Adaptive control of machine tools aimes to improve the productivity and economics of the cutting process. This study is concerned with adaptive control of CNC lathe to minimize machining cost. The adaptive control system requires a performance index, in which tool wear rate is involved. The direct on-line measurement of tool wear rate is not feasible at the present state of the art. Thus the axial force is used to represent tool wear rate in on-line fashion. This necessitates a priori knowledge of the relationship between the tool wear rate and the axial force. This is experimentally obtained for the various cutting speed and feed using SM45C work material with two different carbide tools (P10 and ST20E). Experimental results show that the axial force has a linear correlation with the wear rate and that the proportionality constant is approximately the same regardless of the tool materials. Based upon these results, simulation for the process control is done to investigate the effectiveness of this control method. The simulation results indicate that trial and error method is more suitable for this system than steepest ascent method. Futhermore, it is shown that the time interval of controlling cutting speed also influences the optimization of cutting performance. The cutting process variable is only speed since the feedrate for the present study is assumed to be kept at maximum allowable value.
본 연구는 절삭가공비용을 최소로 하기 위한 CNC 선반의 적응제어에 관한 것이다. 적응제어 시스템은 공구마모율이 포함된 성능인수의 정의가 필요한데, 공구마모율을 직접 on-line 방식으로 측정하는 것이 거의 불가능 하므로 본 연구에서는 이송력을 이용하여 on-line 방식으로 측정한다. 따라서, 이송력과 공구마모율 사이의 관계를 미리 알아야 된다. 이를 위해 SM45C 와 P10 그리고 ST20E 카바이드 공구를 사용하여 실험하였다. 실험결과 이송력과 공구마모율 사이에는 매우 선형적인 관계가 있었고, 그 비례 상수는 실험에 사용한 두 종류의 공구 재질에는 관계없이 거의 일정 했다. 실험결과를 이용하여 본 CNC 선반에 적합한 최적제어 방식을 찾기 위해서 시뮬레이션 하였는데, 결과는 trial-and-error 방식이 가장 적합했으며, 절삭속도제어 인더발은 약 2분 정도가 적합했다.
