공작기계 디지털 트윈 기반 가공 조건 최적화 기술 :Machining condition optimization technology based on digital twin of machine tool

조옥현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 조옥현 (충남대학교, 忠南大學校大學院)

지도교수: 이원균

발행연도: 2020

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2020

공작기계 디지털 트윈 기반 가공 조건 최적화

조옥현 , 이원균 , 이강재 대한기계학회 논문집 A권 2020.02 학술저널

공작기계 디지털 트윈 기반 가공 조건 최적화 기술

조옥현 기계공학과 2020.01 학위논문

2019

디지털 트윈 기반 가공 조건 최적화

조옥현 , 김남현 , 이강재 외 1명 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2019.05 학술대회자료

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This paper proposed a new method to optimize machining condition based on a digital twin of 3-axis machine tool. The digital twin composed of virtual models of controller, feed drive system, and cutting force was constructed. Accuracy of the digital twin was evaluated through feed drive and machining experiments. An optimization algorithm based on genetic algorithm and digital twin that minimizes machining time or production cost is designed. Optimal feedrate and spindle speed are obtained for each line of the part program when the cutting force is limited. The validity of the proposed method was verified by real machining with the derived optimal code. Furthermore, the effects of limit cutting force and tool price on optimal machining conditions are identified by using the digital twin.
In addition, an algorithm for estimating the present state of the equipment was developed to reflect the friction characteristics that change as the weight of the workpiece and the lubricant state change during machining to the digital twin. And through experiments, it was confirmed that the proposed algorithm is able to estimate the current state of the equipment well.

1. 서론 1
1.1 연구 동기 및 배경 1
1.2 연구 개요 및 목표 4
2. 디지털 트윈 구축 5
2.1 디지털 트윈 구성 5
2.2 3축 공작기계 테스트 베드 제작 6
2.3 제어기 모델 구축 및 검증 7
2.4 이송계 모델 구축 및 검증 11
2.5 절삭력 모델 구축 및 검증 16
2.6 디지털 트윈 검증 19
3. 가공 조건 최적화 21
3.1 최적화 알고리즘 21
3.2 가공 시간 최소화 22
3.3 생산 원가 최소화 25
3.4 최적화 변수와 최적 가공 조건의 관계 분석 28
4. 장비 마찰력 상태 모니터링 30
4.1 파라미터 변화 추정 알고리즘 30
4.2 실험을 통한 검증 32
5. 결론 35
참고문헌 37
ABSTRACT 40

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