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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 지성철
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수18
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과학기술에 발전에 따라 고부가가치의 정밀한 가공이 요구되어왔다. 정밀도와 생산성을 발전시키기 위하여 다양한 CNC 제어기술들이 개발되고 제시되어왔다. 가공 중 발생하는 다양한 문제를 해결하기 위하여 많은 연구가 있었다. 공작물을 가공하면서 절삭력이 발생하는데, 일반적으로 5축 CNC는 절삭력의 수준이 일정하지 않고 그로 인해 다양한 문제점이 발생한다. 가공물의 표면조도를 저하하거나 공구에 불필요한 피로가 쌓여 공구 수명이 줄어드는 상황이 발생한다. 이러한 이유로 절삭력을 제어하기 위한 다양한 연구들이 진행됐다. 본 논문에서는 절삭력의 변동을 최소화하고 공작물과 공구의 불필요한 절삭력이 발생하지 않게 하여 가공 안정성을 보장하고자 한다. 절삭력을 제어하기 위하여 다양한 방법들이 제시되어왔지만 본 논문에서는 CAD 데이터를 사용하는 가공 시뮬레이터와 별도의 센서를 사용하지 않고 NC 데이터를 기반으로 절삭체적과 소재제거율을 실시간으로 예측하여 절삭력의 변동이 최소화되도록 이송속도를 조정하고자 한다. 이송속도를 조정함에 따라 일반적인 가공과 다르게 가공 중 이송속도가 연속적으로 변화하는데 이는 가공 중 이송계에 불필요한 가속도를 발생시킬 수 있다. 실제 CNC 운용 중 가감속에 필요한 블록길이를 유지하도록 이송속도 스케줄링 방식을 제시하고 가공을 진행하였다. 제시한 방법의 실효성을 평가하기 위해, PC 기반의 5축 CNC에 제시한 방법을 적용하여 절삭력 변동이 저감되고 절삭력의 최대값이 감소한 것을 공구동력계를 통해 확인하였다. 또한, 가공물의 표면조도를 측정하여 표면조도가 향상된 것을 확인할 수 있었다. 제시한 방법을 통해 가공 중 CNC가 실시간으로 절삭력 변동 수준을 줄일 수 있어 가공물의 표면조도 향상과 공구 수명연장을 위한 기능으로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
목차
국문초록 ⅰ목 차 ⅲList of Tables ⅴList of Figures ⅶⅠ. 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 및 내용 5Ⅱ. 공작기계 가공에서의 절삭력 62.1 3축 공작기계의 절삭력 62.2 5축 공작기계의 절삭력 9Ⅲ. 5축 가공에서의 절삭체적 예측 및 검증 123.1 공구자세 변화에 따른 절삭체적 예측 123.1.1 제시한 절삭체적 예측 방법 123.1.2 수치적분을 사용한 절삭체적 예측 방법 163.2 공구자세 변화에 따른 절삭체적 검증 193.2.1 Tilt angle의 변화에 대한 검증 193.2.2 Yaw angle의 변화에 대한 검증 233.2.3 Tilt, Yaw angle의 동시 변화에 대한 검증 26Ⅳ. 5축 CNC에서의 실시간 이송속도 조정 및 적용 284.1 소재제거율 예측을 통한 이송속도 조정방법 284.2 조정된 이송속도 후처리 및 적용 방법 324.2.1 이송속도 스케줄링 방법 324.2.2 가감속 보장을 위한 NC 데이터 조정방법 37Ⅴ. 실험 결과 및 고찰 415.1 실험장비 415.2 절삭력 변동 감소 기능을 적용한 5축 CNC 시스템 445.3 실가공을 통한 제시된 알고리즘의 실효성 평가 455.3.1 절삭력 측정 데이터 처리 방법 455.3.2 실가공 절삭력 측정 결과 495.4 고찰 79Ⅵ. 결론 81참고문헌 83Abstract 85감사의 글 87
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