본 발표에서는, 요사이 고품질의 광학부품을 가공할 때 의외의 가공현상으로 거의 완성된 부품을 폐기하는 사례에 [H해 근본적인 초정밀 가공과 문제점에 대해 분석하였다. 초정밀 가공기와 가공공정 그리고 외기환경에 대한 종합적인 분석을 통해 의외의 가공현상을 예측 가능한 가공현상으로 변화시키는 기술적 분석방법에 대해 독일 공작기계관련 박사학위논문을 기반으로 자세히 설명한다. 초정밀 가공기의 설계는 기계설계, 가공공정 설계 그리고 환경설계까지가 범위이다.
Ji, Tae-Geun;Pak, Soojong;Kim, Geon-Hee;Jeong, Byeongjoon;Kim, Sanghyuk;Lee, Hye-In
천문학회보
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제41권2호
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pp.36.3-37
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2016
ECS(Error Compensation Software)는 알루미늄 자유곡면 반사경의 형상정밀도를 향상시키기 위해 개발된 보정가공 소프트웨어이다. DTM(Diamond Turning Machine)을 이용한 가공공정에서 가공오차의 변화를 쉽게 확인하며 형상을 보정할 수 있도록 설계되었다. 보정가공 공정은 (1) 10차 다항식을 이용하여 표면을 설계한 후 DTM에 입력할 가공경로 계산, (2) DTM에 가공경로를 입력하여 가공, (3) 3차원 초정밀 형상측정 장비로 반사경의 가공오차 분석, (4) 가공오차를 보정하여 새로운 10차 다항식 설계, (5) 보정가공경로 계산 후 재가공으로 이루어진다. 그동안의 공정은 다항식의 설계, 가공경로 계산, 반사경의 가공오차 분석을 위해 다수의 프로그램들을 실행해야만 했다. 본 연구에서는 ECS가 알루미늄 자유곡면 반사경 제작을 위한 통합 보정가공 소프트웨어를 제공하여, 사용자가 작업을 효율적으로 수행하기를 기대한다.
공정설계는 설계와 가공에 대한 지식을 갖고 있는 사람이 부품설계 도면의 정보를 이용, 생산 현장에서 소재를 부품으로 가공하기 위하여 필요한 가공정보들을 수집, 검토하여 상세한 작업지시를 준비하는 일련의 활동이라고 할 수 있다. 따라서 공정설계는 제품을 경제적, 효율적으로 생산하는데 필요한 체계적인 결정방식이며, 설계와 가공사이의 정보흐름을 원활하게 하여 제조공정상의 교량역할을 하는 핵심적인 부분이므로, 본 논문에서는 첨단생산시스템을 구현하기 위한 차세대가공시스템의 소과제중 하나인 "지적공정계획기술" 과제에서 기존에 상용화된 CAD/CAM(Compu-ter Aided Design / Manufacturing)시스템을 이용하여 설계와 가공의 정보를 체계화하고 지식 베이스화하여 설계정보가 생산현장까지 이어질 수 있도록 개발중인 컴퓨터를 이용한 공정설계자동화시스템(CAPP : Computer Aided Process Planning)에 대하여 기술하고자 한다.
컴퓨터 이용 설계와 가공 기술을 연결시키는 고리로서 컴퓨터 이용 공정설계(CAPP)기술의 중요성이 인식되고 있다. 이를 위한 중요 기술분야, 즉 가공형상 및 특성인식, 공정설계 의사결정 체계의 실현, NC가공기술, 가공순서의 최적화 등의 분야에 관련 연구가 진행되고 있다. 본 고찰에서는 공정설계 각 기능에 대한 의사결정 체계에 관하여, 다음 문제를 분석하고 PART시스템을 이용해 실제 접근을 소개한다. 첫째, 공정설계의 각 기능을 일정한 순서로 결정하는 종래의 방법에, 사용자 환경에 적합한 Flexibility를 주는 문제 - Senario작성. 둘째, 종래 CAPP시스템에서 고려하지 못한 Setup설계에, 가공공차를 통한 가공면 선택 문제 - Converted tolerance scheme. 셋째, 가공방법 선택에 필요한 인자 및 그 규칙의 표현문제 - Method selection.
본 논문은 양극 형조 방전 가공기를 제작하고 그 성능을 평가하였다. 설계 구현된 형조 방전 가공기는 극간 전압 제어기 설계와 서보 모터 제어기 설계 두 부분으로 이루어져 있고, 시뮬레이션을 통해 검증하고 제작하였다. 구현된 방전 가공기의 성능을 기존의 방전 가공기와 가공속도와 가공 표면의 거칠기를 비교 평가하였다. 연구의 결과로는 설계된 가공기가 가공속도와 면조도에서 개선된 결과를 얻었다.
자동차 엔진블럭을 생산하는 라인은 대표적인 흐름생산 방식의 가공라인이다. 자동차 제조업체에서는 새로운 차종을 개발하면 엔진가공라인을 새롭게 설계해야 할 필요성이 생긴다. 엔진가공라인을 설계하기 위해서는 연간생산목표량을 비롯한 여러 가지 요인들을 고려하게 되는데 설계단계에서 발생하는 오류는 향후 라인설치가 완료되어 양산에 들어가면 많은 문제점을 발생시킨다. 따라서 초기 설계안이 확정되면 검증절차를 거치게 되는데 이때 가장 유용한 도구가 시뮬레이션이다. 따라서 본 논문에서는 자동차 엔진블럭 가공라인 설계를 할 때 반영해야할 요인들과 설계안 검토시 고려해야 할 요인들을 고찰하고, 시뮬레이션을 이용한 실제 검증사례를 소개하고자 한다.
2002년도 한 해 동안 생산 및 설계공학 관련 분야를 중심으로, 소성가공, 절삭가공, 금형 및 사출성형, 용접 및 특수가공, 생산자동화 및 관리, CAD/CAM, 기계요소 및 기구설계, 공작기계 및 기계시스템설계, 지적설계 및 최적설계, 윤활 및 마멸, 생체공학, MEMS 등으로 분류하여 각 분야에서 그 동안 발전 개발하여 게재된 연구 및 실험 논문들을 중심으로 이들 분야에 대한 관련 동향등을 정리하면 다음과 같다.
소성가공 공정설계의 컴퓨터를 이용한 최적설계를 위하여 선결되어야 기술적 과제를 (i) 구성방 정식, (ii) 윤활 및 마찰조건, 그리고 (iii) 적응적 유한요소망 재구성법 등 3가지 분야로 대별하여 논의하였다. 적절히 선택된 마찰/구속조건 등 경계조건 (boundary condition) 과 적절한 유한 요소망의 구성을 통하여 최종제품의 형상을 만들어내기 위한 금형의 형상 등을 유한요소법으로 해석하여 공정설계상의 시행착오의 범위와 횟수를 줄일 수 있다(7,8). 또 하나의 예로서 자동 차의 자체 등 비교적 대형의 판재가공에서 펀치에 의한 본격적인 가공행정이 이루어지기 전에 판재 자체가 중력에 의하여 처지게 되는데 이러한 중력에 의한 피가공재의 초기 처짐은 최종제 품의 형상에 직접적인 영향을 주게 된다. 이 경우 기존의 유한요소 해석 기법을 사용하여 초 기처짐을 제어하기 위한 판재의 가공전 고정용 금형(binder wrap)의 최적설계를 훌륭히 수행할 수 있다. 이같이 현재의 유한요소 해석법은 많은 기술적 과제를 지니고 있으나 동시에 소성가 공의 컴퓨터 응용설계를 실현하기 위한 궁극적 도구로서 매우 큰 활용 잠재력을 지니고 있다.
본 연구에서는 소성가공 공정의 최적설계를 위한 새로운 접근 방법이 소개 된다.이방법은 소성가공 공정의 유한요소해석 기술과 기계시스템의 최적설계 기술 에 바탕을 두고 있다. 벌칙 강소성유한요소법, 정상 상태의 소성가공 공정(steady -state metal forming process)을 위한 최적설계 문제의 수식화, 설계민감도의 해석 방법, 설계민감도의 정확성에 관한 고찰, 구배투영법(gradient projection emthod)등 이 본 논문에서 상세하게 소개된다.
자동차 엔진블럭을 생산하는 라인은 대표적인 흐름생산 방식의 가공라인이다. 자동차 제조업체에서는 새로운 차종을 개발하면 엔진가공라인을 새롭게 설계해야 할 필요성인 생긴다. 엔진가공라인을 설계하기 위해서는 연간생산목표량을 비롯한 여러 가지 요인들을 고려하게 되는데 설계단계에서 발생하는 오류는 향후 라인설치가 완료되어 양산에 들어가면 많은 문제점을 발생시킨다. 따라서 초기 설계안이 완성되면 검증절차를 거치게 되는데 이때 가장 유용한 도구가 시뮬레이션이다. 따라서 본 논문에서는 자동차 엔진블럭 가공라인 설계를 딸 때 반영해야할 요인들과 설계안 검토시 고려해야할 요인들을 고찰하고, 시뮬레이션을 인용한 실제 검증사례를 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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