[논문 리뷰] Decomposition of forging die for high speed machining

Laurent Tapie, Kwamiwi Mawussi|ArXiv.org|2009. 10. 09.

Additive Manufacturing and 3D Printing Technologies참고 문헌 15인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 기하학적, 공정 기술적 조건 및 cutting 조건을 가공 공정 계획에 통합하여 고속 가공(HSM)을 효율적으로 구현할 수 있도록 다이의 분해 기법을 제안한다. HSM 파arameter와 공구 접근성 기반으로 이중 수준에서 다이 모델을 분해함으로써 자동 HSM 공정 생성을 이끄는 가공 특징을 식별함으로써 CAM 준비 과정의 정확성과 효율성을 향상시킨다.

ABSTRACT

Today's forging die manufacturing process must be adapted to several evolutions in machining process generation: CAD/CAM models, CAM software solutions and High Speed Machining (HSM). In this context, the adequacy between die shape and HSM process is in the core of machining preparation and process planning approaches. This paper deals with an original approach of machining preparation integrating this adequacy in the main tasks carried out. In this approach, the design of the machining process is based on two levels of decomposition of the geometrical model of a given die with respect to HSM cutting conditions (cutting speed and feed rate) and technological constrains (tool selection, features accessibility). This decomposition assists machining assistant to generate an HSM process. The result of this decomposition is the identification of machining features.

연구 동기 및 목표

• 진행 중인 CAD/CAM 시스템과 고속 가공(HSM) 기술의 발전에 따라 증가하는 다이 제조의 복잡성 문제를 해결하기 위해.
• 가공 준비 단계에서 다이 기하학과 HSM 공정 요구사항 간의 일치를 향상시키기 위해.
• 기하학적 및 기술적 제약을 분석하여 자동 HSM 공정 생성을 지원하는 체계적인 방법을 개발하기 위해.
• 기하학적 및 기술적 제약을 기반으로 구조화된 분해를 통해 기계 가공 준비가 가능한 가공 특징을 식별함으로써 CAM 계획에서 수동 간섭을 줄이기 위해.

제안 방법

• 이 방법은 다이의 기하 모델을 이중 수준으로 분해한다: 하나는 HSM 가공 속도 및 주행 속도 기반이고, 다른 하나는 공구 접근성 및 기술적 제약 기반이다.
• 기능 기반 접근 방식을 사용하여 분해된 모델에서 가공 특징을 추출함으로써 HSM 요구사항과의 호환성을 확보한다.
• 분해 과정은 CAD/CAM 데이터와 스피indle 속도 및 치수당 주행 거리와 같은 HSM 전용 파arameter를 통합한다.
• 기존 CAD 모델을 활용하고 알고리즘적 분해를 적용하여 고속 mill 가공에 적합한 제조 가능한 특징을 식별한다.
• 구조화된, 공정 준비가 완료된 특징 데이터를 생성함으로써 기존 CAM 소프트웨어 파이프라인에 통합을 지원한다.
• 이 방법은 IDMME Virtual Concept 2008 컨퍼런스 환경에서 실제 다이에 적용하여 검증되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다이의 기하학적 복잡성을 어떻게 체계적으로 분해하여 고속 가공 제약과 일치시킬 수 있는가?
• RQ2 공구 접근성과 최적의 가공 조건을 확보하기 위해 다이 모델의 분해를 지휘할 기준은 무엇인가?
• RQ3 다이 모델에서 자동으로 가공 특징을 식별하여 자동 HSM 공정 계획을 지원할 수 있는가?
• RQ4 HSM 파arameter와 공구 접근성 기반의 이중 수준 분해가 CAM 준비의 정확성과 효율성에 얼마나 기여하는가?
• RQ5 이 분해 기법은 기존 CAD/CAM 및 HSM 워크플로우에 효과적으로 통합될 수 있는가?

주요 결과

• 이중 수준 분해가 고속 가공 파arameter(예: 가공 속도 및 주행 속도)와 호환되는 가공 특징을 성공적으로 식별하였다.
• 기술적 및 운동학적 제약 기반으로 다이 모델을 구조화함으로써 CAM 공정 계획의 추적성과 자동화를 향상시켰다.
• 모든 식별된 특징이 선택된 공구에 접근 가능하도록 보장함으로써 더 나은 도구 경로 생성이 가능해졌다.
• 기하학적 및 기술적 제약을 기반으로 체계적인 기능 기반 기초를 제공함으로써 HSM 공정 계획에서 수동 간섭이 줄어들었다.
• 이 방법은 IDMME Virtual Concept 2008 컨퍼런스에서 실제 적용 사례로 검증되었으며, 산업 응용 분야에서의 실현 가능성과 관련성을 입증하였다.