KR102630086B1 - Apparatus and method for predicting the life of cutting tool and active control of cutting condition - Google Patents

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Abstract

절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법이 개시되며, 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법은, (a) 절삭 가공에 의한 전체 전력 소모량, 상기 절삭 가공을 수행하는 절삭 공구의 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보를 획득하는 단계, (b) 상기 전체 전력 소모량, 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 단계 및 (c) 상기 연산된 마모 수준 및 잔여 수명에 기초하여 상기 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 단계를 포함할 수 있다.A method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions is disclosed, and the method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application includes (a) the total power consumption by cutting processing, the cutting processing Obtaining processing condition information and processing time information of the cutting tool being performed, (b) calculating the wear level and remaining life of the cutting tool based on the total power consumption, the processing condition information, and the processing time information. and (c) adaptively controlling processing conditions of the cutting tool based on the calculated wear level and remaining life.

Description

절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREDICTING THE LIFE OF CUTTING TOOL AND ACTIVE CONTROL OF CUTTING CONDITION}Apparatus and method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions {APPARATUS AND METHOD FOR PREDICTING THE LIFE OF CUTTING TOOL AND ACTIVE CONTROL OF CUTTING CONDITION}

본원은 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to an apparatus and method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions.

다양한 금속 또는 비금속의 소재를 소정의 형상 및 치수로 가공하거나 반소재에 보다 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 하며, 이러한 공작기계 중 절삭 가공을 수행하는 공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝 센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있다.Machine tools are used to process various metal or non-metal materials into predetermined shapes and dimensions or to perform more precise processing on semi-materials. Among these machine tools, machines that perform cutting processing include lathes. , milling machines, machining centers, drilling machines, boring machines, grinding machines, gear processing machines, special processing machines, etc.

공구의 마모는 물리적, 화학적 작용 등 다양한 원인에 의해 발생하며 실제 가공에서 이들은 복합적으로 작용하기 때문에 마모의 경향성을 예측하고 판단하기는 쉽지 않은 일이다. 특히, 절삭가공을 수행함에 따라 공구마모는 불가피하게 발생하며 그 원인은 절삭공구와 가공 소재 간의 마멸, 화학적 반응, 그리고 가공 시 발생하는 높은 온도 등으로 다양하다. 또한, 이러한 원인들은 가공 시에 복합적으로 작용하기 때문에 공구의 마모 발달을 정확하게 예측하는 것은 어렵다.Wear of tools is caused by various causes such as physical and chemical actions, and in actual machining, they act in complex ways, so it is not easy to predict and determine the tendency of wear. In particular, tool wear inevitably occurs as cutting processing is performed, and its causes are diverse, including wear between the cutting tool and the processing material, chemical reactions, and high temperatures generated during processing. Additionally, because these causes act in complex ways during machining, it is difficult to accurately predict the development of tool wear.

한편, 플랭크 마모는 공구의 여유면과 가공면의 마찰에 의해 발생한다. 공구의 마모는 플랭크 마모 폭(VB)을 기준으로 판단할 수 있으며 절삭이 진행됨에 따라 플랭크 마모 폭은 증가하고 절삭저항이 증가함에 따라 전력 소모량이 증가하는 경향을 보이게 된다.On the other hand, flank wear occurs due to friction between the clearance surface of the tool and the machined surface. Tool wear can be judged based on the flank wear width (VB). As cutting progresses, the flank wear width increases and as cutting resistance increases, power consumption tends to increase.

이와 관련하여, 절삭 공구의 수명 예측과 관련한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 이러한 종래의 연구들은 절삭 전력 소모량을 절삭 부하 지령으로 측정하여 연산 속도가 느리고 예측 정확도가 떨어진다는 한계가 있었다.In this regard, various studies are being conducted on predicting the lifespan of cutting tools, but these conventional studies have limitations in that they measure cutting power consumption using cutting load commands, resulting in slow calculation speed and poor prediction accuracy.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1496578호에 개시되어 있다.The technology behind this application is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1496578.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 절삭 가공에 의한 전력 소모량 데이터를 활용하여 절삭 공구의 마모 수준과 잔여 수명을 예측하고, 이에 기반하여 절삭 공구를 적응적으로 제어할 수 있는 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The purpose of this application is to solve the problems of the prior art described above. By utilizing power consumption data from cutting processing, the wear level and remaining life of the cutting tool are predicted, and the cutting tool can be adaptively controlled based on this. The purpose is to provide a device and method for predicting tool life and actively controlling cutting conditions.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical challenges sought to be achieved by the embodiments of the present application are not limited to the technical challenges described above, and other technical challenges may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법은, (a) 절삭 가공에 의한 전체 전력 소모량, 상기 절삭 가공을 수행하는 절삭 공구의 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보를 획득하는 단계, (b) 상기 전체 전력 소모량, 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 단계 및 (c) 상기 연산된 마모 수준 및 잔여 수명에 기초하여 상기 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 단계를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application includes (a) the total power consumption by cutting processing, the cutting capacity for performing the cutting processing; Obtaining processing condition information and processing time information of the tool, (b) calculating the wear level and remaining life of the cutting tool based on the total power consumption, the processing condition information, and the processing time information, and (c) ) It may include adaptively controlling the processing conditions of the cutting tool based on the calculated wear level and remaining life.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 가공 조건을 변경하거나 상기 절삭 공구를 이용한 가공 시간이 단축되도록 상기 가공 조건을 변경할 수 있다.Additionally, in step (c), the processing conditions may be changed to increase the remaining life or the processing conditions may be changed to shorten the processing time using the cutting tool.

또한, 상기 가공 조건은 상기 절삭 공구의 회전 속도 및 이송 속도를 포함할 수 있다.Additionally, the processing conditions may include rotational speed and feed speed of the cutting tool.

또한, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 가공 시간이 단축되도록 상기 이송 속도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.Additionally, step (c) may include (c1) increasing the transfer speed so that the processing time is shortened.

또한, 상기 (c) 단계는, (c2) 상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 회전 속도 및 상기 이송 속도 중 적어도 하나를 낮추는 단계를 포함할 수 있다.Additionally, step (c) may include (c2) lowering at least one of the rotation speed and the transfer speed to increase the remaining lifespan.

또한, 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법은, (d) 상기 잔여 수명이 미리 설정된 임계값 이하이거나 상기 마모 수준이 미리 설정된 마모 수준을 초과하면 상기 절삭 공구의 교환 요청을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application is (d) when the remaining life is less than a preset threshold or the wear level exceeds the preset wear level, the cutting tool It may include generating an exchange request.

또한, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 절삭 길이를 연산하는 단계, (b2) 상기 전체 전력 소모량에 대하여 상기 가공 조건 정보에 따라 연산되는 기계 전력 소모량을 감하여 절삭 전력 소모량을 연산하는 단계, (b3) 상기 절삭 전력 소모량에 대응하는 재료 제거율을 연산하는 단계, (b4) 기 구축된 데이터베이스에 저장된 상기 가공 조건 정보 및 상기 절삭 전력 소모량에 따른 상기 절삭 공구의 마모 수준을 기초로 하여 상기 절삭 공구의 마모 속도를 연산하는 단계 및 (b5) 상기 마모 속도에 기초하여 상기 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달하는데 소요될 예상 시간을 산출하고, 상기 예상 시간 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 잔여 수명을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, step (b) includes (b1) calculating a cutting length based on the processing condition information and the processing time information, and (b2) machine power calculated according to the processing condition information for the total power consumption. Calculating cutting power consumption by subtracting the consumption, (b3) calculating a material removal rate corresponding to the cutting power consumption, (b4) cutting according to the cutting power consumption and the processing condition information stored in a previously established database. calculating the wear rate of the cutting tool based on the wear level of the tool; and (b5) calculating an expected time required for the wear level to reach a preset critical level based on the wear rate, and calculating the expected time and It may include calculating the remaining life based on the processing time information.

또한, 상기 (b) 단계는, 상기 가공 조건 정보의 변화가 감지되면, 변동된 가공 조건 정보를 반영하여 재수행될 수 있다.Additionally, step (b) may be re-performed by reflecting the changed processing condition information when a change in the processing condition information is detected.

또한, 상기 회전 속도 및 상기 이송 속도 중 적어도 하나의 변화가 감지되면, 상기 (b) 단계는, 변동된 가공 조건 정보를 반영하여 상기 예상 시간을 재연산하고, 상기 재연산된 예상 시간에서 상기 변화가 감지되기 이전까지의 상기 가공 시간 정보를 감하여 상기 잔여 수명을 갱신할 수 있다.In addition, when a change in at least one of the rotation speed and the feed speed is detected, step (b) recalculates the expected time by reflecting the changed processing condition information, and changes the expected time in the recalculated time. The remaining lifespan can be updated by subtracting the processing time information prior to detection.

또한, 상기 가공 조건 정보 중 절삭 폭 및 절삭 깊이 중 적어도 하나의 변화가 감지되면, 상기 (b) 단계는, 변동된 가공 조건 정보를 반영하여 상기 재료 제거율을 재연산하고, 상기 재연산된 상기 재료 제거율에 따른 절삭 전력 소모량을 재연산하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, when a change in at least one of the cutting width and cutting depth among the processing condition information is detected, step (b) recalculates the material removal rate by reflecting the changed processing condition information, and recalculates the recalculated material. It may include a step of recalculating cutting power consumption according to the removal rate.

또한, 상기 절삭 폭 및 절삭 깊이 중 적어도 하나의 변화는 기 연산된 상기 절삭 전력 소모량에 대응하는 재료 제거율과 상기 절삭 전력 소모량의 변화에 따라 재차 연산된 재료 제거율 간의 차이에 기초하여 감지될 수 있다.Additionally, a change in at least one of the cutting width and cutting depth may be detected based on the difference between a previously calculated material removal rate corresponding to the cutting power consumption and a material removal rate recalculated according to the change in the cutting power consumption.

또한, 상기 절삭 폭 및 절삭 깊이 중 적어도 하나의 변화는 복잡 형상 가공에 해당하는 상기 절삭 가공이 수행되는 경우 감지될 수 있다.Additionally, a change in at least one of the cutting width and cutting depth may be detected when the cutting process corresponding to complex shape processing is performed.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치는, 절삭 가공에 의한 전체 전력 소모량, 상기 절삭 가공을 수행하는 절삭 공구의 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보를 획득하는 수집부, 상기 전체 전력 소모량, 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 연산부 및 상기 연산된 마모 수준 및 잔여 수명에 기초하여 상기 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 능동 제어부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the cutting tool life prediction and cutting condition active control device according to an embodiment of the present application collects the total power consumption by cutting processing, processing condition information of the cutting tool performing the cutting processing, and processing time information. A unit, a calculation unit that calculates the wear level and remaining life of the cutting tool based on the total power consumption, the processing condition information, and the processing time information, and the processing condition of the cutting tool based on the calculated wear level and remaining life. It may include an active control unit that adaptively controls.

또한, 상기 능동 제어부는, 상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 가공 조건을 변경하거나 상기 절삭 공구를 이용한 가공 시간이 단축되도록 상기 가공 조건을 변경할 수 있다.Additionally, the active control unit may change the processing conditions to increase the remaining life or change the processing conditions to shorten the processing time using the cutting tool.

또한, 상기 능동 제어부는, 상기 가공 시간이 단축되도록 상기 이송 속도를 증가시키거나 상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 회전 속도 및 상기 이송 속도 중 적어도 하나를 낮출 수 있다.Additionally, the active control unit may increase the feed rate to shorten the processing time or lower at least one of the rotation speed and the feed rate to increase the remaining lifespan.

또한, 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치는, 상기 잔여 수명이 미리 설정된 임계값 이하이거나 상기 마모 수준이 미리 설정된 마모 수준을 초과하면 상기 절삭 공구의 교환 요청을 생성하는 알림 생성부를 포함할 수 있다.In addition, the device for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application requests replacement of the cutting tool when the remaining life is less than a preset threshold or the wear level exceeds a preset wear level. It may include a notification generator that generates a notification.

또한, 상기 연산부는, 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 절삭 길이를 연산하고, 상기 전체 전력 소모량에 대하여 상기 가공 조건 정보에 따라 연산되는 기계 전력 소모량을 감하여 절삭 전력 소모량을 연산하고, 상기 절삭 전력 소모량에 대응하는 재료 제거율을 연산하고, 기 구축된 데이터베이스에 저장된 상기 가공 조건 정보 및 상기 절삭 전력 소모량에 따른 상기 절삭 공구의 마모 수준을 기초로 하여 상기 절삭 공구의 마모 속도를 연산하고, 상기 마모 속도에 기초하여 상기 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달하는데 소요될 예상 시간을 산출하고, 상기 예상 시간 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 잔여 수명을 연산할 수 있다.In addition, the calculation unit calculates the cutting length based on the processing condition information and the processing time information, and calculates the cutting power consumption by subtracting the machine power consumption calculated according to the processing condition information from the total power consumption, Calculating a material removal rate corresponding to the cutting power consumption, calculating the wear rate of the cutting tool based on the processing condition information stored in a pre-built database and the wear level of the cutting tool according to the cutting power consumption, Based on the wear rate, the expected time required for the wear level to reach a preset critical level can be calculated, and the remaining lifespan can be calculated based on the expected time and the processing time information.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described means of solving the problem are merely illustrative and should not be construed as intended to limit the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may be present in the drawings and detailed description of the invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 절삭 가공에 의한 전력 소모량 데이터를 활용하여 절삭 공구의 마모 수준과 잔여 수명을 예측하고, 이에 기반하여 절삭 공구를 적응적으로 제어할 수 있는 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the above-mentioned means of solving the problem of this application, the wear level and remaining life of the cutting tool are predicted by utilizing the power consumption data by cutting processing, and based on this, the life of the cutting tool can be predicted to adaptively control the cutting tool. and a device and method for actively controlling cutting conditions.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 가공 시 발생하는 전체 전력소모량과 기계 전력소모량을 바탕으로 절삭 전력소모량을 직접 연산함으로써 절삭 공구의 수명을 정확하게 예측할 수 있다.According to the above-described means of solving the problem of the present application, the lifespan of a cutting tool can be accurately predicted by directly calculating the cutting power consumption based on the total power consumption and machine power consumption generated during machining.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 가공 중 절삭조건의 변화에 의해 변동하는 예상 수명의 변화를 산출할 수 있으며, 상대적으로 복잡한 형상의 가공 시 직접 측정이 불가능한 절삭 폭, 절삭 깊이의 변화를 확인하여 전력소모량 및 재료제거율을 통해 절삭 공구의 수명을 정확히 예측할 수 있다.According to the above-mentioned means of solving the problem of this application, it is possible to calculate the change in expected life that fluctuates due to changes in cutting conditions during processing, and to confirm changes in cutting width and cutting depth that cannot be directly measured when machining relatively complex shapes. Thus, the lifespan of cutting tools can be accurately predicted through power consumption and material removal rate.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 사용자가 입력한 절삭 조건에 대한 초기 마모 속도 연산을 통해 해당 조건의 절삭공구 수명을 예측할 수 있으므로 다양한 절삭 조건의 절삭공구 수명 데이터를 빠르게 구성할 수 있다.According to the above-described means of solving the problem of the present application, the life of the cutting tool for that condition can be predicted through calculation of the initial wear rate for the cutting condition input by the user, so that it is possible to quickly configure the life data of the cutting tool for various cutting conditions.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 절삭 조건 적응 제어를 통해 다양한 절삭조건의 절삭공구 수명 및 마모 속도 데이터를 다각도로 비교 및 연산하여 가공 시간 저감, 절삭공구 마모 저감, 등 사용자의 니즈 또는 절삭 공구의 가공 환경에 부합하는 절삭조건을 제시할 수 있다.According to the above-mentioned means of solving the problem of the present invention, cutting tool life and wear rate data of various cutting conditions are compared and calculated from various angles through cutting condition adaptive control to meet the needs of the user or cutting tool, such as reducing machining time and cutting tool wear. Cutting conditions that match the machining environment can be presented.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects that can be obtained herein are not limited to the effects described above, and other effects may exist.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치의 세부 기능 및 동작 흐름을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a는 절삭 전력 소모량을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 3a에서 가로축은 가공 시간(Time)이고, 세로축은 전력 소모량(Power Consumption)이고, Ptotal은 전체 전력 소모량, Pmachine은 기계 전력 소모량, Pcutting은 절삭 전력 소모량을 나타낸다.
도 3b 및 도 3c는 절삭 전력 소모량과 재료 제거율의 상관 관계를 도시한 그래프이다. 참고로, 도 3b에서 가로축은 재료 제거율(MRR)이고, 세로축은 전력 소모량(Power consumption)이며, 도 3c에서 가로축은 재료 제거율(MRR)이고, 세로축은 절삭 전력 소모량(Cutting power consumption)이다.
도 4a 및 도 4b는 절삭 전력 소모량, 재료 제거율 등의 파라미터와 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 4a 및 도 4b에서 가로축은 수명(Tool life)이고, 세로축은 절삭 전력 소모량(Cutting power consumption)이되, 도 4a의 그래프 상에서 상대적으로 우측에 X자로 표시된 지점은 절삭 조건 1의 공구 수명(End of tool life at condition 1)을 나타내고, 상대적으로 좌측에 X자로 표시된 지점은 절삭 조건 2의 공구 수명(End of tool life at condition 2)를 나타낸다. 또한, 도 4b의 그래프 상에 상대적으로 좌측에 X자로 표시된 지점은 현재 상태(Current status)를 나타내고, 상대적으로 우측에 X자로 표시된 지점은 공구 수명(End of tool life)을 나타내며, 원점으로부터 현재 상태(Current status)까지의 가로축 길이는 가공 시간(Machining time)의 측정값(Measured)을 의미하고, 현재 상태(Current status)로부터 공구 수명이 다하는 지점(End of tool life)까지의 가로축 길이는 잔여 공구 수명(Remained tool life; Remaining tool life)을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 가공 조건의 변화에 따라 마모 수준 및 잔여 수명이 변화하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다. 참고로, 도 5a에서 가로축은 가공 시간(Time)이고, 세로축은 절삭 전력 소모량(Cutting power consumption)이되, 그래프 상에서 상대적으로 우측에 X자로 표시된 지점은 절삭 조건 1의 공구 수명(End of tool life at condition 1)을 나타내고, 상대적으로 좌측에 X자로 표시된 지점은 절삭 조건 2의 공구 수명(End of tool life at condition 2)를 나타내고, O자로 표시된 지점은 절삭 조건의 변화(1→2, Cutting condition change 1 to 2) 시점을 나타내고, 원점으로부터 절삭 조건의 변화 시점까지의 가로축 길이는 가공 시간(Machining time)의 측정값(Measured)을 의미하고, 절삭 조건의 변화 시점으로부터 절삭 조건 2의 공구 수명(End of tool life at condition 2)까지의 가로축 길이는 절삭 조건 변화 이후의 잔여 공구 수명(Remained tool life after condition change)을 나타낸다. 또한, 도 5b의 (a)에서 가로축은 재료 제거율(MRR)이고, 세로축은 절삭 전력 소모량(Cutting power consumption)이고, 도 5b의 (b)에서 가로축은 가공 시간(Time)이고, 세로축은 절삭 전력 소모량(Cutting power consumption)이되, MRR0, Pcutting,0는 절삭 조건의 변경 전('Before')에 도출된 값을, MRRi, Pcutting,i는 절삭 조건의 변경 후('After')에 도출된 값을 각각 나타낸다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 7은 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 프로세스에 대한 세부 동작 흐름도이다.
도 8은 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 프로세스에 대한 세부 동작 흐름도이다.
1 is a schematic diagram of a device for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a conceptual diagram for explaining the detailed functions and operation flow of the device for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application.
Figure 3a is a diagram for explaining cutting power consumption. For reference, in Figure 3a, the horizontal axis represents processing time (Time), the vertical axis represents power consumption, P total represents total power consumption, P machine represents machine power consumption, and P cutting represents cutting power consumption.
3B and 3C are graphs showing the correlation between cutting power consumption and material removal rate. For reference, in FIG. 3B, the horizontal axis is the material removal rate (MRR) and the vertical axis is power consumption, and in FIG. 3C, the horizontal axis is the material removal rate (MRR) and the vertical axis is cutting power consumption.
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the correlation between parameters such as cutting power consumption and material removal rate and the wear level and remaining life of the cutting tool. For reference, in FIGS. 4A and 4B, the horizontal axis is tool life, and the vertical axis is cutting power consumption, but the point marked with an (End of tool life at condition 1), and the point marked with an In addition, the point marked with an X on the relatively left side of the graph in Figure 4b represents the current status, and the point marked with an The horizontal axis length from (Current status) means the measured value of machining time, and the horizontal axis length from the current status (Current status) to the end of tool life (End of tool life) means the remaining tool life. Remaining tool life (Remaining tool life).
Figures 5a and 5b are diagrams illustrating changes in wear level and remaining lifespan according to changes in processing conditions. For reference, in Figure 5a, the horizontal axis is machining time (Time), the vertical axis is cutting power consumption, and the point marked with an condition 1), and the point marked with an 1 to 2), and the length of the horizontal axis from the origin to the point of change in cutting conditions means the measured value of the machining time, and the tool life of cutting condition 2 from the point of change in cutting conditions (End) The horizontal axis length up to of tool life at condition 2) represents the remaining tool life after condition change. In addition, in (a) of Figure 5b, the horizontal axis is the material removal rate (MRR), the vertical axis is cutting power consumption, and in (b) of Figure 5b, the horizontal axis is processing time (Time), and the vertical axis is cutting power. Cutting power consumption, where MRR 0 and P cutting,0 are the values derived before the cutting conditions are changed ('Before'), and MRR i and P cutting,i are the values derived after the cutting conditions are changed ('After'). The derived values are shown respectively.
Figure 6 is an operation flowchart for a method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application.
Figure 7 is a detailed operational flowchart for the process of calculating the wear level and remaining life of a cutting tool.
Figure 8 is a detailed operation flowchart of a process for adaptively controlling the machining conditions of a cutting tool.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present application in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be “connected” to another part, this means not only “directly connected” but also “electrically connected” or “indirectly connected” with another element in between. "Includes cases where it is.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on”, “above”, “at the top”, “below”, “at the bottom”, or “at the bottom” of another member, this means that a member is located on another member. This includes not only cases where they are in contact, but also cases where another member exists between two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본원은 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to an apparatus and method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a device for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치(100)(이하, '제어 장치(100)'라 한다.)는 수집부(110), 연산부(120), 능동 제어부(130) 및 알림 생성부(140)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 1, the cutting tool life prediction and cutting condition active control device 100 (hereinafter referred to as the 'control device 100') according to an embodiment of the present application includes a collection unit 110, a calculation unit ( 120), an active control unit 130, and a notification generating unit 140.

한편, 제어 장치(100)의 수집부(110), 연산부(120), 능동 제어부(130) 및 알림 생성부(140) 상호간 또는 제어 장치(100)와 사용자 단말(미도시) 상호간은 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 네트워크(20)는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), wifi 네트워크, 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.Meanwhile, the collection unit 110, calculation unit 120, active control unit 130, and notification generation unit 140 of the control device 100 are connected to each other or between the control device 100 and the user terminal (not shown) through a network. Can communicate. The network 20 refers to a connection structure that allows information exchange between nodes such as terminals and servers. Examples of such networks include the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) network and Long Term Evolution (LTE). Network, 5G network, WIMAX (World Interoperability for Microwave Access) network, Internet, LAN (Local Area Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area Network), It includes, but is not limited to, a wifi network, Bluetooth network, satellite broadcasting network, analog broadcasting network, and DMB (Digital Multimedia Broadcasting) network.

사용자 단말(미도시)은 예를 들면, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치일 수 있다. 예를 들어, 본원의 실시예에 관한 설명에서 사용자 단말(미도시)은 절삭 공구를 조작하는 주체인 작업자, 절삭 공구를 관리하는 주체인 관리자, 점검자 등에 해당하는 사용자가 보유한 디바이스일 수 있다.User terminals (not shown) include, for example, smartphones, smart pads, tablet PCs, PCS (Personal Communication System), GSM (Global System for Mobile communication), PDC (Personal Digital Cellular), and PHS. (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA (Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), Wibro (Wireless Broadband Internet) It can be any type of wireless communication device, such as a terminal. For example, in the description of the embodiment of the present application, a user terminal (not shown) may be a device owned by a user who operates the cutting tool, such as a worker, a manager, or an inspector who manages the cutting tool.

이하에서는 도 2 내지 도 5b를 참조하여 제어 장치(100)의 구체적인 기능 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, specific functions and operations of the control device 100 will be described with reference to FIGS. 2 to 5B.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치의 세부 기능 및 동작 흐름을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 2 is a conceptual diagram for explaining the detailed functions and operation flow of the device for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application.

도 2를 참조하면, 제어 장치(100)는 절삭 공구에 대한 각종 정보(공구 정보), 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하기 위한 각종 관계식, 연산 모델 등을 저장하는 데이터베이스(101)와 연계될 수 있다. 예시적으로, 데이터베이스(101)는 제어 장치(100)에 대하여 탑재되는 하위 구성일 수 있다. 다른 예로, 제어 장치(100)는 제어 장치(100)와 독립적으로 구축된 데이터베이스(101)와 연동되어 데이터베이스(101)로부터 내부에 저장된 각종 데이터를 획득(수신)하여 활용하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 2, the control device 100 is linked to a database 101 that stores various information about the cutting tool (tool information), various relational expressions for calculating the wear level and remaining life of the cutting tool, and a calculation model. It can be. By way of example, the database 101 may be a sub-configuration mounted on the control device 100. As another example, the control device 100 may be linked with a database 101 built independently from the control device 100 to obtain (receive) and utilize various data stored internally from the database 101.

구체적으로, 데이터베이스(101)는 공구 정보(공구 직경 D), 절삭 조건(회전 속도 N, 이송 속도 Feed)에 대한 기계 전력 소모량(Pmachine) 모델, 특정 절삭조건에서 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대한 절삭 공구의 마모 상태, 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대한 재료 제거율(material removal rate, MRR) 관계식, 절삭 조건에 대한 마모 속도 등을 포함하는 데이터를 저장할 수 있다. 한편, 데이터베이스(101)에 저장되는 데이터 중 절삭 조건에 대한 마모 속도와 관련한 데이터 등은 후술하는 연산부(120)의 연산 결과에 따라 지속적으로 업데이트 되는 항목일 수 있다.Specifically, the database 101 contains tool information (tool diameter D), a machine power consumption (P machine ) model for cutting conditions (rotational speed N , feed speed Feed ), and cutting power consumption (P cutting ) under specific cutting conditions. Data including the wear state of the cutting tool, the material removal rate ( MRR ) relationship for cutting power consumption (P cutting ), and the wear rate for cutting conditions can be stored. Meanwhile, among the data stored in the database 101, data related to wear speed for cutting conditions may be items that are continuously updated according to the calculation results of the calculation unit 120, which will be described later.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수집부(110)는 절삭 가공에 의한 전체 전력 소모량(Ptotal), 절삭 가공을 수행하는 절삭 공구의 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보를 획득할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the collection unit 110 may obtain the total power consumption (P total ) due to cutting processing, processing condition information of a cutting tool performing cutting processing, and processing time information.

이와 관련하여, 절삭 공구의 가공 조건은 절삭 공구의 회전 속도(N) 및 이송 속도(Feed)를 포함할 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 수집부(110)에 의해 획득되는 가공 조건 정보는 사용자가 사용자 단말(미도시) 등을 통해 입력한 값으로 초기 설정되는 것일 수 있다.In this regard, the processing conditions of the cutting tool may include the rotational speed ( N ) and the feed speed ( Feed ) of the cutting tool. Additionally, according to an embodiment of the present application, the processing condition information obtained by the collection unit 110 may be initially set to a value input by the user through a user terminal (not shown).

또한, 절삭 공구의 가공 시간(Tmachining)은 해당 절삭 공구가 가공물(피삭재)을 제거하는 공정을 시작하는 시점으로부터 측정됨으로써 절삭 공구의 실제 가공 시간을 측정한 데이터를 의미할 수 있다.In addition, the machining time (T machining ) of the cutting tool is measured from the time the cutting tool starts the process of removing the workpiece (work material), and may mean data measuring the actual machining time of the cutting tool.

연산부(120)는 획득한 전체 전력 소모량(Ptotal), 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보(Tmachining)에 기초하여 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산할 수 있다.The calculation unit 120 may calculate the wear level and remaining life of the cutting tool based on the obtained total power consumption (P total ), machining condition information, and machining time information (T machining ).

구체적으로, 연산부(120)는 먼저 절삭 공구의 이송 속도(Feed), 회전 속도(N) 등의 절삭 속도 관련 파라미터를 포함하는 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보(Tmachining)에 기초하여 절삭 길이(L)를 연산할 수 있다.Specifically, the calculation unit 120 first calculates the cutting length (L) based on machining condition information and machining time information (T machining ), including cutting speed-related parameters such as feed speed ( Feed ) and rotation speed ( N ) of the cutting tool. ) can be calculated.

또한, 연산부(120)는 측정된 전체 전력 소모량(Ptotal)에 대하여 가공 조건 정보에 따라 연산되는 기계 전력 소모량(Pmachine)을 감하여 절삭 전력 소모량(Pcutting)을 연산할 수 있다.In addition, the calculation unit 120 may calculate the cutting power consumption (P cutting) by subtracting the machine power consumption (P machine ) calculated according to processing condition information from the measured total power consumption (P total ).

도 3a는 절삭 전력 소모량을 설명하기 위한 도면이다.Figure 3a is a diagram for explaining cutting power consumption.

도 3a를 참조하면, 수집부(110)에 의해 획득되는 전체 전력 소모량(Ptotal)은 기계 전력 소모량(Pmachine) 및 절삭 전력 소모량(Pcutting)과 하기 식 1을 만족할 수 있다.Referring to FIG. 3A, the total power consumption (P total ) obtained by the collection unit 110 may satisfy the machine power consumption (P machine ) and cutting power consumption (P cutting ) and Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

이와 관련하여, 연산부(120)는 데이터베이스(101)에 기 저장된 기계 전력 소모량 모델에 현재 가공을 수행하는 절삭 공구의 절삭 조건(달리 말해, 가공 조건 정보 등)을 대입(입력)하여 획득되는 기계 전력 소모량(Pmachine)을 앞선 데이터 측정 프로세스를 통해 획득된 전체 전력 소모량(Ptotal)로부터 제거하여 절삭 공정에 소모되는 순수 전력량인 절삭 전력 소모량(Pcutting)을 연산할 수 있다.In this regard, the calculation unit 120 obtains machine power by substituting (inputting) the cutting conditions (in other words, machining condition information, etc.) of the cutting tool currently performing machining into the machine power consumption model previously stored in the database 101. By removing the consumption (P machine ) from the total power consumption (P total ) obtained through the preceding data measurement process, the cutting power consumption (P cutting ), which is the pure amount of power consumed in the cutting process, can be calculated.

본원의 일 실시예에 따르면, 데이터베이스(101)에 저장된 기계 전력 소모량 모델은 하기 식 2와 같이 주어질 수 있다.According to an embodiment of the present application, the machine power consumption model stored in the database 101 can be given as Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

여기서, f는 기계 전력 소모량 모델을 의미하는 함수이고, N은 절삭 공구의 회전 속도이고, Feed는 절삭 공구의 이송 속도를 의미하는 파라미터이다.Here, f is a function that represents the machine power consumption model, N is the rotational speed of the cutting tool, and Feed is a parameter that represents the feed speed of the cutting tool.

도 3b 및 도 3c는 절삭 전력 소모량과 재료 제거율의 상관 관계를 도시한 그래프이다.3B and 3C are graphs showing the correlation between cutting power consumption and material removal rate.

도 3b 및 도 3c를 참조하면, 절삭 전력 소모량(Pcutting)은 재료 제거율(MRR)과 양의 상관관계를 보이며, 이러한 절삭 전력 소모량(Pcutting)과 재료 제거율(MRR)의 관계식은 이송 속도(Feed), 회전 속도(N) 등의 세부 절삭 조건과 무관하게 절삭 공구 및 가공물(피삭재)의 유형에 따라 결정되는 것일 수 있다.Referring to Figures 3b and 3c, the cutting power consumption (P cutting ) shows a positive correlation with the material removal rate ( MRR ), and the relationship between the cutting power consumption (P cutting ) and the material removal rate ( MRR ) is the feed rate ( It may be determined depending on the type of cutting tool and workpiece (work material), regardless of detailed cutting conditions such as feed ) and rotation speed ( N ).

이와 관련하여, 연산부(120)는 도출된 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대응하는 재료 제거율(MRR)을 연산할 수 있다. 이와 관련하여, 연산부(120)는 구체적으로 절삭 전력 소모량(달리 말해, 절삭 전력 소모량)과 재료 제거율(MRR)의 관계식을 데이터베이스(101)로부터 획득하여 앞서 계산된 절삭 전력 소모량을 바탕으로 현재 이루어지고 있는 절삭 가공에 따른 재료 제거율(MRR) 값을 연산할 수 있다.In relation to this, the calculation unit 120 may calculate the material removal rate ( MRR ) corresponding to the derived cutting power consumption (P cutting ). In this regard, the calculation unit 120 specifically obtains the relationship between cutting power consumption (in other words, cutting power consumption) and material removal rate ( MRR ) from the database 101, and is currently based on the previously calculated cutting power consumption. You can calculate the material removal rate ( MRR ) value according to the cutting process.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 연산부(120)는 절삭 공구의 구체적인 절삭 조건(즉, 회전 속도(N), 이송 속도(Feed), 절삭 길이(L), 재료 제거율(MRR) 등)을 파라미터로 하는 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대한 연산 모델을 도출할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present application, the calculation unit 120 determines the specific cutting conditions of the cutting tool (i.e., rotational speed ( N ), feed speed ( Feed ), cutting length ( L ), material removal rate ( MRR ), etc. A computational model for cutting power consumption (P cutting ) as a parameter can be derived.

이와 관련하여, 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대한 연산 모델은 하기 식 3과 같이 정의될 수 있다.In this regard, the calculation model for cutting power consumption (P cutting ) can be defined as Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

여기서, f는 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대한 연산 모델을 의미하는 함수이고, N은 절삭 공구의 회전 속도이고, Feed는 절삭 공구의 이송 속도이고, L은 연산된 절삭 길이이고, MRR은 재료 제거율을 의미하는 파라미터이다.Here, f is a function that refers to the calculation model for cutting power consumption (P cutting ), N is the rotational speed of the cutting tool, Feed is the feed speed of the cutting tool, L is the calculated cutting length, and MRR is the material This parameter represents the removal rate.

또한, 연산부(120)는 기 구축된 데이터베이스(101)에 저장된 가공 조건 정보 및 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 따른 절삭 공구의 마모 수준을 기초로 하여 절삭 공구의 마모 속도를 연산할 수 있다.In addition, the calculation unit 120 may calculate the wear rate of the cutting tool based on the wear level of the cutting tool according to the processing condition information and cutting power consumption (P cutting ) stored in the previously established database 101.

도 4a 및 도 4b는 절삭 전력 소모량, 재료 제거율 등의 파라미터와 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the correlation between parameters such as cutting power consumption and material removal rate and the wear level and remaining life of the cutting tool.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 연산부(120)에 의해 도출된 절삭 공구의 마모 속도에 기초하여 절삭 공구의 수명을 가로축으로 하고, 절삭 전력 소모량(Pcutting)을 세로축으로 하는 그래프에서의 기울기가 결정되는 것일 수 있다.Referring to FIGS. 4A and 4B, based on the wear rate of the cutting tool derived by the calculation unit 120, the slope of the graph with the life of the cutting tool on the horizontal axis and the cutting power consumption (P cutting ) on the vertical axis is It may be decided.

한편, 도 3c와 도 4a를 함께 참조하면, 도 3c에 도시된 절삭 전력 소모량(Pcutting)과 재료 제거율(MRR)의 관계는 절삭 공구의 회전 속도와 이송 속도의 변화에 대해 미비하게 영향을 받는 반면, 절삭 공구의 수명은 세부적인 절삭 조건의 변화에 따라 영향을 크게 받을 수 있으므로 이하에서 상세히 후술하는 바와 같이 절삭 조건의 변화가 감지되면, 예상 수명에 대한 재연산 프로세스가 요구될 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 3C and 4A together, the relationship between cutting power consumption (P cutting ) and material removal rate ( MRR ) shown in FIG. 3C is slightly affected by changes in rotation speed and feed speed of the cutting tool. On the other hand, since the lifespan of a cutting tool can be greatly affected by changes in detailed cutting conditions, as will be described in detail below, when a change in cutting conditions is detected, a recalculation process for the expected lifespan may be required.

또한, 연산부(120)는 연산된 마모 속도에 기초하여 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달하는데 소요될 예상 시간을 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 4a의 그래프 상에 'X'자로 표시된 지점은 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달한 상태 또는 절삭 공구의 수명이 다한 상태를 표시한 것일 수 있다. Additionally, the calculation unit 120 may calculate the expected time required for the wear level to reach a preset critical level based on the calculated wear rate. For example, a point marked with an 'X' on the graph of FIG. 4A may indicate a state in which the wear level has reached a preset critical level or a state in which the life of the cutting tool has reached the end.

또한, 연산부(120)는 산출된 예상 시간 및 가공 시간 정보에 기초하여 절삭 공구의 잔여 수명을 연산할 수 있다. 구체적으로, 도 4b를 참조하면, 연산부(120)는 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달하거나 절삭 공구의 수명이 다한 상태에 도달하기까지 예측되는 예상 시간에서 수집부(110)에 의해 획득된 현재 상태의 측정값인 가공 시간을 감하여 잔여 공구 수명을 도출할 수 있다.Additionally, the calculation unit 120 may calculate the remaining lifespan of the cutting tool based on the calculated expected time and machining time information. Specifically, referring to FIG. 4B, the calculation unit 120 calculates the current acquired by the collection unit 110 at the expected time until the wear level reaches a preset critical level or the cutting tool reaches the end of its life. The remaining tool life can be derived by subtracting the machining time, which is a measure of the condition.

능동 제어부(130)는 연산부(120)에 의해 연산된 마모 수준 및 잔여 수명에 기초하여 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어할 수 있다.The active control unit 130 may adaptively control the processing conditions of the cutting tool based on the wear level and remaining life calculated by the calculation unit 120.

구체적으로, 능동 제어부(130)는 잔여 수명이 증가하도록 가공 조건을 변경하거나 절삭 공구를 이용한 가공 시간이 단축되도록 가공 조건을 변경하는 서로 다른 측면의 가공 조건의 제어를 수행할 수 있다.Specifically, the active control unit 130 may control processing conditions of different aspects such as changing the processing conditions to increase the remaining life or changing the processing conditions to shorten the processing time using a cutting tool.

보다 구체적으로, 제어 장치(100)는 사용자 단말(미도시) 등을 통해 사용자(예를 들면, 절삭 공구를 조작하는 작업자, 절삭 공구를 관리하는 관리자, 점검자 등)에게 연산된 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명에 대한 정보를 제공함으로써 사용자가 절삭 공구의 잔여 수명을 고려하여 절삭 공구를 통해 수행되는 절삭 공정과 관련한 세부 파라미터를 조정하는 판단을 내리도록 보조할 수 있다.More specifically, the control device 100 calculates the wear level of the cutting tool to the user (e.g., an operator operating the cutting tool, a manager managing the cutting tool, an inspector, etc.) through a user terminal (not shown). And by providing information on the remaining life, it is possible to assist the user in making decisions to adjust detailed parameters related to the cutting process performed by the cutting tool by considering the remaining life of the cutting tool.

예시적으로, 사용자가 절삭 공구의 수명(잔여 수명)이 충분한 것으로 판단하여 가공 시간의 단축을 요청하는 사용자 입력을 인가한 경우, 능동 제어부(130)는 가공 시간이 단축되도록 이송 속도(Feed)를 미리 설정된 상한 값 이하의 범위에서 증가시킬 수 있다. 예시적으로, 이송 속도(Feed)를 증가시키는 경우 적용되는 상한 값은 절삭 공구의 유형, 가공물(피삭재)의 유형 등에 따라 결정되는 공구의 안정성을 고려하여 구체적인 수치가 결정되는 것일 수 있다.For example, when the user determines that the life (remaining life) of the cutting tool is sufficient and applies a user input requesting a reduction in machining time, the active control unit 130 adjusts the feed rate to shorten the machining time. It can be increased within the range below the preset upper limit. As an example, the upper limit applied when increasing the feed speed may be a specific value determined in consideration of the stability of the tool, which is determined depending on the type of cutting tool, type of workpiece (workpiece), etc.

다른 예로, 능동 제어부(130)는 사용자가 절삭 공구의 수명(잔여 수명)이 충분하지 않은 것으로 판단하여 절삭 공구의 수명을 연장하도록 하는 제어를 요청하는 사용자 입력을 인가한 경우, 절삭 공구의 잔여 수명이 증가하도록 회전 속도(N) 및 이송 속도(Feed) 중 적어도 하나를 낮추는 능동 제어를 수행할 수 있다.As another example, when the active control unit 130 determines that the life (remaining life) of the cutting tool is insufficient and applies a user input requesting control to extend the life of the cutting tool, the remaining life of the cutting tool Active control can be performed to lower at least one of the rotation speed ( N ) and the feed speed ( Feed ) to increase.

알림 생성부(140)는 잔여 수명이 미리 설정된 임계값 이하이거나 마모 수준이 미리 설정된 마모 수준을 초과하면 절삭 공구의 교환을 요청하는 교환 요청 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 생성된 절삭 공구의 교환 요청 신호는 사용자 단말(미도시)로 전송되어 출력되는 것일 수 있다.The notification generator 140 may generate an exchange request signal requesting replacement of the cutting tool when the remaining life is less than a preset threshold or the wear level exceeds the preset wear level. For example, the generated cutting tool exchange request signal may be transmitted and output to a user terminal (not shown).

달리 말해, 본원에서 개시하는 제어 장치(100)는 가공 중의 절삭 조건의 변화가 없는 것으로 판단되며, 연산부(120)가 연산한 절삭 공구의 잔여 수명이 다하거나 절삭 공구의 마모 수준이 사용자가 지정하는 등 미리 설정된 마모 수준에 도달했을 경우 가공을 종료하도록 유도하고, 절삭 공구의 교환을 명령하는 신호를 생성할 수 있다. 이와 달리 제어 장치(100)는 연산된 절삭 공구의 잔여 수명 또는 마모 수준이 절삭 공정을 지속 수행하기에 충분한 것으로 판단되면, 절삭 공구가 가공을 계속하여 수행하도록 하는 명령을 생성할 수 있다.In other words, the control device 100 disclosed herein determines that there is no change in cutting conditions during processing, and the remaining life of the cutting tool calculated by the calculation unit 120 is reached or the wear level of the cutting tool is determined by the user-specified level. When a preset wear level is reached, a signal can be generated to terminate machining and command replacement of the cutting tool. In contrast, if the control device 100 determines that the calculated remaining life or wear level of the cutting tool is sufficient to continue performing the cutting process, the control device 100 may generate a command to allow the cutting tool to continue performing machining.

이하에서는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 가공 조건의 변화에 따라 마모 수준 및 예상 잔여 수명이 갱신되는 과정을 설명하도록 한다.Hereinafter, the process of updating the wear level and expected remaining life according to changes in processing conditions will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

도 5a 및 도 5b는 가공 조건의 변화에 따라 마모 수준 및 잔여 수명이 변화하는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.Figures 5a and 5b are diagrams illustrating changes in wear level and remaining lifespan according to changes in processing conditions.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 연산부(120)는 가공 조건 정보의 변화가 감지되면, 변동된 가공 조건 정보를 반영하여 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 프로세스를 재차 수행할 수 있다.Referring to FIGS. 5A and 5B , when a change in machining condition information is detected, the calculation unit 120 may re-perform the process of calculating the wear level and remaining life of the cutting tool by reflecting the changed machining condition information.

이와 관련하여 본원의 일 실시예에 따르면, 연산부(120)는 절삭 공구를 이용한 가공 도중에 회전 속도(N) 및 이송 속도(Feed) 중 적어도 하나의 변화가 감지되면, 변동된 가공 조건 정보를 반영하여 예상 시간을 재연산하고, 재연산된 예상 시간에서 가공 조건의 변화가 감지되기 이전까지의 가공 시간 정보를 감하여 잔여 수명을 갱신할 수 있다.In this regard, according to an embodiment of the present application, when a change in at least one of the rotation speed ( N ) and the feed speed ( Feed ) is detected during machining using a cutting tool, the calculation unit 120 reflects the changed processing condition information and The remaining life can be updated by recalculating the expected time and subtracting the processing time information up to before the change in processing conditions was detected from the recalculated expected time.

구체적으로 도 5a를 참조하면, 연산부(120)는 회전 속도(N) 및 이송 속도(Feed) 중 적어도 하나와 연계된 가공 조건이 제1조건(condition 1)에서 제2조건(condition 2)로 변화한 것이 특정 시점(예를 들면, 도 5a의 원 기호로 표시된 시점)에 감지되면, 제2조건을 반영하여 절삭 공구의 마모 수준 또는 수명과 연계된 예상 시간을 재차 연산(End of tool life at condition 2)하고, 새로이 연산된 예상 시간으로부터 가공 조건의 변화가 감지된 시점까지 측정된 가공 시간 정보(Tmachining)를 감하여 갱신된 잔여 수명(Remained tool life after condition change)을 도출할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 5A, the calculation unit 120 changes the processing condition associated with at least one of the rotation speed ( N ) and the feed speed ( Feed ) from the first condition (condition 1) to the second condition (condition 2). If something is detected at a specific point in time (e.g., the point indicated by the circle symbol in Figure 5a), the expected time associated with the wear level or life of the cutting tool is calculated again by reflecting the second condition (End of tool life at condition) 2) And, the updated remaining tool life (Remained tool life after condition change) can be derived by subtracting the measured machining time information (T machining ) from the newly calculated expected time to the time when the change in machining conditions is detected.

종합하면, 연산부(120)는 변화된 절삭조건의 절삭공구 전체 수명에서 변화 이전의 상기 데이터 측정 단계를 통해 측정된 가공 시간을 제거하여 변화된 절삭 조건을 기준으로 절삭 공구의 잔여 수명과 현재 마모 수준을 연산할 수 있다.In summary, the calculation unit 120 calculates the remaining life of the cutting tool and the current wear level based on the changed cutting conditions by removing the machining time measured through the data measurement step before the change from the overall life of the cutting tool under the changed cutting conditions. can do.

다른 예로, 연산부(120)는 절삭 공구를 이용한 가공 도중에 절삭 폭(ap) 및 절삭 깊이(ae) 중 적어도 하나의 변화가 감지되면, 변동된 가공 조건 정보를 반영하여 재료 제거율(MRR)을 재연산하고, 재연산된 재료 제거율(MRR)에 따른 절삭 전력 소모량(Pcutting)을 재연산할 수 있다. 또한, 연산부(120)는 재연산된 절삭 전력 소모량(Pcutting)을 반영하여 절삭 공구의 잔여 수명을 갱신할 수 있다.As another example, when a change in at least one of the cutting width (a p ) and the cutting depth (a e ) is detected during machining using a cutting tool, the calculation unit 120 determines the material removal rate ( MRR ) by reflecting the changed processing condition information. You can recalculate and recalculate the cutting power consumption (P cutting ) according to the recalculated material removal rate ( MRR ). Additionally, the calculation unit 120 may update the remaining life of the cutting tool by reflecting the recalculated cutting power consumption (P cutting ).

한편, 본원의 일 실시예에 따르면, 연산부(120)가 잔여 수명을 재연산하기 위하여 감지되는 절삭 폭(ap) 및 절삭 깊이(ae) 중 적어도 하나의 변화는 기 연산된 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대응하는 재료 제거율(MRR)과 절삭 전력 소모량(Pcutting)의 변화에 따라 재차 연산된 재료 제거율(MRR) 간의 차이에 기초하여 감지되는 것일 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present application, a change in at least one of the cutting width (a p ) and the cutting depth (a e ) detected by the calculation unit 120 to recalculate the remaining life is the previously calculated cutting power consumption ( It may be detected based on the difference between the material removal rate ( MRR ) corresponding to P cutting ) and the material removal rate ( MRR ) calculated again according to changes in cutting power consumption (P cutting ).

참고로, 절삭 폭(ap), 절삭 깊이(ae) 등의 가공 조건은 절삭 공구를 통해 수행되는 절삭 가공이 복잡 형상 가공에 해당하는 경우 가공 도중 변동할 수 있으며, 이와 관련하여 본원에서 개시하는 제어 장치(100)는 복잡 형상 가공을 수행하는 절삭 공구에 대하여도 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 정밀하게 예측할 수 있는 이점이 있다.For reference, processing conditions such as cutting width (a p ), cutting depth (a e ), etc. may change during processing if the cutting processing performed through a cutting tool corresponds to complex shape processing, and in this regard, disclosed herein. The control device 100 has the advantage of being able to precisely predict the wear level and remaining life of a cutting tool even for a cutting tool that performs complex shape processing.

종합하면, 연산부(120)는 이전의 데이터 연산 단계에서 연산된 절삭 전력 소모량(Pcutting,0)에 대한 재료 제거율(MRR 0)과 절삭 전력 소모량의 변화가 감지됨에 따라 변화된 재료 제거율(MRR i)의 차이를 확인하여 절삭 폭과 절삭 깊이가 변화됨을 감지하고, 데이터베이스(101)에 저장된 절삭 전력 소모량(Pcutting)과 재료 제거율(MRR) 간의 관계식에 따라 변화된 재료 제거율(MRR)을 기준으로 이에 대응하는 절삭 전력 소모량(Pcutting,i)을 연산하고 변화된 상태에서의 절삭 공구 전체 수명에서 가공 조건의 변화 시점 이전까지 측정된 가공 시간을 제외하여 절삭 공구의 잔여 수명과 현재 마모 수준을 재연산할 수 있다.In summary, the calculation unit 120 calculates the material removal rate ( MRR 0 ) for the cutting power consumption (P cutting,0 ) calculated in the previous data calculation step and the material removal rate ( MRR i ) changed as the change in cutting power consumption is detected. Detects changes in cutting width and cutting depth by checking the difference, and responds based on the changed material removal rate ( MRR ) according to the relationship between cutting power consumption (P cutting ) and material removal rate ( MRR ) stored in the database 101. By calculating the cutting power consumption (P cutting,i ) and excluding the machining time measured before the change in machining conditions from the entire life of the cutting tool in the changed state, the remaining life and current wear level of the cutting tool can be recalculated. there is.

이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Below, we will briefly look at the operation flow of the present application based on the details described above.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법에 대한 동작 흐름도이다.Figure 6 is an operation flowchart for a method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application.

도 6에 도시된 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법은 앞서 설명된 제어 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 제어 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The method of predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions shown in FIG. 6 can be performed by the control device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the content described about the control device 100 can be equally applied to the description of the method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions.

도 6을 참조하면, 단계 S11에서 수집부(110)는 (a) 절삭 가공에 의한 전체 전력 소모량(Ptotal), 절삭 가공을 수행하는 절삭 공구의 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보(Tmachining)를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 6, in step S11, the collection unit 110 collects (a) total power consumption by cutting processing (P total ), processing condition information of the cutting tool performing cutting processing, and processing time information (T machining ). It can be obtained.

다음으로, 단계 S12에서 연산부(120)는 (b) 단계 S11에서 획득된 전체 전력 소모량, 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보에 기초하여 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산할 수 있다.Next, in step S12, the calculation unit 120 may calculate the wear level and remaining life of the cutting tool based on the total power consumption, processing condition information, and processing time information obtained in step S11 (b).

다음으로, 단계 S13에서 능동 제어부(130)는 (c) 단계 S12에서 연산된 마모 수준 및 잔여 수명에 기초하여 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어할 수 있다.Next, in step S13, the active control unit 130 may (c) adaptively control the processing conditions of the cutting tool based on the wear level and remaining life calculated in step S12.

구체적으로, 단계 S13에서 능동 제어부(130)는 절삭 공구의 잔여 수명이 증가하도록 가공 조건을 변경하거나 절삭 공구를 이용한 가공 시간이 단축되도록 가공 조건을 변경할 수 있다.Specifically, in step S13, the active control unit 130 may change the processing conditions to increase the remaining life of the cutting tool or change the processing conditions to shorten the processing time using the cutting tool.

다음으로, 단계 S14에서 알림 생성부(140)는 (d) 단계 S12에서 연산된 잔여 수명이 미리 설정된 임계값 이하이거나 단계 S12에서 연산된 마모 수준이 미리 설정된 마모 수준을 초과하면 절삭 공구의 교환 요청을 생성할 수 있다.Next, in step S14, the notification generator 140 requests (d) replacement of the cutting tool when the remaining life calculated in step S12 is less than or equal to a preset threshold or the wear level calculated in step S12 exceeds the preset wear level. can be created.

상술한 설명에서, 단계 S11 내지 S14는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S11 to S14 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present disclosure. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.

도 7은 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 프로세스에 대한 세부 동작 흐름도이다.Figure 7 is a detailed operational flowchart for the process of calculating the wear level and remaining life of a cutting tool.

도 7에 도시된 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 프로세스는 앞서 설명된 제어 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 제어 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 도 7에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The process of calculating the wear level and remaining life of the cutting tool shown in FIG. 7 may be performed by the control device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the content described with respect to the control device 100 can be equally applied to the description of FIG. 7.

도 7을 참조하면, 단계 S121에서 연산부(120)는 (b1) 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보(Tmachining)에 기초하여 절삭 길이(L)를 연산할 수 있다.Referring to FIG. 7 , in step S121, the calculation unit 120 may calculate the cutting length ( L ) based on (b1) processing condition information and processing time information (T machining ).

다음으로, 단계 S122에서 연산부(120)는 (b2) 전체 전력 소모량(Ptotal)에 대하여 가공 조건 정보에 따라 연산되는 기계 전력 소모량을 감하여 절삭 전력 소모량(Pcutting)을 연산할 수 있다.Next, in step S122, the calculation unit 120 may (b2) calculate the cutting power consumption (P cutting ) by subtracting the machine power consumption calculated according to the processing condition information from the total power consumption (P total ).

다음으로, 단계 S123에서 연산부(120)는 (b3) 단계 S22에서 연산된 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 대응하는 재료 제거율(MRR)을 연산할 수 있다.Next, in step S123, the calculating unit 120 may (b3) calculate the material removal rate ( MRR ) corresponding to the cutting power consumption (P cutting ) calculated in step S22.

다음으로, 단계 S124에서 연산부(120)는 (b4) 기 구축된 데이터베이스(101)에 저장된 가공 조건 정보 및 절삭 전력 소모량(Pcutting)에 따른 절삭 공구의 마모 수준에 대한 상관 관계에 대한 데이터를 기초로 하여 절삭 공구의 마모 속도를 연산할 수 있다.Next, in step S124, the calculation unit 120 bases (b4) data on the correlation between the wear level of the cutting tool according to the machining condition information stored in the previously constructed database 101 and the cutting power consumption (P cutting ). You can calculate the wear rate of the cutting tool.

다음으로, 단계 S125에서 연산부(120)는 (b5) 단계 S124에서 연산된 마모 속도에 기초하여 절삭 공구의 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달하는데 소요될 예상 시간을 산출할 수 있다.Next, in step S125, the calculating unit 120 may (b5) calculate the expected time it will take for the wear level of the cutting tool to reach a preset critical level based on the wear rate calculated in step S124.

또한, 단계 S125에서 연산부(1250)는 산출된 예상 시간 및 가공 시간 정보(Tmachining)에 기초하여 절삭 공구의 잔여 수명을 연산할 수 있다.Additionally, in step S125, the calculation unit 1250 may calculate the remaining life of the cutting tool based on the calculated expected time and machining time information (T machining ).

상술한 설명에서, 단계 S121 내지 S125는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S121 to S125 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present application. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.

도 8은 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 프로세스에 대한 세부 동작 흐름도이다.Figure 8 is a detailed operation flowchart of a process for adaptively controlling the machining conditions of a cutting tool.

도 8에 도시된 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 프로세스는 앞서 설명된 제어 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 제어 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 도 8에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The process of adaptively controlling the processing conditions of the cutting tool shown in FIG. 8 may be performed by the control device 100 described above. Therefore, even if the content is omitted below, the content described with respect to the control device 100 can be equally applied to the description of FIG. 8.

도 8을 참조하면, 만일 사용자가 가공 시간을 단축하기 위한 능동 제어를 요청하는 경우, 단계 S1311에서 능동 제어부(130)는 이송 속도(Feed)를 미리 설정된 상한 값 이하의 범위에서 증가시킬 수 있다. 또한, 단계 S1311에서 수행된 능동 제어에 따라 단계 S1312에서 절삭 공구에 의해 수행되는 가공 시간이 단축될 수 있다.Referring to FIG. 8, if the user requests active control to shorten the processing time, the active control unit 130 may increase the feed speed ( Feed ) in a range below a preset upper limit value in step S1311. Additionally, the machining time performed by the cutting tool in step S1312 may be shortened according to the active control performed in step S1311.

반대로, 사용자가 절삭 공구의 잔여 수명을 증가시키기 위한 능동 제어를 요청하는 경우, 단계 S1321에서 능동 제어부(130)는 회전 속도(N) 및 이송 속도(Feed) 중 적어도 하나를 낮추는 능동 제어를 수행할 수 있다. 또한, 단계 S1321에서 수행된 능동 제어에 따라 단계 S1322에서 절삭 공구의 잔여 수명이 증가(달리 말해, 해당 절삭 공구의 잔여 수명에 대한 예측 값이 증가)할 수 있다.Conversely, if the user requests active control to increase the remaining life of the cutting tool, in step S1321, the active control unit 130 performs active control to lower at least one of the rotation speed ( N ) and the feed speed ( Feed ). You can. Additionally, the remaining life of the cutting tool may increase in step S1322 (in other words, the predicted value for the remaining life of the cutting tool may increase) according to the active control performed in step S1321.

상술한 설명에서, 단계 S1311 내지 S1322는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S1311 to S1322 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present application. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be changed as needed.

본원의 일 실시예에 따른 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions according to an embodiment of the present application may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the present invention or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 전술한 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.Additionally, the above-described method of predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions may be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present application described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present application can be easily modified into other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present application.

100: 절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치
110: 수집부
120: 연산부
130: 능동 제어부
140: 알림 생성부
101: 데이터베이스
100: Cutting tool life prediction and cutting condition active control device
110: Collection department
120: calculation unit
130: Active control unit
140: Notification generation unit
101: Database

Claims (16)

절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 방법에 있어서,
(a) 절삭 가공에 의한 전체 전력 소모량, 상기 절삭 가공을 수행하는 절삭 공구의 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보를 획득하는 단계;
(b) 상기 전체 전력 소모량, 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 단계; 및
(c) 상기 연산된 마모 수준 및 잔여 수명에 기초하여 상기 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 단계,
를 포함하고,
상기 (b) 단계는,
(b1) 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 절삭 길이를 연산하는 단계;
(b2) 상기 전체 전력 소모량에 대하여 상기 가공 조건 정보에 따라 연산되는 기계 전력 소모량을 감하여 절삭 전력 소모량을 연산하는 단계;
(b3) 상기 절삭 전력 소모량에 대응하는 재료 제거율을 연산하는 단계;
(b4) 기 구축된 데이터베이스에 저장된 상기 가공 조건 정보 및 상기 절삭 전력 소모량에 따른 상기 절삭 공구의 마모 수준을 기초로 하여 상기 절삭 공구의 마모 속도를 연산하는 단계; 및
(b5) 상기 마모 속도에 기초하여 상기 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달하는데 소요될 예상 시간을 산출하고, 상기 예상 시간 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 잔여 수명을 연산하는 단계,
를 포함하는 것인, 제어 방법.
In the method of predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions,
(a) acquiring total power consumption by cutting processing, processing condition information and processing time information of a cutting tool performing the cutting processing;
(b) calculating the wear level and remaining life of the cutting tool based on the total power consumption, the processing condition information, and the processing time information; and
(c) adaptively controlling machining conditions of the cutting tool based on the calculated wear level and remaining life,
Including,
In step (b),
(b1) calculating a cutting length based on the processing condition information and the processing time information;
(b2) calculating cutting power consumption by subtracting machine power consumption calculated according to the processing condition information from the total power consumption;
(b3) calculating a material removal rate corresponding to the cutting power consumption;
(b4) calculating the wear rate of the cutting tool based on the processing condition information stored in a previously established database and the wear level of the cutting tool according to the cutting power consumption; and
(b5) calculating the expected time it will take for the wear level to reach a preset critical level based on the wear rate, and calculating the remaining life based on the expected time and the processing time information,
A control method comprising:
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 가공 조건을 변경하거나 상기 절삭 공구를 이용한 가공 시간이 단축되도록 상기 가공 조건을 변경하는 것인, 제어 방법.
According to paragraph 1,
In step (c),
A control method, wherein the processing conditions are changed to increase the remaining life or the processing conditions are changed to shorten the processing time using the cutting tool.
제2항에 있어서,
상기 가공 조건은 상기 절삭 공구의 회전 속도 및 이송 속도를 포함하고,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 가공 시간이 단축되도록 상기 이송 속도를 증가시키는 단계,
를 포함하는 것인, 제어 방법.
According to paragraph 2,
The processing conditions include the rotation speed and feed speed of the cutting tool,
In step (c),
(c1) increasing the feed rate so that the processing time is shortened,
A control method comprising:
제2항에 있어서,
상기 가공 조건은 상기 절삭 공구의 회전 속도 및 이송 속도를 포함하고,
상기 (c) 단계는,
(c2) 상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 회전 속도 및 상기 이송 속도 중 적어도 하나를 낮추는 단계,
를 포함하는 것인, 제어 방법.
According to paragraph 2,
The processing conditions include the rotation speed and feed speed of the cutting tool,
In step (c),
(c2) lowering at least one of the rotational speed and the conveying speed to increase the remaining life,
A control method comprising:
제1항에 있어서,
(d) 상기 잔여 수명이 미리 설정된 임계값 이하이거나 상기 마모 수준이 미리 설정된 마모 수준을 초과하면 상기 절삭 공구의 교환 요청을 생성하는 단계,
를 더 포함하는 것인, 제어 방법.
According to paragraph 1,
(d) generating a request for replacement of the cutting tool when the remaining life is below a preset threshold or when the wear level exceeds a preset wear level;
A control method further comprising:
삭제delete 제3항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 가공 조건 정보의 변화가 감지되면, 변동된 가공 조건 정보를 반영하여 재수행되는 것인, 제어 방법.
According to paragraph 3,
In step (b),
When a change in the processing condition information is detected, the control method is re-performed by reflecting the changed processing condition information.
제7항에 있어서,
상기 회전 속도 및 상기 이송 속도 중 적어도 하나의 변화가 감지되면,
상기 (b) 단계는,
변동된 가공 조건 정보를 반영하여 상기 예상 시간을 재연산하고, 상기 재연산된 예상 시간에서 상기 변화가 감지되기 이전까지의 상기 가공 시간 정보를 감하여 상기 잔여 수명을 갱신하는 것인, 제어 방법.
In clause 7,
When a change in at least one of the rotation speed and the feed speed is detected,
In step (b),
A control method, wherein the expected time is recalculated by reflecting the changed processing condition information, and the remaining life is updated by subtracting the processing time information up to before the change was detected from the recalculated expected time.
제8항에 있어서,
상기 가공 조건 정보 중 절삭 폭 및 절삭 깊이 중 적어도 하나의 변화가 감지되면,
상기 (b) 단계는,
변동된 가공 조건 정보를 반영하여 상기 재료 제거율을 재연산하고, 상기 재연산된 상기 재료 제거율에 따른 절삭 전력 소모량을 재연산하는 단계,
를 포함하는 것인, 제어 방법.
According to clause 8,
When a change in at least one of the cutting width and cutting depth among the processing condition information is detected,
In step (b),
Recalculating the material removal rate by reflecting the changed processing condition information and recalculating cutting power consumption according to the recalculated material removal rate;
A control method comprising:
제9항에 있어서,
상기 절삭 폭 및 절삭 깊이 중 적어도 하나의 변화는 기 연산된 상기 절삭 전력 소모량에 대응하는 재료 제거율과 상기 절삭 전력 소모량의 변화에 따라 재차 연산된 재료 제거율 간의 차이에 기초하여 감지되는 것인, 제어 방법.
According to clause 9,
A control method wherein the change in at least one of the cutting width and cutting depth is detected based on the difference between a previously calculated material removal rate corresponding to the cutting power consumption and a material removal rate recalculated according to the change in the cutting power consumption. .
제9항에 있어서,
상기 절삭 폭 및 절삭 깊이 중 적어도 하나의 변화는 복잡 형상 가공에 해당하는 상기 절삭 가공이 수행되는 경우 감지되는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
According to clause 9,
A control method, characterized in that a change in at least one of the cutting width and cutting depth is detected when the cutting processing corresponding to complex shape processing is performed.
절삭공구의 수명 예측 및 절삭 조건 능동 제어 장치에 있어서,
절삭 가공에 의한 전체 전력 소모량, 상기 절삭 가공을 수행하는 절삭 공구의 가공 조건 정보 및 가공 시간 정보를 획득하는 수집부;
상기 전체 전력 소모량, 상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 절삭 공구의 마모 수준 및 잔여 수명을 연산하는 연산부; 및
상기 연산된 마모 수준 및 잔여 수명에 기초하여 상기 절삭 공구의 가공 조건을 적응 제어하는 능동 제어부,
를 포함하고,
상기 연산부는,
상기 가공 조건 정보 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 절삭 길이를 연산하고, 상기 전체 전력 소모량에 대하여 상기 가공 조건 정보에 따라 연산되는 기계 전력 소모량을 감하여 절삭 전력 소모량을 연산하고, 상기 절삭 전력 소모량에 대응하는 재료 제거율을 연산하고, 기 구축된 데이터베이스에 저장된 상기 가공 조건 정보 및 상기 절삭 전력 소모량에 따른 상기 절삭 공구의 마모 수준을 기초로 하여 상기 절삭 공구의 마모 속도를 연산하고, 상기 마모 속도에 기초하여 상기 마모 수준이 미리 설정된 임계 수준에 도달하는데 소요될 예상 시간을 산출하고, 상기 예상 시간 및 상기 가공 시간 정보에 기초하여 상기 잔여 수명을 연산하는 것인, 제어 장치.
In the device for predicting the life of a cutting tool and actively controlling cutting conditions,
A collection unit that acquires total power consumption by cutting processing, processing condition information and processing time information of a cutting tool performing the cutting processing;
a calculation unit that calculates a wear level and remaining lifespan of the cutting tool based on the total power consumption, the processing condition information, and the processing time information; and
An active control unit that adaptively controls machining conditions of the cutting tool based on the calculated wear level and remaining life,
Including,
The calculation unit is,
Calculate the cutting length based on the processing condition information and the processing time information, calculate the cutting power consumption by subtracting the machine power consumption calculated according to the processing condition information from the total power consumption, and correspond to the cutting power consumption. Calculate the material removal rate, calculate the wear rate of the cutting tool based on the processing condition information stored in the existing database and the wear level of the cutting tool according to the cutting power consumption, and calculate the wear rate of the cutting tool based on the wear rate. A control device that calculates an expected time required for the wear level to reach a preset critical level and calculates the remaining life based on the expected time and the processing time information.
제12항에 있어서,
상기 능동 제어부는,
상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 가공 조건을 변경하거나 상기 절삭 공구를 이용한 가공 시간이 단축되도록 상기 가공 조건을 변경하는 것인, 제어 장치.
According to clause 12,
The active control unit,
A control device that changes the processing conditions so that the remaining life increases or changes the processing conditions so that the processing time using the cutting tool is shortened.
제13항에 있어서,
상기 가공 조건은 상기 절삭 공구의 회전 속도 및 이송 속도를 포함하고,
상기 능동 제어부는,
상기 가공 시간이 단축되도록 상기 이송 속도를 증가시키거나 상기 잔여 수명이 증가하도록 상기 회전 속도 및 상기 이송 속도 중 적어도 하나를 낮추는 것인, 제어 장치.
According to clause 13,
The processing conditions include the rotation speed and feed speed of the cutting tool,
The active control unit,
A control device that increases the feed rate to shorten the processing time or lowers at least one of the rotation speed and the feed rate to increase the remaining life.
제12항에 있어서,
상기 잔여 수명이 미리 설정된 임계값 이하이거나 상기 마모 수준이 미리 설정된 마모 수준을 초과하면 상기 절삭 공구의 교환 요청을 생성하는 알림 생성부,
를 더 포함하는 것인, 제어 장치.
According to clause 12,
A notification generator that generates a request for replacement of the cutting tool when the remaining life is less than a preset threshold or the wear level exceeds a preset wear level;
A control device further comprising:
삭제delete
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