[논문]NC가공에서 허용오차를 고려한 가공속도 최적화에 관한 연구

이희승; 이철수; 김종민; 허은영

doi:10.7735/ksmte.2013.22.5.852

[국내논문] NC가공에서 허용오차를 고려한 가공속도 최적화에 관한 연구
A Study of Feedrate Optimization for Tolerance Error of NC Machining 원문보기

한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, v.22 no.5, 2013년, pp.852 - 858

이희승 (Dept. of Mechanical Engineering, Sogang University) , 이철수 (Dept. of Mechanical Engineering, Sogang University) , 김종민 (Sogang Institute of Advanced Technology, Sogang University) , 허은영 (Sogang Institute of Advanced Technology, Sogang University)

Abstract ▼ AI-Helper

In numerical control (NC) machining, a machining error in equipment generally occurs for a variety of reasons. If there is a change in direction in the NC code, the characteristics of the automatic acceleration or deceleration function cause an overlap of each axis of the acceleration and deceleration zones, which in turn causes a shift in the actual processing path. Many studies have been conducted for error calibration of the edge as caused by automatic acceleration or deceleration in NC machining. This paper describes a geometric interpretation of the shape and processing characteristics of the operating NC device. The paper then describes a way to determine a feedrate that achieves the desired tolerance by using linear and parabolic profiles. Experiments were conducted by the validate equations using a three-axis NC machine. The results show that the machining errors were smaller than the machine resolution. The results also clearly demonstrate that the NC machine with the developed system can successfully predict machining errors induced with a change in direction.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 제품에 허용되는 가공오차를 이용하여 최적의 지령속도를 가공 경로의 방향 변화가 발생하는 부분에 적용하여 가공오차를 만족하는 가공 방법을 연구하였다. 또한 고속가공에서 모터 사양이나 기구적인 특성에 의하여 결정되는 지령 블록 사이의 최소속도를 기존의 고정된 방식이 아닌 방향변화에 따른 비례값으로 조정하여 가공오차를 만족하는 가공을 할 수 있다.

제안 방법

(2) 따라서, 장비의 방향변화 크기에 따라 오차를 원하는 양으로 조절하기 위한 이송속도를 결정하는 방법을 제안하였고, 이 이송속도를 방향이 변하는 지령 사이에 적용하고 실제 가공 오차를 통하여 검증하였다.
(4) 가장 기본적인 선형 속도프로파일로 그 적용 방법을 나타내고,유사한 방법으로 기타 다른 속도프로파일의 적용 가능성을 S형 속도프로파일을 이용하여 설명하였다.
본 연구는 NC가공을 할 때 방향이 급격히 변하는 부분에서 발생하는 1∼1000 μm오차를 효율적으로 예측하고, 허용오차를 만족하기 위한 이송속도를 조정하는 방법을 제안하였다. 검증을 위한 실험 결과를 요약하면 다음과 같다.

성능/효과

(3) 각 이송속도와 방향변화에 대한 예측 오차 값은 실제 오차와 0.1∼0.9 μm의 차이가 있으며, 일정한 가공 오차를 위하여 이송속도를 조절한 경우 0.2∼0.9 μm의 오차를 가진다. 이는 장비의 분해능 1 μm 수준 이하의 오차로 정확한 예측이 되었음을 확인하였다.
9 μm의 오차를 가진다. 이는 장비의 분해능 1 μm 수준 이하의 오차로 정확한 예측이 되었음을 확인하였다.
이처럼 지금까지 정립되지 않았던 오차의 발생원인을 분석함으로써, 기존 감각적인 이송속도의 적용이 아닌, 가공상황에 따른 정확한 예측이 가능하며 이를 제안된 식을 통하여 허용오차를 만족하는 이송속도를 구하여 적용하여 보다 정밀한 가공이 가능하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현장에서 주로 사용하는 속도 프로파일에는 무엇이 있는가?	현장에서 주로 사용하는 속도 프로파일은 3차 다항식으로 이루어진 S곡선과 2차 다항식으로 이루어진 사다리꼴 모터 프로파일이 있다. S곡선 속도 프로파일의 경우, 출발과 가속구간에서의 저크(jerk)가 연속적이기 때문에 모터의 부드러운 동작이 가능하다.
	공작기계에서 가공경로와 속도는 무엇으로 주어지는가?	공작기계에서 가공경로와 속도는 이송지령 코드로 주어진다. 일반적으로 원하는 가공경로를 생성할 때에는 방향이나 속도가 변하는 지점에서 지령을 추가하여 NC코드를 생성하여 기계 가공을 한다.
	공작기계 분야에서 금형 가공 시간감소와 정밀한 가공을 위해선 어떻게 해야하는가?	특히 제품생산시간의 큰 비중을 차지하는 금형 가공 시간감소와 정밀한 가공품을 필요로 하고 있다. 이를 구현하기 위해서는 설계된 자유곡면이나 모서리 부분의 모델을 형상 오차 없이 CNC컨트롤러에 전달 해야 한다. 그리고 NC장비의 특성에 따라 발생할 수 있는 오차도 고려하여 보다 제품의 정밀도를 높일 수 있다.

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