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ISO10360-2 시험 방법을 응용한 3축 머시닝 센터의 기상측정 성능 평가 및 개선
이훈희(H. H. Lee),박민석(M. S. Park),이광일(K. I. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
머시닝센터는 복합 기능화와 스마트화 수준이 높아짐에 따라, 절삭가공뿐 아니라 다양한 공정 및 기능을 수행하고 있다. 공정 기계 상에서 3 차원 측정 기능을 부여하는 기상측정은 이러한 요구에 따라 활용도가 높아지고 있고 5 축 머시닝 센터에서는 필수적으로 적용되고 있다. 기상측정의 신뢰성은 CMM 에 비해 낮지만 가공장비의 정밀도 성능이 점차 높아지고 있고, 고정밀 공작기계에서는 기상측정 데이터가 최종 가공품의 품질 보고서에 활용되기도 한다. 기상측정의 3 차원 측정 데이터를 신뢰성을 부여하기 위해서는 측정 성능을 정량화하고 요구 수준으로 개선할 필요가 있다. 본 연구에서는 CMM 의 성능평가 시험 규격인 ISO10360-2 를 응용하여 기상측정 성능을 평가하였다. 또한, ISO10360-2 시험을 통해 측정된 데이터로부터 측정 오차를 보정할 수 있도록 벡터 방향 오차 모델과 축약된 체적오차 모델을 도출하였다. 프로빙 성능은 정밀구를 활용하여 25 개의 벡터 방향에서 측정하였고, 벡터 방향 오차를 측정 및 모델링하였다. 체적오차는 각 이송축의 기하학적 오차의 영향을 받는 공간상의 7 개의 위치에서 측정된 길이 오차 데이터로부터 산출하였다. 공간상 길이 측정은 임의의 위치에서 빠르게 셋업 및 측정할 수 있도록 측정 좌표를 변환하는 방법을 사용하였다. 본 방법은 기상측정의 측정 정확도 향상을 통해 항공우주부품, 금형 등 정밀가공에 활용도를 높일 수 있다.
난삭재 가공 품질 진단 및 개선을 위한 기상 측정 플랫폼 개발
이훈희(H. H. Lee),박민석(M. S. Park),김형익(H. I. Kim),이석우(S.-W. Lee),구건우(G. W. Gu),김미루(M. R. Kim),윤왕호(W. H. Yun) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
항공산업 등 다양한 기능성 부품에 활용되고 있는 타이타늄합금, 니켈합금, 복합재 등 난삭재 가공에서 가공 효율 및 생산성 향상을 위한 다양한 노력이 진행되고 있다. 소재의 가공 변형, 가공 장비 자체의 오차, 공구의 마모 등에 의해 난삭재 가공 품질은 일반 소재 가공품에 비해 관리하기 힘들다. 기상 측정은 공작물 탈착 없이 공정 전, 중, 후의 공작물의 형상을 절삭가공 상에서 측정하고 평가할 수 있는 효율적 방법으로, 본 연구에서는 난삭재 가공의 품질을 진단하고 개선하기 위해 정밀한 측정과 형상 품질을 평가할 수 있는 기상 측정 플랫폼을 개발하였다. 기상 측정 플랫폼은 측정 정밀도 향상을 위한 장비의 체적오차, 프로빙 오차 보정 모듈을 포함하며, 보정 모듈을 적용한 예를 소개한다. 또한 기상 측정 플랫폼은 가공물 형상, 제어기 등 다양한 형상 오차 및 기하 공차 측정이 가능하도록 데이터 아키텍처를 구성하였다. 본 연구에서는 기상 측정 플랫폼을 활용하여 지멘스 제어기 기반의 5 축 공작기계와 화낙 제어기 기반의 3 축 공작기계에서 형상 품질 진단을 수행하였고, 이를 소개한다. 난삭재 가공 품질 향상을 위한 기상 측정 플랫폼은 절삭가공공정 디지털 트윈 플랫폼과 연계하여 가공 품질의 통합적인 모니터링 및 관리에 활용될 예정이다.