방전 드릴을 이용한 홀 관통 공정의 전극 소모량 모델링 및 실시간 예측방법
Modeling of electrode wear and real-time prediction method for the pass-through hole machining by EDM-drill
- 주제(키워드) 방전드릴 , 전극 소모 , 실시간 예측 , 미세 홀 가공
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이철수
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000049663
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
Electric discharge machining drill (EDM-drill) is an efficient process for the fabrication of micro-diameter deep metal holes. It is widely used to machine the hard machining materials such as high strength steel, cemented carbide, titanium alloys. Unlike traditional machining, the wear of the electrode is relatively large. In the industrial fields, the estimation of machining depth relies on the experience of workers. In this study, real-time electrode wear estimation is proposed for the pass-through hole machining and the blind-hole machining. (1) In the pass-through hole machining, an electrode wear estimation model is presented with experimental results. The model is represented by exponential equation which consists of a scale factor and a shape factor. It is possible to estimate the wear of electrode precisely by using linear transformation. (2) In the blind-hole machining, a real-time electrode wear monitoring method is suggested to estimate machining depth by finding the relationship between electric energy and electrode wear amount. It appears that electrode wear is proportional to the input electrical energy. These real-time electrode wear estimation methods are verified by experiments. If the diameter of electrode is Ø0.5, the mean absolute error (MAE) is 0.045mm and 0.057mm in the pass-through hole machining and the blind-hole machining respectively. These are expected to improve productivity in the industrial field.
more초록/요약
방전 드릴은 작은 직경의 깊은 홀 가공이 필요한 경우에 많이 사용되는 특수 가공법 중 하나이다. 일반적인 금속재료뿐 아니라, 열처리된 고강도 강이나 초경합금, 티타늄 등 절삭가공으로 다루기 힘든 소재 가공에 널리 사용되고 있다. 전통적인 절삭 가공과는 다르게 전극의 마모가 상대적으로 많이 발생하게 되므로 가공자의 경험에 의존하여 가공 깊이를 추정하고 있다. 본 논문에서는 실시간 전극 소모량 예측 방법을 연속된 관통 홀 가공과 일정 깊이 홀 가공의 경우에 대하여 제안 하였다. (1) 연속된 관통 홀 (pass-through hole) 가공 시 전극 소모량은 임의의 값에 수렴하는 점에 착안하여, 두 가지 상수(최대 전극 소모량 상수 α, 형상 상수 β)로 표현되는 지수함수 형태의 기본 모델을 제시 하였다. 선형 이동 요소를 추가하여 첫 번째 홀 이후의 연속 관통 홀 가공에 적용할 수 있는 실시간 예측 모델을 제시하였다. (2) 일정 깊이 홀 (blind-hole) 가공 시 가공 깊이 예측을 위하여 전기에너지 해석을 통한 전극 소모량 실시간 모니터링 방법을 제시 하였다. 전극 소모량은 투입되는 전기 에너지에 비례하여 증가하고, 이를 추세하여 전기 에너지 측정을 통한 전극 소모량을 예측 하였다. 제시된 실시간 전극 소모량 예측 방법을 이용하여 산업현장에서 가공 실험 하였다. Ø0.5 전극 실험 결과 평균 절대값 오차 (mean absolute error, MAE) 는 연속된 관통 홀 가공 시 0.045mm, 블라인드 홀 가공 시 0.057mm로 전극 소모량을 예측 할 수 있었다. 제시된 전극 소모량 예측 방법은 실제 산업 현장에서 생산성 향상을 가져올 것으로 기대된다.
more