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가공공정 모니터링 데이터를 활용한 공구경 오프셋 자동 보정 방법
남은석(E. Nam),남성호(S. H. Nam),최경근(K. G. Choi) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
공작기계를 활용한 연속가공 공정에서 형상오차는 주요한 품질 판단 기준이며, 품질관리를 위해서 높은 반복 정밀도를 확보하는 것이 매우 중요하다. 가공 중 발생하는 열변형이나 공구 마모 등으로 인해 형상오차가 발생할 수 있으며, 현장에서는 발생 오차를 줄이기 위해서 작업자의 경험에 따라 공구경 오프셋 값을 수동으로 변경하기도 한다. 이 때 오프셋 입력 주기 및 입력 값을 판단하기 위한 가공 후 형상오차를 측정하기 위해서는 CMM (Coordinate Measuring Machine) 같은 고정밀 측정장비를 활용하는 경우가 많다. 하지만, CMM 장비의 높은 장비 가격과 전수검사 진행에 많은 시간이 소요되고, 측정 후 재가공이 필요한 경우 체결 오차가 추가되는 단점이 있어 대부분 현장에서는 작업자의 경험에 의존해서 공구경 오프셋 변경을 진행하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 공작기계 스핀들에 부착 가능한 터치프로브를 활용하는 기상측정(On-machine Measurement) 시스템을 통해 가공 형상오차를 측정하고, 이를 바탕으로 한 공구경 보정 방법의 수요가 증가하고 있다. 본 연구에서는 3 축 머시닝센터에 부착된 OMM 기상 측정 데이터와 함께 가공 중 발생하는 진동, 소음 등의 모니터링 신호 데이터를 활용하여 공구경 오프셋값을 산출하는 알고리즘을 제안하였다. CNC 및 센서 모니터링 데이터로부터 OMM 측정값을 기계학습을 통해 추정하는 모델을 만들고, 모델로부터 추정된 형상오차를 바탕으로 공구경 오프셋 값을 계산하는 알고리즘을 구현하였다. 향후 구현한 알고리즘의 정확도 및 계산 속도를 높여 공구경 오프셋을 자동 변경하는 지능화 App 으로서 스마트 HMI에 탑재할 계획이다.