[논문]절삭력 진동 측정에 의한 가공공정 모니터링

전재현; 김진오

doi:10.5050/ksnve.2012.22.11.1106

절삭력 진동 측정에 의한 가공공정 모니터링
Monitoring of Machining Process by Measuring Vibration of Cutting Forces 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.22 no.11, 2012년, pp.1106 - 1112

전재현 (Dept. of Mechanical Engineering, Soongsil University) , 김진오 (Dept. of Mechanical Engineering, Soongsil University)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper deal with a technique for monitoring machining conditions by measuring the vibration of cutting forces at milling machining. The vibrations of cutting forces in milling process were measured and analyzed to be related with processing parameters. The magnitude of cutting force is linearly proportional to the feed rate and cutting depth, and frequency of cutting force is linearly proportional to the rotating speed. Wired and wireless communication methods were applied in transmitting the measured vibration signals and the two methods were compared. The magnitude of the vibration signals transmitted by the wireless communication method was similar to that transmitted by the wired communication method.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

기계기술과 정보통신기술을 융합하는 연구의 일환으로, 지능형 가공공정 모니터링 기법을 연구하였다. 밀링가공 중 절삭력의 진동을 측정하고 분석하여 가공 파라미터와의 관계를 확인하였다.
이 논문은 밀링가공 중 절삭력의 진동을 측정하여 가공공정을 모니터링하는 기법을 제시한다. 측정된 절삭력 진동을 분석하여 가공 파라미터와의 관계를 확인한다.
Odroid7으로 진동 절삭력을 측정하여 데이터의 손실이 많이 발생하였으나 무선 통신 기술의 발전 및 신호처리 방법의 향상으로 개선될 수 있다. 이 실험을 통해 무선 방식의 진동 절삭력 측정 활용 방안을 제시한다.

제안 방법

2.1절에서 설명한 절삭력 진동과 가공 파라미터의 관계를 파악하고자 회전 속도, 이송 속도, 절삭 깊이를 5단계로 구분하여 실험하였다. Fig.
가진기에 입력되는 신호의 주파수와 크기를 변화시켜 Odroid7에 출력되는 신호를 확인하는 방법으로 실험을 하였다. 이때 Odroid7으로 전달되는 신호는 원신호의 20배로 증폭하였다.
측정된 절삭력 진동을 분석하여 가공 파라미터와의 관계를 확인한다. 또한 무선 통신 기술을 적용하여 모니터링하는 방안을 제시한다. 이는 생산 중에 발생하는 문제를 현장에서 뿐만 아니라 외부에서도 모바일 장치를 통해 확인할 수 있게 하기 위함이다.
기계기술과 정보통신기술을 융합하는 연구의 일환으로, 지능형 가공공정 모니터링 기법을 연구하였다. 밀링가공 중 절삭력의 진동을 측정하고 분석하여 가공 파라미터와의 관계를 확인하였다. 측정된 진동 신호를 분석 장치로 전송할 때 유선 방식과 무선 통신 방식을 적용하여 비교하였다.
4와 같이 장비를 설치한다. 이때 절삭 방향은 힘 센서를 압축하는 방향으로 하고, 정확한 실험을 위해 평 엔드밀을 활용하여 평면 가공을 한 후 실험을 실시하였다.
무선 통신을 모니터링 기법에 활용하기 위해서 측정 결과의 신뢰성이 필요하다. 이를 위해 무선 방식의 측정 결과와 유선 방식의 측정 결과를 비교한다. 3.
이는 생산 중에 발생하는 문제를 현장에서 뿐만 아니라 외부에서도 모바일 장치를 통해 확인할 수 있게 하기 위함이다. 이를 위해 진동 절삭력 실험에 안드로이드 기반 무선통신을 결합한 모니터링 기법을 구현하고, 실험을 통해 유선방법과 비교한다.
즉, 밀링머신의 회전 속도를 측정하는 부분과 피삭재로 전달되는 진동 절삭력을 측정하는 부분이다. 절삭력 진동의 측정을 위해 지그를 설계하고 제작하였다. 회전 속도를 측정하는 tachometer는 Sampo사의 DT6234B모델을 사용하였다.
진동하는 절삭력을 센서로 검출한 후 진동 신호를 판독 분석 장치로 전송할 때 유선 방식과 무선 방식을 구분하여 사용하였다.
이 논문은 밀링가공 중 절삭력의 진동을 측정하여 가공공정을 모니터링하는 기법을 제시한다. 측정된 절삭력 진동을 분석하여 가공 파라미터와의 관계를 확인한다. 또한 무선 통신 기술을 적용하여 모니터링하는 방안을 제시한다.
3에 보인바와 같이 2날, 3날, 4날 등이 있는데, 이 중 직경이 1 mm인 2날 평 엔드밀(YG-1 SG8A01010)을 사용하였다. 피삭재(Cu, 99.3 %)로 전달되는 진동절삭력을 힘 센서(PCB M2201B01)로 측정하고 신호 처리를 통해, 변화하는 힘의 크기와 절삭력 진동의 진동수를 확인한다.

대상 데이터

절삭력 진동 신호 전송에 무선 통신을 활용 한다. 실험에서 사용한 무선 통신 장비는 Hardkernel사에서 제공하는 Odroid7이다. Odroid7은 구글의 오픈소스 운영체제(OS)인 안드로이드를 일반 임베디드 기기에 적용하기 위한 공식 개발 툴이다.
2와 같다. 엔드밀 끝의 날의 유형은 Fig. 3에 보인바와 같이 2날, 3날, 4날 등이 있는데, 이 중 직경이 1 mm인 2날 평 엔드밀(YG-1 SG8A01010)을 사용하였다. 피삭재(Cu, 99.

데이터처리

밀링가공 중 절삭력의 진동을 측정하고 분석하여 가공 파라미터와의 관계를 확인하였다. 측정된 진동 신호를 분석 장치로 전송할 때 유선 방식과 무선 통신 방식을 적용하여 비교하였다.

이론/모형

절삭력 진동의 측정을 위해 지그를 설계하고 제작하였다. 회전 속도를 측정하는 tachometer는 Sampo사의 DT6234B모델을 사용하였다. 밀링 머신에 사용된 공구는 Fig.

성능/효과

또한 무선 통신 방식으로 진동 신호를 전송하여 분석한 진동 절삭력의 크기는 유선 방식으로 측정한 크기와 유사함을 확인하였다. 무선 통신 기술과 절삭력 진동 측정 기술의 융합으로, 가공 공정 상태를 장소에 상관없이 모니터링 할 수 있다.
밀링 가공에서 절삭력 진동을 분석한 결과, 진동하는 절삭력의 크기는 이송 속도와 절삭 깊이에 선형적으로 비례하고, 절삭력의 진동수는 회전 속도와 날의 개수에 비례함을 확인하였다. 이러한 관계로부터, 밀링 가공 중 절삭력 진동 측정을 통해 가공 상태를 확인할 수 있다.

후속연구

Odroid7으로 진동 절삭력을 측정하여 데이터의 손실이 많이 발생하였으나 무선 통신 기술의 발전 및 신호처리 방법의 향상으로 개선될 수 있다. 이 실험을 통해 무선 방식의 진동 절삭력 측정 활용 방안을 제시한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	일반적인 밀링 가공에서 절삭력의 파라미터는 어떠한 것에 의해 결정되는가?	밀링 가공에서 발생하는 절삭력의 발생원인은 다양하다. 일반적으로 밀링 가공에서의 절삭력의 파라미터는 가공 공구와 피삭재의 재질, 공구와 피삭재가 이루는 각도 등에 의해 결정된다. 단위면적당 절삭력인 비절삭력은 다음과 같다(5).
	밀링 가공에서 절삭력은 어떻게 구분되는가?	밀링 가공 중 절삭력은 정압 절삭력과 진동하는절삭력으로 구분할 수 있다(7).
	무선 통신을 이용한 절삭력 진동 신호 전송 과정은 어떻게 되는가?	5는 유선 방식과의 비교를 위한 실험 장치 구성을 보여준다. 가진기(PCB K2004E01)에 의해 발생 되는 힘을 힘 센서로 감지하고 신호 조정 증폭기 (B&K 2692)로 신호를 증폭하며 Odroid7으로 신호가 전달된다. 전달된 신호는 Odroid7 화면에 시간과 전압의 그래프로 실시간 출력된다. 출력된 그래프는 오실로스코프와 마찬가지로 파형의 위치 조정과 X축의 시간 단위 조절, Y축의 전압 단위 조절이 가능하다.

참고문헌 (8)

Kim, B. H., Ahn, H. J., Kim, J. O., Yoo, M., Cho, K. J. and Choi, D. S., 2010, Application of M2M Technology to Manufacturing Systems, Proceedings of ICTC 2010, pp. 519-520.
Jeon, J. H., Hong, J. H., Jeong, S. I., Cho, L. J., Oh, S. H., Piao, C., Kim, J. O. and Yoo, M., 2011, Application of Vibration Sensors for Intelligent Manufacturing System of IT-Convergence Research, Proceedings of the KSNVE Annual Spring Conference, pp. 714-715.
Jeon, J. H., Hong, J. H. and Kim, J. O., 2012, Vibration of Cutting Forces during Milling Machining, Proceedings of the KSNVE Annual Spring Conference, pp. 473-474.
Jeon, J. H., Kim, J. O., Lee, J. M. and Jung, S. H., 2012, Integration of Vibration Measurement and Wireless Communication for Monitoring Milling Machining, Proceedings of the KSME IT Convergence Division Spring Conference, pp. 85-86.
No, S. L. and Yoo, O. I., 2007, Manufacturing Processes, Bogdoo, pp. 202-210.
Kim, J. D. and Kim, D. S., 1997, Development of a Combined-type Tool Dynamometer with a Piezo-film Accelerometer for an Ultra-precision Lathe, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 71, No. 3, pp. 360-366.

상세보기
Hwang, C. H. and Cho, D. W., 1999, Chatter Prediction in Endmilling Using Dynamic Cutting Force Modeling, Journal of the Precision Engineering, Vol. 16, No. 2, pp. 104-115.
Lee, J. M., Jeon, J. H., Jung, S. H. and Kim, J. O., 2012, Android Based Wireless Vibration Sensor System for Milling Machining, Proceedings of the KSME IT Convergence Division Spring Conference, pp. 112-113.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증