협동로봇을 활용한 방전·밀링 복합가공의 적용 기초 연구 = A Fundamental Study on the Application of the Hybrid EDM-Milling Process Using a Collaborative Robot

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The manufacturing industry is rapidly transitioning toward smart factories, accelerating the adoption of collaborative robots (cobots) to meet the demand for flexible automation. However, the low structural stiffness of cobots presents a fundamental limitation for their direct application in precision machining processes such as milling, where significant cutting forces can cause deflection and chatter vibration, leading to poor dimensional accuracy and surface quality. This study proposes a hybrid manufacturing process combining Electrical Discharge Machining (EDM) and milling, which structurally decouples the robot's role from the machining load to overcome this limitation. In the proposed system, a collaborative robot is responsible for workpiece positioning and transport, while a separate, high-stiffness spindle unit performs the actual machining. This hybrid process first implements the basic geometry via precision milling on an aluminum specimen, followed by a secondary, non-contact EDM process that improves the final surface quality and significantly reduces the formation of burrs. The machining quality of the hybrid robot system was systematically evaluated, focusing on surface roughness and geometric accuracy. A comparative analysis against a conventional process confirmed distinct improvements in flexibility, accuracy, and burr reduction. The results demonstrate that this approach is a practical alternative for compensating for the stiffness limitations of cobots, proving its feasibility for industrial applications in precision automated manufacturing.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 이론적 배경 3
• 2.1. 협동로봇의 특성 및 응용 3
• 2.2. 로봇팔 기반 밀링의 개념과 한계 (Robot milling) 4
• 2.3. 협동로봇의 기구학 모델링 (Kinematic Modeling) 5
• 2.4 복합가공 기술 (Hybrid Machining Technology) 6
• 2.5. 복합가공 공정을 위한 정밀 가공 기술 8
• 2.5.1 밀링 가공 (Milling) 8
• 2.5.2 방전 가공 (Electrical Discharge Machining, EDM) 9
• 2.6. 시스템 통합 및 제어 (System Integration and Control) 11
• 제 3 장 실험 장치 제작 및 구성 13
• 3.1. 전체 시스템 개요 13
• 3.2. 로봇 기반 이송 시스템 14
• 3.3. 하이브리드 가공 모듈 16
• 3.3.1 기계적 가공부 16
• 3.3.2 방전 가공부 19
• 3.4. 통합 제어 시스템 22
• 3.5. 실험 절차 및 조건 24
• 3.5.1 실험 변수 설정 24
• 3.5.2 실험 수행 절차 26
• 3.5.3 가공 결과 분석 방법 29
• 제 4 장 실험결과 및 고찰 31
• 4.1. 복합가공의 버 저감 효과 분석 31
• 4.1.1 로봇 밀링 가공 시 버 형성 관찰 31
• 4.1.2 복합가공 적용 시 버 형성 관찰 34
• 4.2. 이송 속도에 따른 표면 품질 특성 38
• 4.3. 회전 속도에 따른 표면 품질 특성 41
• 제 5 장 결론 44
• 참고문헌 46
• Abstract 49