KR100376165B1 - 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원시스템 구축 방법 - Google Patents

분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원시스템 구축 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법에 관한 것으로, 산출된 군 코딩을 바탕으로 지식 베이스화된 부품족 분류 로직에 의해 자동적으로 설계 및 제조 부품족을 산출하여 이를 절삭조건 데이터베이스, 기계공정 데이터베이스 및 엔지니어링 데이터베이스와 연계하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 통해 절삭조건 데이터베이스, 기계공정 데이터베이스 및 엔지니어링 데이터베이스와 지식베이스를 통해 이를 운영하는 방법과 형태별 공정과 공정수순을 지원하는 규칙과 이를 위한 절삭조건을 지원하는 제 2 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법{A support system implementing method of machining process and machining parameter based upon group code and part family}
본 발명은 제조업 분야에 있어 부품설계, 공정설계 및 생산의 기능과 작업 표준화를 지원하고, 대화형 진행방식으로 공정분석 및 공정설계시 요구되는 절삭조건을 체계화하고 표준화 할 수 있는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법에 관한 것이다.
종래에는 이러한 설계, 제조, 생산에 이르기까지 모든 부문을 총괄하는 표준화 군 코드와 분류 방법 및 공정도의 데이터베이스의 조회 및 검색기능을 제공하지 않아 각 설계 및 생산 부문간 기계공정/절삭조건 선정에 대한 해석이 달랐고, 서로 표준정보로 호환될 수 없었다. 혹은, 이와 같은 군분류 코딩 기법을 사용하더라도 설계 모델 또는 공정도를 데이터베이스에서 추출이 자동화되지 않아 부품 설계, 공정 및 절삭조건의 수립 시간이 상당히 소요되고, 구체적인 실용화가 이루어지기 어려웠다.
따라서, 본 발명은 분류코드 기반의 형식을 추구하나, 기 작성된 설계 모델 또는 공정도를 데이터베이스에서 추출하여 수정 동작을 수행하고, 기계 부품 공정설계를 하는 형식을 기본으로 하여 부품분류 관리기법 구성방법을 제공함과 동시에 접목하여 공정도의 데이터베이스의 조회 및 검색기능을 간편하게 수행함으로서, 대화형 진행방식으로 공정분석 및 공정설계시 요구되는 절삭조건을 체계화하고 표준화 할 수 있는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법은 산출된 군 코딩을 바탕으로 지식 베이스화된 부품족 분류 로직에 의해 자동적으로 설계 및 제조 부품족을 산출하여 이를 절삭조건 데이터베이스, 기계공정 데이터베이스 및 엔지니어링 데이터베이스와 연계하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 통해 절삭조건 데이터베이스, 기계공정 데이터베이스 및 엔지니어링 데이터베이스와 지식베이스를 통해 이를 운영하는 방법과 형태별 공정과 공정수순을 지원하는 규칙과 이를 위한 절삭조건을 지원하는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템의 전체 구성도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1A : 엔지니어링 데이터베이스
1B : 형상 부품족 분류 알고리즘 지식 베이스
1C : 제조 부품족 분류 알고리즘 지식 베이스
1D : 기계공정 산출 및 절삭조건 산출 지식 베이스
12 : 절삭조건 데이터베이스 13 : 기계공정 데이터베이스
16 : 절삭조건/기계공정 조회/선정 지식 베이스
18 : 군 코드 산출 지식 베이스
19 : 부품군 형성 기호 산출 지식 베이스
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템의 전체 구성도이다. 또한, [표 1] 내지 [표 6]은 본 발명이 적용되는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템의 기능 및 구조를 나타낸 것이고, [표 7] 내지 [표 10]은 본 발명이 적용되는 기계공정 및 절삭조건 데이터베이스의 구성의 일부를 나타낸 것이며, [표 11] 내지 [표 16]은 본 발명이 적용되는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 규칙의 일부를 나타낸 것이다.
본 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정방법 및 절삭조건 지원 시스템은 전체 35개의 프레임(표 1 내지 표 6)으로 구성되고, 전방향과 후방향 추론 방식을 병합적(표 11 내지 표 16)으로 사용하였으며, 이들은 각각 형상정보인 설계 군 코드(12, 17), 가공정보인 제조 군 코드(13, 18), 생산 정보인 공정계획 코드(14, 19)의 산출 기능 외에 지식베이스 시스템과 엔지니어링 데이터베이스(표 4), 절삭조건 데이터베이스(표 4 및 표 6), 기계공정 데이터베이스(표 4) 및 캐드 모델러를 연계(표 4, 표 6 및 표 12)하고, 기계공정과 절삭조건 산출하기 위한 기능(표 5 내지 표 10)을 갖고 있다. 설계자가 어떤 부품의 형상에 대한 초기 설계를 한 후 세부사양을 지식베이스 시스템의 화면의 질문에 따라 입력(11)하면, 지식 베이스 시스템은 설계/제조(15)/공정계획(10)의 의미를 포함하는 그 부품에 대한 부품 군 코드(18)와 부품군 분류를 산출(19, 1B)하고, 자동적인 템플레이트 설계가 가능한가를 알아보고(표 13), 가능할 경우에는 본 발명 전문가 시스템 화면상에서 파라메터 변수값을 입력해 데이터 파일을 만들고 부품 데이터베이스에 저장(표 12, 1A)하게 된다. 해당 템플레이트가 없을 경우에는 데이터베이스에 과거 유사한 형태의 캐드 모델이 존재하는가를 검색하여(표 4 및 표 13) 직접 사용 또는 수정하게 된다. 이후, 제조 부품족 분류를 통하여 보다 세분화된 기계공정이 데이터베이스(13) 또는 지식베이스(1D, 표 14 내지 표 16)로부터 산출 또는 보정(16)되고, 이에 따른 해당 공정의 세부 공구에 대한 절삭조건이 부품의 사양에 따라 절삭조건 데이터베이스(12) 또는 지식베이스(1D, 표 14 내지 표 16)로부터 산출되어 전과정에 대한 산물이 파일 또는 도면으로 사용자에게 보여주고(1E) 엔지니어링 데이터베이스(1A)에 저장되게 된다.
이에 대한 본 발명 시스템의 전체 운용 과정은 다음과 같은 5 단계로 분류하여 설명되어 진다.
첫 번째 단계는 형상코드의 산출(12)에 대한 것으로, 먼저 전문가 시스템은 원하는 부품 형상의 특성에 대한 일련의 질문(17)을 하는데, 사용자는 형상 특성의 관점에서 예/아니오 또는 간단한 수치 입력을 하게 된다. 애매한 질문에 대해서는 도움 기능에 의해 부가 설명을 받을 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 질문에서는 부품이 기능적으로 회전 형상인가 혹은 비회전 형상인가에 대해 묻게 되고, 회전 형상일 경우에는 기능적으로 편차가 있는지 또는 기타 형태의 A, B, C 중에서 어디에 속하는지(표 1)를 추가적으로 묻게 된다(표 11). 본 시스템에서는 형상 코드를 위해 15 개의 프레임(표 1 및 표 2)이 구성되어 있다.
두 번째 단계는 제조(표 2) 및 공정계획 코드(표 3)의 산출에 대한 것으로, 전문가 시스템은 형상 치수, 자재 종류, 원자재 앞면의 형태, 정밀도, 배치 크기 및 기대 생산 시간등의 제조공정 및 생산 관점에서의 질문을 하게 된다(14). 사용자 입력(11)에 따라 이들 코드가 산출되면, 부품족 분류 알고리즘 지식 베이스(1B, 1C)는 자동적으로 설계 및 제조 부품족 분류 기호를 산출하여 유사 공정설계를 엔지니어링 데이터베이스에서 검색(1A, 표 13)하고 수정할 수 있게 된다.
세 번째 단계는 캐드 템플레이트 혹은 모델링의 수정 및 데이터베이스에 대한 것(표 12)으로, 처음의 질의에 근거하여, 시스템이 템플레이트 모델을 찾으면 해당 규칙에 의해 프레임이 점화되고, 각 치수에 대한 값과 부품 이름을 사용자에 의해 할당받게 된다. 이 작업에 의해 외부 파일의 형태로 캐드 시스템 입력 파라메터가 생성된다(표 12).
네 번째 단계는 데이터 베이스의 부품에 대한 정보의 검색과 캐드 모델의 수정에 관한 것으로, 해당 부품에 대해 템플리트가 존재하지 않거나, 찾을 수 없을 경우에는 기존에 갖고 있는 캐드 모델을 수정할 목적으로 비슷한 형상의 부품을 검색하게 된다. 개발된 시스템은 같은 부품족 분류 코드를 사용하는 비슷한 형상의 모델을 부품 데이터베이스에서 검색할 수 있고 그 부품에 대한 작업 결과를 부품 데이터베이스에 저장한다(표 13).
다섯 번째 단계는 제조 부품 분류를 통하여 보다 세분화된 기계 공정이 데이터베이스(13, 표 7 내지 표 9) 또는 지식베이스(1D, 표 14 내지 표 16)로부터 산출또는 보정(16)되고, 이에 따른 해당 공정의 세부 공구에 대한 절삭조건이 부품의 사양에 따라 절삭조건 데이터베이스(12, 표 10) 또는 지식베이스(1D, 표 14 내지 표 16)로부터 산출되어 전과정에 대한 산물이 파일 또는 도면으로 사용자에게 보여 주고(1E, 표 13) 엔지니어링 데이터베이스(1A)에 저장되게 된다.
하기 [표 1]은 원형 부품별 코드산출 프레임 이름을 나타내다.
기능 프레임 이름
형상 코드 산출(원형)
-부품 종류/이름 Rot_Type
-비편차 부품 Deviation_Rotation
-편차 부품 NoDeviation_Rotation
-원형 특수 부품 A Specific_Rotation_A
-원형 특수 부품 B Specific_Rotation_B
-원형 특수 부품 C Specific_Rotation_C
하기 [표 2]는 비원형 부품별 코드산출 프레임 이름(22)을 나타낸다.
기능 프레임 이름
형상 코드 산출(비원형)
-부품 종류/이름 Type_Nonrot
-판형 부품 Flat_Nonrot
-장형 부품 Long_Nonrot
-장방형 부품 Cubic_Nonrot
-비원형 특수 부품 Specipic_Nonrot_A
-비원형 특수 부품 Specipic_Nonrot_B
-비원형 특수 부품 Specipic_Nonrot_C
보조 코드 산출
-전체 디멘션 Supp_Dmn
-정확도 Supp_Accy
-자재 종류 Supp_Type
-주요 형상 Supp_Shp
하기 [표 3]은 세부 공정계획별 코드산출 프레임 이름(23)을 나타낸다.
기능 프레임 이름
공정 계획 정보
-가공 기계 타입 Mach_tool_type
_가공 공구 타입 Cutting_tool_type
-공법 타입 Process_Method_type
-대체 공법 타입 Process_Alt_type
-치공구 타입 Fixture_type
-배치 크기 Size_level
-생산 시간 Prod_cycle
하기 [표 4]는 외부 시스템 연계용 프레임 이름(24)을 나타낸다.
기능 프레임 이름
엔지니어링 데이터베이스 연계 Eng_Database_Interface
절삭조건 데이터베이스 연계 McTparameter_EngDatabase_Interface
기계공정 데이터베이스 연계 McProcess_Database_Interface
캐드 모델링 연계 SELECTOR(Instantiate a proper template with form code)
하기 [표 5]는 기계공정/재질 및 공구형태별 절삭조건 추출 프레임 이름 예(25)를 나타낸다.
기능 프레임 이름
절삭조건 정보
-절삭조건 번호 Parameter_type
-절삭속도 조건타입 Parameter_condition_type
-공정 타입 선정 MProcess_type
-공정 이름 선정 MProcess_name
-공구 재질 선정 MProcess_mtl
하기 [표 6]은 부품족별 기계공정 추출 프레임 이름 예(26)를 나타낸다.
기능 프레임 이름
기계 공정 정보
-세부 기계 공정 선정 Micro_MProcess_type
-우선도 규칙 Priority_rule
-공정과 세부 공정의 전환 규칙 Conversion_MP
-부품군 기호와 공정의 연계 Pf_symbol_interface
-절삭 조건 데이터베이스 호출 MProcess_Darabase_Interface_from MDB
하기 [표 7]은 기계 공정 데이터베이스 테이블: 밀링공정(31)을 나타낸다.
구성 항목 의미
itm_no 품목 번호
pro_no 기계 공정의 번호
class_code_no 분류를 위한 코드 번호
pf_no 부품군 번호
op 밀링 공정 작업의 내용
tooling_no 밀링 공구 번호
mill_time 밀링 공구의 절삭 작업 시간
chg_tool 기계에 종속되는 밀링 공구의 교환 시간
min_v 공구의 분당 절삭 속도
rev_n 회전당 절삭 속도
trans_v 공구의 급송 시간(급송 길이/급송 속도)
하기 [표 8]는 기계 공정 데이터베이스 테이블: 절삭공구(32)를 나타낸다.
구성 항목 의미
cutter_no 절삭 공구의 번호
cutter_nm 공구명
cutter_spec 공구의 규격
cutter_mtl 공구날의 재질
cd 공구의 직경
num_c 공구날의 개수
type_c 공구날의 연계 형태
class_code_no 분류를 위한 코드 번호
pf_no 부품군 기호
하기 [표 9]는 기계 공정 데이터베이스 테이블: 공정도(33)를 나타낸다.
구성 항목 의미
itm_no 품번
pro_no 공정의 번호
pro_design 공정 설계
pdate 설계 일자
adate 승인 일자
sequence 기계 공정 수순
mch_type 기계 공정 형태
mch_tool 해당 기계툴
mch_prmt_no 절삭 조건 번호
하기 [표 10]은 절삭조건 데이터베이스 테이블: 일부(34)를 나타낸다.
구성 항목 의미
itm_no 품목 번호
mch_prmt_no 절삭 조건 번호
v 절삭 속도 조건 1
n 절삭 속도 조건 2
f 절삭 속도 조건 3
F 절삭 속도 조건 4
ct_type 공정 형태
ct_name 공정 이름
c_matl 공구 재질
ct_dia 공구 직경
하기 [표 11]은 지식베이스 규칙 1(41)을 나타낸다.
규칙예 규칙 의미
1 IF part is "rotational component with deviation"THEN CONSIDERFRAME Deviation_Rotation 원형의 형상 부품에 대해 첫번째 군 코드를 채번하는 규칙
하기 [표 12]는 지식베이스 규칙 2(42)을 나타낸다.
규칙예 지식 베이스 규칙 의미
2 IF::Dia1>0 and Dia2>0 and Length>0 and partname is known and description is knownTHEN:: connection_tod_type1="ok" and write-dos-file "dimension.dat" quote (Dia1 Dia2 Length) and write-dos-file "modelname.txt" quote(partname) append and dBase-append "gtbase" formcode=fcode suppcode=scode cadfile=partname flag="N" partfm=x comment= description and dos-call cadmodel.exe" " ") 선정된 캐드 템플레이트에 수치를 입력하여 설계하고 해당 절삭 조건/기계 가공이 존재할 경우 파일을 만드는 규칙 예
IF::partname and pf and machine_process and machine_ method are known and specification is knownTHEN::write-dos-file "process machine.dat" quote (PF MP MM) and write-dos-file "machine.dat" quote (part_ machine_spec)
하기 [표 13]은 지식베이스 규칙 3(43)을 나타낸다.
규칙예 지식베이스 규칙 의미
3 EXPECT::dbase-retrive eng-base(QUAL PARTFM=X) CADFILE_ typeEXPECT::dbase-retrive mach_parameter(QUAL PARTFM=X) mach_parameter_typeEXPECT::dbase-retrive mach_process(QUAL PARTFM=X) mach_ppocess_type 엔지니어링/절삭 조건/기계 가공 데이터베이스에서 동일 혹은 유사 설계 정보를 찾는 규칙들
하기 [표 14]는 지식베이스 규칙 4(44)를 나타낸다.
규칙예 지식베이스 규칙 의미
4 WC_Ratio=1.0 and DC_Ratio=1.25IF::cut_tool_mat="carbide" thenIF cut_method="slot_milling" then wc=tool_dia if wc=tool_diaIF 0.3<tool_dia<2.5 then DC=0.5*tool_dia 부품의 재질과 상태에 따라 엔드밀로 절삭량을 결정하는 규칙 일부
하기 [표 15]는 지식베이스 규칙 5(45)을 나타낸다.
규칙예 지식베이스 규칙 의미
5 WC=2/3IF::bp_mat="기계구조용 탄소강" 또는 "스텐레스강 주강품" 또는 "주철" 또는 "구상측연 주철"THEN IF DC<0.65 then DC=0.65 end IFIF DC<3.8 THEN DC=3.8 end IFELSE IF (BP_mat="고속도공구강" 또는 "합금공구강강재" 또는 "동" 또는 "탄소공구강" 또는 "스텐레스강선제" 부품의 재질과 상태에 따라 페이스 밀링의 절삭량을 결정하는 규칙 일부
하기 [표 16]은 지식베이스 규칙 6(46)을 나타낸다.
규칙예 지식베이스 규칙 의미
6 IF::type=정삭THEN::list="Center_drilling(center_drill), Drilling (drill), Pocket황삭(endmill),Pocket정삭(endmill)"ELSE::Center_drilling(center_drill),Drilling(drill), Pocket황삭(endmill) 포겟 형태를 가공하는 규칙예
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유사한 부품을 분류해 한 그룹으로 만들어 설계 및 생산에서 비슷한 점을 충분히 활용하는 기술로서, 설계자가 설계 또는 가공 공정계획 수립에 대한 정확하고 숙련된 지식이 없이도 지식베이스 시스템의 지원을 받아 설계 및 가공 공정계획 수립을 지원하는 부품 분류와 코드를 산출하고, 이를3개의 엔지니어링, 절삭조건 및 기계가공 데이터베이스에 연계하고 이를 통해, 설계 작업의 표준화, 절삭조건의 표준화, 기계가공방법 및 공법의 표준화를 꾀하고, 설계 도면의 중복성 및 설계 시간과 공정계획 단축의 효과를 직접적으로 얻을 수 있고, 간접적으로는 생산 준비시간 단축, 공정재고 감소, 생산계획 향상, 공정계획 그리고 비 중복적이고 일관성 있는 부품번호 및 기호를 수주에서부터 출하까지 사용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 컴퓨터를 이용하여 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정방법 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법에 있어서,
    산출된 군 코딩을 바탕으로 지식 베이스화된 부품족 분류 로직에 의해 자동적으로 설계 및 제조 부품족을 산출하여 이를 절삭조건 데이터베이스, 기계공정 데이터베이스 및 엔지니어링 데이터베이스와 연계하는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계를 통해 절삭조건 데이터베이스, 기계공정 데이터베이스 및 엔지니어링 데이터베이스와 지식베이스를 통해 이를 운영하는 방법과 형태별 공정과 공정수순을 지원하는 규칙과 이를 위한 절삭조건을 지원하는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 부품족 분류를 위한 알고리즘을 바탕으로 지식 베이스화된 부품족 분류 로직에 의해 자동적으로 설계 및 제조 부품족을 산출하여 이를 절삭조건 데이터베이스, 기계공정 데이터베이스 및 엔지니어링 데이터베이스와 연계하는 단계와;
    사용자의 입력에 따른 코드가 산출되면 부품족 분류 알고리즘 지식 베이스가 자동적으로 설계 및 제조 부품족 분류 기호를 산출하여 유사 공정설계를 엔지니어링 데이터베이스에서 검색하고 수정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는 제조 부품 분류를 통하여 보다 세분화된 기계 공정이 데이터베이스 또는 지식베이스로부터 산출 또는 보정되는 단계와;
    상기 단계에 따른 해당 공정의 세부 공구에 대한 절삭조건이 부품의 사양에 따라 절삭조건 데이터베이스 또는 지식베이스로부터 산출되어 전과정에 대한 산출물이 파일 또는 도면으로 사용자에게 보여 주는 단계와;
    상기 단계로부터 엔지니어링 데이터베이스에 저장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 분류코드 지식 베이스 기반 기계부품 공정 및 절삭조건 지원 시스템 구축 방법.
  4. 삭제
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