선삭 절삭력 예측을 위한 지식 기반 툴 개발

Development of Knowledge-Based Tool for Calculation of Cutting Forces in Turning Process

본 연구에서는 항공기 착륙장치의 스트러트와 같은 재료를 대량으로 제거할 필요가 있는 기계 구성 요소의 생산효율을 향상하기 위해서 지식 기반 툴을 개발하였다. 선삭 공정에 대한 지식을 추출하고 구현하여 절삭력과 재료제거율 등을 계산한다. 사용자와 상호작용을 위해서 사용자 친화적인 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)가 제공된다. 사용자는 일반적으로 공작물, 절삭 공구 및 가공 조건과 같은 다양한 파라메터를 입력할 수 있다. 산출물은 다양한 절삭 조건에 대한 절삭력, 토크, 소비 전력 및 재료 제거 속도를 포함한다. 본 지식 기반 툴은 사용자가 고려해야할 공구 수명 및 생산 효율과 같은 요소를 고려하여 비교절충 해석(trade-off analysis)을 통하여 근사 최적 절삭조건을 파악할 수 있도록 하는 것이다. 이 연구는 특히 고강도 재료를 다루는 산업에서 효율적인 제조 공정을 위한 유용한 툴를 제공함으로써 가공 분야에 기여할 것이다.

In this study, a knowledge-based tool is developed to enhance the manufacturing efficiency of mechanical components, particularly those requiring the removal of large components, such as the struts of airplane landing gears. Using this tool, knowledge is extracted and implemented during the turning process. The cutting forces and material-removal quantities are calculated based on the obtained knowledge. User-friendly graphical user interfaces are provided for user interactions. They can be used to input various parameters, such as the workpiece, cutting tool, and machining conditions, including the cutting material, rotational speed, and cut depth. The tool outputs essential parameters, such as the cutting forces, torque, power consumption, and material-removal rate, under different cutting conditions. More importantly, the tool enables users to conduct trade-off analyses, thus enabling the identification of near-optimal cutting conditions while accounting for factors such as tool life and production efficiency. This study contributes to the machining of high-strength materials by providing a useful tool for efficient industrial manufacturing.