밀링가공에서의 절삭력 적응제어 시뮬레이션

국문 초록 (Abstract)

산업계에서 수치제어 기반의 공작기계가 가지는 비중은 매우 높으며, 점차 고속화, 고정 밀화가 요구가 높아지고 있다. 현장에서 가공 시간을 줄이기 위해서는 이송속도의 고속화가 필수적이지만, 무리하게 이송속도를 증가시키면 절삭부하가 증가하고, 공구수명을 저하시키며 가공 품질 또한 악화시키는 요인이 될 수 있다. 이를 위해 현재 가공 공정에 있어서 작업자의 경험을 바탕으로 가공속도를 결정하여 작업을 수행한다. 절삭 가공에 있어서 가공 효율을 높이고, 공구의 수명을 늘리는 방법으로 가공 중의 발생하는 절삭력에 주목하여 절삭력을 일정하게 유지하기 위한 적응제어가 적용되고 있다. 이를 위해서는 주축의 절삭력 추정하고, 이를 바탕으로 이송 속도를 변화시켜 절삭력을 일정하게 제어하는 알고리즘을 제안한다. 먼저 절삭력을 실시간으로 예측하기 위해서는 공구동력계를 이용하여 절삭 시 절삭력을 직접 측정하는 방법이 가장 정확하다고 할 수 있지만, 생산현장에서 공구동력계를 부착 자체가 힘들다는 치명적 단점이 있으며, 비용이 발생하기 때문에 주축 모터의 전류신호를 실시간으로 측정하여 절삭력을 간접적으로 추정하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이렇게 실시간으로 절삭 부하를 추정하고, 이 절삭 부하가 미리 설정된 지령 부하를 추종하도록 절삭속도를 자동 조정함으로써 가공 생산성을 향상시키고 공구 및 장비 손상을 최소화할 수 있다. 본 연구에서는 절삭력 모델을 포함한 시뮬레이션을 통해 엔드밀 밀링 가공을 대상으로 제안하는 절삭력 적응제어의 유효성을 검증하고자 한다.