ACO기반 최적공구 이송위치 및 경로를 고려한 다중캐비티 항공구조부품의 효율적인 밀링에 관한 연구

항공기 구조 부품 및 금형의 캐비티 모양은 종종 매우 다양한 불규칙성과 함께 복잡합니다. 보통 3축 밀링머신 또는 다축 컴퓨터 수치제어(CNC) 밀링머신에 의해 고속으로 밀링 된다. 고속 밀링의 경우 절삭 방향의 급격한 변화를 방지하여 커터와 부품의 충돌을 방지하고 재료 제거율의 변화를 줄여야 합니다.

일반적으로, 우리는 단일 캐비티를 처리하기 위해 주변 밀링 방법을 사용합니다. 그러나 주변 밀링 방식에서는 툴 경로가 고르지 않으면 밀링 힘이 갑자기 증가한다. 일반적으로 원형 밀링 커터의 아크 반경이 행 거리의 절반 이상일 경우 직선과 아크가 불연속적으로 연결돼 고속 밀링의 요구를 충족할 수 없다. 따라서 고속 밀링은 공구의 유휴 스트로크를 최소화하면서 절삭 모드를 일정하게 유지해야 합니다. 이 문제에 대한 현재의 연구는 주로 두 가지 측면에 초점을 맞추고 있다. 매끄러운 절단 과정을 보장하기 위해 단일 캐비티의 절단 모드를 개선하는 것과 공구의 빈 스트로크를 최소화하기 위해 공구의 절단 경로를 최적화하는 것이다.

단일 캐비티의 절삭 모드 개선을 목표로 하는 B-스플라인 곡선을 사용하여 기존의 할례 모드를 최적화했지만, 이 방법을 사용하면 교차 경로를 제어하기가 쉽지 않다. 원형 절삭 경로의 날카로운 모서리를 원형 호로 교체했지만 공구 경로는 여전히 고속 밀링의 부드러움 요건을 충족할 수 없었다. 섬과 캐비티 등고선 경계를 식별하고 섬 등고선의 등고선 반지름을 결합하여 도구 등고선 경로를 식별했지만 알고리즘은 복잡했고 도구 경로는 여전히 갑작스러운 방향 변화를 보였다. 내부 보간 폴리곤과 선형 보간 캐비티 경계를 사용하여 나선형 폴리선을 생성하고, B-스플라인 곡선 피팅을 사용하여 임의의 순서로 연속 나선형 나선형 나선형 도구 레일을 생성하였다. 하지만 섬 없이 충치를 빠르게 제분하는 문제만 해결했다.

충치 모서리의 균열을 방지하려면 2차 코너 밀링이 필요합니다. CNC 밀링의 경우, 코너에서 오버컷이나 언더컷을 방지하기 위해 프로그래머는 파트 코너의 전이 아크 반지름과 공구 반지름에 따라 아크 밀링 프로그램을 설정해야 하며, 이는 혼합 형상으로도 정의된다. 가공된 부품의 혼합 기능이 많아지면, 이 방법은 CNC 프로그래밍의 난이도를 높이고 CNC 가공 공정 프로그래밍의 시간을 연장하며 기업의 생산 효율에 영향을 미친다.

Yue는 부품 표면 윤곽의 가공 오류를 보정하기 위해 자동 공구 경로 보정 방법을 제안하였다. Karunakaran과 Shringi는 최적화된 공급 속도를 목표로 하고 NC 코드에 기반한 최적화 모델을 제안했다. Yang은 커터 위치 표면을 사용하여 인피드 위치를 개선하고 도구 경로 및 처리 파라미터를 최적화했습니다. Si는 일반적인 계층적 알고리즘을 개선하여 밀링 도구 경로를 생성했다. 검증 결과에 따르면 이 방법은 유효 가공 공구 경로비를 80% 이상 유지할 수 있다. Rao는 공구 변위를 추정하는 칸틸 레버 빔 힘 모델을 설정하여 가변 곡률 기하학의 주변 밀링 경로를 최적화하였다.

그러나 코너 밀링은 캐비티 가공의 일부입니다. 대부분의 연구자들은 코너 밀링을 독립적인 연구로 사용했으며, 코너 밀링을 전체 캐비티 도구 경로 생성과 결합하는 경우는 거의 없었다. 인공지능 기술의 발달로 연구자들은 유전 알고리즘, 개미 군집 최적화(ACO) 알고리즘, 입자 군집 알고리즘등 다중 캐비티 부품의 밀링 도구 경로를 최적화하기 위해 다양한 인공지능 알고리즘을 시도했다.

부품 처리 중 표면 거칠기의 최적화 문제를 해결하기 위해 Li et al는 신경망 알고리즘을 사용하여 가공 파라미터와 공구 경로를 최적화하였다. 이 방법은 처리 기능 간의 거리를 수동으로 계산하므로 계산 결과의 정확성을 보장하기가 어렵습니다. 형상 경계 처리를 3차원에서 2차원 경계 곡선으로 단순화한 다음 ACO 알고리즘을 사용하여 최적의 설루션을 검색했다. 경계를 분할하여 표본 공간을 크게 줄였고, 그 결과 계산 효율이 크게 향상되었다. 그러나 공동의 가공 형상 경계는 혼합 형상(곡면 또는 사다리꼴 각도)의 영향을 받아 직접 구하기가 어렵다. Plakhotnik과 Lauwers는 기계의 회전축 변위를 포함한 일련의 도구 위치를 찾을 수 있는 개발된 최적화 방법을 설계다.