컴퓨터 시뮤레이숀을 통한 현장에서의 최적 절삭조건의 결정

Abstract

콤퓨터 모의 실험과 경험적 방법에 의한 현장 절삭조건의 최적 결정에 대하여 일점일회선삭작업에의 적용. 절삭조건의 최적화에 관한 문제는 생산능률을 증진시키기 위하여 많은 연구가 되어 왔다. 그러나 절삭공구와 가공물의 재질, 그리고 절삭환경에 따라 최적화 함수의 지수 및 상수들이 변화하기 때문에 지금까지의 연구의 대부분은 실제 현장 작업에 적용하기가 매우 힘들다. 이 논문의 목적은 생산기사가 현장 작업에 적용할 수 있는 간단하고 효과적인 콤퓨터 프로그램을 작성하는 데에 있다. 공구수명의 분포는 일정 절삭조건에서 정규분포로 가정하였고 표준편차와 평균의 비는 1/3 로 가정하였다. 공구수명 방정식은 Taylor 식 공구수명 방정식을 사용하였고 설계변수는 절삭속도와 공구 이송속도로 하였다. 최소비용 조건과 최대 생산량 조건으로의 최적화 방법으로 좌표추적방법 (Coordinate Search Method) 을 사용하고 각 추적점에서 모의 실험된 공구수명으로 최소 자승법에 의해 공구수명지수 n, 공구 이송속도 $\beta$, 수명상수 C를 구하는 최적화 모델이 작성되었다. 그리고 n, $\beta$의 범위를 작성하여 콤퓨터 모의실험 과정에서 생길 수 있는 오차를 보정하였다. 실제 실험에서 4번의 절삭조건의 변경 후에 최적치를 찾을 수 있었고 5가지의 다른 절삭조건에 각각 시작한 최적화 과정이 서로 비슷하게 진행하는 것을 보임으로써 타당성 분석 (Sensitivity Analysis) 을 하였다. 황삭, 중삭의 경우 실험을 하였고 실제 현장 작업에의 적용 방법을 서술하였다. 본 논문에서는 일점일회선삭작업에 적용하였는데 본 논문의 모의실험 방법은 일점다회선삭, 면삭, 다점선삭, 밀링, 플레이너 혹은 세이퍼작업 등과 드릴링 작업에도 확장이 가능하다고 생각되며 다음의 연구 과제라 생각된다.