킴으로써 구현하였다. 절삭력을 비교함으로써 해석결과의 타당성을 검토하였으며, 피삭재 내의 응력, 변형률 분포 등을 살펴보았다.
폴리에스테르 직물의 염색가공공정은 직물의 종류 및 용도에 따라 매우 다양하다. 최근에는 각종 신합섬 및 기능성을 갖는 제품의 등장으로 인해 기존의 공정이 세분화되어 적용되고, 각 공정의 조건 또한 복잡하다. 폴리에스테르 직물의 최종 물성은 이러한 단위공정의 영향을 크게 받는다. 동일한 생지를 사용한 직물의 경우에도 염색가공 공정 및 공정 조건에 따라 큰 차이를 나타내는 것으로 판단된다. 하지만 실제 생산 현장에서는 이러한 물성에 대해 객관적인 계측 없이, 최종 가공이 끝난 제품을 대상으로 몇몇 기술자의 경험에 의해 주관적으로 생산된 제품의 품질을 평가하고 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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