실가공 데이터와 공구마모를 고려한 NC 코드 최적화

Abstract

제조 산업은 기술의 지속적인 발전과 함께 부품 및 제품의 복잡성과 다양성이 증가함에 따라 새로운 도전에 직면하고 있다. 기존의 CAM 엔지니어링 방식은 공정 최적화에서 제약된 환경과 보수적인 NC Code 생성으로 인해 한계가 있다. 이에 따라 소프트웨어적 발전이 필요하며, 최근에는 가공 데이터를 활용한 독자적인 시뮬레이션을 통한 NC Code 최적화가 주목받고 있다.

이 논문은 이전 연구들에서 간과되었던 가감속 구간 및 공구 마모와 같은 다양한 변수들을 동시에 고려하여 가공 비용, 가공 시간, 교체 시간 등을 고려한 최적화를 목표로 하는 시뮬레이션 프로그램을 개발하는 것을 목표로 진행하였다. 본 연구는 맞물림 시뮬레이션과 실제 CNC 데이터를 통합하여 가공 환경을 반영하는 핵심을 갖추고 있다. 이를 통해 동적인 가공 환경 변화에 신속히 대응하고, 공정 최적화에 필수적인 입력 변수들을 업데이트할 수 있다.

가공 시간 예측은 중요한 과제로, 초기 CNC 데이터를 기반으로 모든 Feed 조건에 대한 효과적인 가공 시간 예측 방법을 제시하였다. 데이터 Calibration 및 가감 구간 특성 고려는 뛰어난 정확성을 제공하며, 업데이트된 시뮬레이션의 검증 결과는 그 효과를 입증하고 있다. 이로써 가공 환경의 빠르고 정확한 계획을 위한 믿을 수 있는 시뮬레이션 도구가 개발되었다.

또한, 절삭력 시뮬레이션의 업데이트를 통해 Altintas 박사님의 수학적 모델과 생산기술연구원의 절삭계수를 통합하여 향상된 모델을 제시하였고, 이를 공구 동력계로부터 얻은 데이터와 비교하여 검증하였다. 이러한 정확성은 공구의 실제 동작을 더욱 정확히 예측하여 제조 산업에서의 생산성과 안정성을 향상시킬 것으로 기대된다.

실험 결과를 기반으로 한 Two Body Abrasive Model을 사용한 공구 마모 시뮬레이션은 모델의 현실성을 높이고, 경도의 온도 응용과 Heat Transfer Constant의 변환은 산업 환경에서의 적용 가능성을 제시한다. 이는 공구 수명 예측 및 관리에 유용한 도구로 활용될 것으로 예상되며, 실험 결과를 종합적으로 고려할 때, 공구 마모와 시뮬레이션 결과 간의 정확한 모델링 및 예측에 성공한 것으로 평가된다.

최종적으로 최적화된 조건에서는 가공시간과 공구 마모가 감소하면서 생산성과 비용 간의 균형을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 최적화된 조건이 생산 환경의 효율성을 향상시키고 경제적 이점을 가져다 줄 수 있음을 강조하고 있다.

본 논문은 가공시간, 절삭력, 공구 마모 세 가지 측면에서 차례로 진행되며, 이를 통해 현대 가공 산업에 효율적이고 경제적인 공정 최적화 솔루션을 제시하고자 한다. 이를 통해 제조 기업들이 높은 생산 효율성과 경제성을 동시에 달성할 수 있는 새로운 가능성을 열어갈 것으로 기대한다.