5축 레이저 커팅 가공에서의 선단속도 제어와 레이저 출력 제어
Tip speed and laser power control of five-axis laser cutting
- 주제(키워드) 도움말 5축 가공 , 선단속도 제어 , 레이저 절단가공 , 레이저 출력 조절
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이철수
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000052666
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약 도움말
레이저 가공은 가장 대표적인 비접촉식 가공으로 고밀도의 열원으로 고속 가열하여 피삭재의 열변형이 적고, 비접촉식의 특성에 의하여 공구의 마모가 없는 장점이 있다. 이러한 이유로 판재의 가공과 표면의 각인, 용접등에 많이 쓰이고 있다. 이러한 판재의 레이저 가공은 3축 가공기를 이용하여 많이 사용되고 있다. 하지만 최근 카메라, 핸드폰, 노트북 등의 외장품은 하이드로포밍, 딥드로잉과 같은 여러 판재 성형방법을 통하여 3차원 형상의 금속 판재로 제작되고 있다. 3차원 형상의 가공에는 가공방향제약의 이점과 공정시간 감소 등의 이유로 5축 장비를 많이 사용하는 추세이다. 5축 레이저를 사용하여 가공을 하는 경우 볼록하거나 오목한 형상을 가공을 할 때, 일정한 지령속도와 레이저 출력 지령으로는 가공불량이나 열변형이 발생할 수가 있으며, 이를 해결하기 위하여 가공속도의 조절과 레이저의 출력조절이 필요하다. 본 연구에서는 장비의 공작물 좌표와 기계 좌표의 관계를 이용하여 가공속도를 일정하게 유지하는 방법을 고안하였다. 또한, 장비 각축의 속도 제한이나 가감속구간과 같이 가공속도를 일정하게 유지 할 수 없는 구간을 예측하고, 레이저 출력 조절을 통하여 해결하였다. 레이저 출력 조절의 검증을 위하여 레이저 가공 시 가공속도와 출력의 상관관계를 실험을 통해 확인하고 비례식을 구하였다. 결론적으로 제시된 선단속도 제어와 레이저 출력제어 방법은 5축 가공에서 발생할 수 있는 불량의 요인을 줄여 가공면의 거칠기를 향상할 수 있으며, 실제 산업 현장에서 생산성 향상에 큰 도움이 되리라 예상한다.
more초록/요약 도움말
Laser cutting is the most typical non-contact processing. Thermal deformation of the workpiece is smaller than the other cutting methods, because of using a heat source of high-density. For this reason, laser cutting is widely used in plate cutting, carving surface, and welding. The laser cutting is commonly used by three-axis machine. It is necessary to use five-axis machine for cutting the plates of three dimensional shape such as housings of cameras, cell phones, and laptops made by hydroforming, deep drawing, etc. Three dimensional shape of the five-axis machining is a tendency to use because of benefits of no limitation of the machining direction, and reduced processing time. The five-axis machining is difficult to maintain a constant tip speed because of characteristics of the coordinate system. The tip speed change causes thermal deformation or cutting defects. In order to solve this problem, the tip speed control and the laser power control are needed. In this study, a control method of tip speed is proposed from the relationship between machine coordinates and the workpiece coordinates. Laser power control is used to solve thermal deformation problem in uncontrollable machining speed such as axis speed limit or acceleration and deceleration time. The relationship between machining speed and laser power was verified through experiments, and proportional equation is proposed. In conclusion, this paper shows that proposed tip speed control and laser power control methods can improve surface roughness in a Five-axis laser cutting.
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