정밀 윤곽가공을 위한 적응 교차축 연동제어기 = Adaptive Cross-Coupling Controller for Precision Contour Machining
저자
발행사항
[서울]: 단국대학교, 2000
학위논문사항
학위논문(석사)-- 檀國大學校 大學院: 機械工學科 生産 및 制御 2000
발행연도
2000
작성언어
한국어
주제어
KDC
552.000
발행국(도시)
대한민국
형태사항
vi, 69 p..
소장기관
정밀가공에 있어서 윤곽오차는 감소시켜야 할 기본적인 대상이다. 이 윤곽오차는 교차축 연동제어기를 통해서 효율적으로 제어될 수 있으나 가공속도가 빠르거나 가공형상이 비선형일 경우 기존의 교차축 연동제어기로는 윤곽오차의 감소에 한계가 있다.
고속의 비선형 윤곽가공에 있어서 발생할 수 있는 윤곽오차를 줄이고 가공 정밀도를 확보하기 위한 교차축 연동제어기의 제어기법으로 본 논문에서는 세가지 방법을 제시한다. 첫번째로 교차축 연동제어기의 성능평가 할 수 있는 윤곽오차 모델에서 기존의 부정확한 근사모델을 보완한 새로운 윤곽오차 모델을 제시하여 교차축 연동제어기의 성능을 향상 시킨다. 두번째로는 안정성 해석을 통한 안정영역을 확보한 뒤 변화하는 곡률과 이송속도에 적합한 가변게인을 사용하여 윤곽오차를 감소시킨다. 마지막 세번째는 비선형 곡선 가공시 발생하는 곡률효과에 의한 비절삭체적의 변화를 일정하게 유지하여 비절삭체적에 비례하는 절삭력의 변화를 감소시켜 가공물의 표면 다듬질 정도와 정밀도의 향상을 확보한다.
위의 세가지 제시한 방법의 검증을 위해서 포물선, 타원형곡선과 더불어 임의의 곡선을 만들기 위해 5 차 베지어 곡선을 사용하여 기존의 방법과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 비교하여 본 결과 제시한 윤곽오차 모델이 실제 윤곽오차에 거의 일치하였고 가변게인을 사용하여 윤곽오차의 감소 볼 수 있었다. 또한, 이송속도를 곡률에 따라 조정하여 절삭력이 일정히 유지됨을 확인하였다.
The contour error is the basic object to reduce in precision contour machining. It can be efficiently controlled by cross-coupling control (CCC). With the existing CCCs however, there are limitations in reduction of contour errors especially in high-speed nonlinear contour machining.
In this study, a cross-coupling controller with three new features is proposed to maintain contouring precision in high-speed nonlinear contour machining. One is an improved contour error model that provides almost exact calculation of the errors. Another is the utilization of variable controller gains based on the instantaneous curvature of a contour and the feedrate command. For this scheme, a stability analysis is carried out. As a result, a stability region is obtained and the variable gains are decided in that region. The other scheme in the proposed CCC is a real-time feedrate adaptation module to regulate cutting force for better surface finish through regulation of material removal rate (MRR).
The proposed CCC is evaluated and compared with the conventional CCC for nonlinear contouring motion through computer simulations. Parabolic, elliptic and Bezier curves are used in these simulations. The simulation results show that the proposed CCC substantially improves the contouring accuracy compared with the existing method particularly in high-speed nonlinear contour machining. Contour errors can be reduced more effectively by the variable gains and cutting force is maintained almost uniform by the adaptive feederate module. In conclusion, the proposed CCC is a proper controller for high-speed and high-precision nonlinear contour machining.
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