DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on the Monitoring of Tool Fracture using Motor Current in Turning

선반가공에서 모터 전류를 이용한 공구 파손 감지에 관한 연구

  • 윤재웅 (대구대학교 기계공학부) ;
  • 김홍석 (대구대학교 기계공학부) ;
  • 김승기 (대구대학교 기계공학과)
  • Received : 2016.08.01
  • Accepted : 2016.08.31
  • Published : 2016.08.31

Abstract

In this paper, monitoring method of tool fracture using motor current was proposed for turning process. In order to take more reliable current signal, cutting force signal was compared as reference signal because cutting force signal is reliable, and analysis of signal correlation between cutting force and motor current was performed. The static components of the cutting force and motor current signals were correlated very well for different cutting conditions, and it was proven to use the motor current as an proper sensor for monitoring of tool fracture. To understand the characteristics of motor current, various kinds of cutting experiment were performed including tool fracture experiments. As a result, a new method to detect tool fracture using motor current in turing was proposed, and a large number of fracture experiments were carried out to evaluate the reliability of the proposed method. Finally, it can be possible to detect the tool fracture reliably.

본 논문에서는 선반가공에서 모터전류 신호를 이용하여 공구 파손을 감지하는 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 먼저, 다양한 환경 변화에 대한 모터 전류 신호의 특성을 명확하게 파악하기 위해 신뢰성을 갖고 있는 절삭력과 모터전류 사이의 상관관계를 분석하였으며, 이를 기준으로 하여 공구파손시의 모터 전류 신호에 대해 분석하였다. 다양한 가공 실험을 통하여 절삭조건 변화에 따른 절삭력 신호와 주축 모터전류 신호의 정적 성분에 대한 상관관계를 분석하였다. 그 결과 절삭력과 모터전류 사이에 비례관계가 존재한다는 것을 알 수 있었으며, 이를 통해 모터 전류 신호만으로도 공구 파손을 감지 할 수 있을 것으로 판단하였다. 한편, 다양한 공구 파손 실험을 통해 절삭력과 모터전류 신호 사이에도 높은 상관관계가 존재함을 확인하였다. 이러한 공구파손 신호와 일반적인 선반가공의 가공신호를 분류하기 위해 본 논문에서는 새로운 방식의 감지 방법을 제시하였다. 제시한 분류 방법에 대해 여러 차례에 걸친 검증을 통해 공구파손 감지를 위한 모터 전류신호의 감지 신뢰성을 평가하였다.

Keywords

References

  1. S. H. Cho, T. W. Chang, G. T. Shin, H. B. Na, J. W. Park, "Continuous improvement plan of manufacturing process through real-time data acuisition", Journal of the Korea Society of Industrial Information System, Vol. 14, No. 4, pp. 75-90, 2009.
  2. J. K. Lee, S. W. Lee, "Downtime tracking for small-medium sized manufacturing company using shop floor monitoring", Journal of the Korea Society of Industrial Information System, Vol. 19, No. 4, pp.65-70, 2014. https://doi.org/10.9723/jksiis.2014.19.4.065
  3. Tamas. Szecsi, "A DC motor based cutting tool condition monitoring system," Journal of Materials Processing Technology, Vol. 92, No. 93, pp. 350-354, 1999.
  4. Oriano. Bottauscio, Mario. Chiampi, Lorenzo. Donadio, Mauro. Zucca, "Experimental setup for measurement of induction motor cage currents," Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 290, No. 291, pp. 1322-1325, 2005.
  5. Xiaoli. Li, Gaoxiang. Ouyang, Zhenhu. Liang, "Complexity measure of motor current signals for tool flute breakage detection in end milling," International Journal of Machine tools & Manufacture, Vol. 48, pp. 371-379, 2008. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2007.09.008
  6. Jinjiang. Wang, Shaopeng. Liu, Robert X. Gao, Ruqiang. Yan, "Current envelope analysis for defect identification and diagnosis in induction motors", Journal of Manufacturing Systems, Vol. 31, pp. 380-387, 2012. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2012.06.005
  7. T. Y. Kim, D. K. Choi, C. N. Chu, J. W. Kim, "Indirect Cutting Force Measurement by Using Servodrive Current Sensing and it's Application to Monitoring and Control of Machining Process," Journal of the Korea Society of Precision Engineering, Vol. 13, No. 2, pp 15-27, 1996.
  8. G. D. Kim, Y. J. Choi, Y. T. Oh, C. N. Chu, "Frictional Behavior and Indirect Cutting Force Measurement in a Machining Center Using Feed Motor Current," Journal of the Korea Society of Precision Engineering, Vol. 14, No. 4, pp 78-87, 1997.
  9. G. D. Kim, W. T. Gwon, C. N. Chu, "Indirect Cutting Force Measurement and Cutting Force Regulation Using Spindle Motor Current," Journal of the Korea Society of Precision Engineering, Vol. 14, No. 10, pp 15-27, 1997.