대한산업공학회/한국경영과학회 1992년도 춘계공동학술대회 발표논문 및 초록집; 울산대학교, 울산; 01월 02일 May 1992
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pp.237-246
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1992
본 연구는 선삭공정에서 CAD 인터페이스된 자동공정계획시스템개발에 관한 연구의 계속으로 작업준비계획(Setup Planning)을 자동적으로 수행하는 기법을 개발함이 주된 목적이다. 연구의 대상은 기계가공부품들 중 많은 비중을 차지하는 NC선반가공용 회전형상부품을 대상으로 하였다. 연구의 내용은 공작물고정방법의 결정, 작업준비횟수의 결정, 클램핑(Clamping)면 및 공작물고정구의 선정에 관한 기법과 알고리즘을 개발하였으며, 소프트웨어는 개인용 컴퓨터를 이용하여 Turbo-C(Version 2.0)를 사용하여 개발하였고, 사례연구를 통하여 개발된 시스템의 유효성을 평가하였다.
공작기계의 자동화 고속화에 의해 절삭 작업은 향상되고 있지만 선삭시 발생하는 연속형 고속형칩은 작업능률을 저하시킴으로 AE센서를 이용한 절삭 실험을 통하여 절삭 조건에 따른 AE 신호의 특징을 분석하고 칩과 관련된 신호특성을 분석결과 칩 형상에 가장 중요한 요인이 되는 것은 AE진폭 신호와 AE 에너지 신호였음을 확인하였으며, AE진폭 신호와 AE에너지 신호를 통계적 처리한 결과 에너지신호 보다는 진폭 신호의 첨도값이 선삭시 절삭특성을 잘 나타내 주고 있었으며, 비절삭에너지를 이용하여 절삭성능을 종합적으로 평가하였다.
This paper presents an experiment on the modeling, analysis, prediction and optimization of machining parameters used during the turning process of the low-carbon steel known as ST40. The parameters used to develop the model are the cutting speed, the feed rate, and the depth of the cut. The experiments were carried out under various conditions, with three level of parameters and two different treatments for each level (with and without a lubricant), to determine the effects of the parameters on the surface roughness and electric current consumption. These effects were investigated using response surface methodology (RSM). A second-order model is used to predict the values of the surface roughness and the electric current consumption from the results of experiments which collected preliminary data. The results of the experiment and the predictions of the surface roughness and electric current consumption under both treatments were found to be nearly identical. This result shows that the feed rate is the main factor that influences the surface roughness and electric current consumption.
In order to make unmanned machining systems with satisfactory performances, it is necessary to incorporate appropriate condition monitoring systems in the machining workstation to provide the required intelligence of the expert. This paper deals with condition monitoring for tool wear and fracture during turning operation. Developing economic sensing and identification methods for turning processes, sound pressure measurement and digital signal processing technique are proposed. The validity of the proposed system is confirmed through the large number of cutting tests.
In order to detect and suppress chatter in turning processes a stability control methodology was studied through manipulation of spindle speeds regarding to chatter frequencies. The chatter frequency was identified by monitoring and signal processing of sound pressure during turning on a lathe. The stability control methodology can select stable spindle speeds without knowing a prior knowledge of machine compliances and cutting dynamics. Teliability of the developed stability control methodology was verified through turning experiments on an engine lathe. Experimental results show that a microphone is an excellent sensor for chatter detection and control
본 연구에서는 절삭과정의 정적특성에 관한 식과 그에 포함된 계수를 실험을 통하여 결정함으로써 절삭과정을 모델링하고, 절삭시에 검출되는 주절삭력에 따라 이 송속도를 제어하며 절삭과정의 변동에 관계없이 시스템의 안정을 보장하는 제어 프로 그램 및 제어장치를 개발하여 선삭작업에 응용하여 보고자 한다.
Because of high specific stiffness, the aluminum alloy has been used for various industry field. Specially, the heat-treated aluminum alloy is difficult-to-machine material and machining test is necessary to evaluate and improve the machinability. In order to manufacture the functional part, appropriate cutting condition is selected by considering surface quality, machining time, and workpiece deflection by cutting force. In this investigation, the machinability of A16061-T6 is estimated by changing cutting conditions. The variable cutting conditions are cutting speed, depth of cutting, and feed rate. The estimation is done by analysis of cutting force, surface roughness, and surface shape according to the change of cutting conditions.
본 연구에서는 절삭공정 중 발생하는 공구의 접촉이탈 현상에 의하여 공작 물의 절삭된 표면중에 한회전 및 그 이전 회전에 절삭된 절삭면의 형상이 현재의 절삭 깊이에 영향을 미치는 다중재생효과(multiple regenerative effect)가 존재하는 선삭 작업에서 공구의 착탈현상을 고려한 비선형채터(nonlinear chatter)를 공작기계의 생 산성의 관점에서 절삭공정의 특성을 고려하여 해석하였으며, 수동제어기의 일종인 임 펙트댐퍼를 절삭공정에 응용하여 절삭작업중에 공작기계의 안정성향상 뿐만 아니라 생 산성의 증가효과를 규명하였다.아울러 댐퍼자체의 설계변수에 따른 채터 억제효과 를 고려하여 최적의 댐퍼를 설계하는 방법을 제시하였다.
쇽옵서버 피스톤로드(shock absorber piston rod)는 자동차의 충격과 진동의 흡수에 작용하는 자동차 현가장치(suspension equipment)부품의 일종이다. 피스톤로드는 자동차 충격흡수에 매우 밀접한 영향을 주기 때문에 제조에 있어서 고도의 정밀도와 표면 매끄러움이 요구된다. 피스톤로드의 제조공정은 선삭, 홈가공, 밀링, 전조 등 여러 공정으로 구성되는데, 여기서 품질불량에 가장 크게 영향을 주는 공정은 선삭공정(lathing process)이다. 이는 선삭공정의 가공공구(insert component)가 주원인으로서 반복되는 가공으로 인한 공구의 마모(abrasion)나 파손(breakage)이 주요 원인으로 지적되고 있다. 따라서 가공 데이터를 수집 분석하여 공구의 교체시기를 파악한다거나 가공 부품의 측정 데이터가 관리도 상하한선 내에 있는지 등 가공 공정 전반에 대한 체계적인 공정관리 시스템 개발이 요구된다. 본 연구에서는 자동차 쇽업서버 피스톤로드 제조공정의 가공 정보를 체계적으로 수집하여 관리하고 분석하는 자동차 쇽업서버 피스톤로드 제조공정에 대한 공정관리시스템을 개발하는 것이 목적이다. 개발결과 피스톤 로드의 측정 치수 변화 및 불량발생을 측정, 감지할 수 있었으며, 본 시스템을 통해 가공공구의 치수오차를 보정(compensation)하고 공정의 불량발생을 조기에 방지 함으로써 불량률은 1/5로 경감하고 작업자 수도 1/2로 감소시킬 수 있었다.
본 연구에서는 제약조건중 절삭조건 뿐만 아니라 작업 가공 목표, 즉 현장에 서 중요시하는 표면조도를 제약조건에 첨가하여 가공조건의 최적화를 꾀하였다. 또 한 앞의 논문들에서 적응제어나 R-T-F의 개념으로 경제성으로 고려한 최적 절삭 조건 을 구하였으나 본 논문에서는 국내 업체의 노무비 및 간접비로 최소 가공비를 구하고, 이에 대응하는 최적 절삭 속도 및 최대 생산율을 검토하였다. 그리고 이송변화에 따 른 최적 절삭 속도의 영향을 검토하여 생산 가공의 경제성을 제고하였다. 또한 각 업체의 선삭작업에 해당하는 입력 데이터만으로 경제성을 고려한 최적 절삭 조건의 자 동 설정을 하기 위한 프로그램을 구축하였다. 그러므로 이와같은 방법으로 현재 업 체의 장비와 인원만으로 기계 가공의 최적 조건 선정을 자동화 하므로써 생산성 향상 과 원가 절감의 효과를 극대화 할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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