WEDM 프로세스의 실시간 미세제어에 관한 연구

Abstract

WEDM 가공은 정밀한 위치제어와 다양한 가공조건의 부여를 위하여 기본적으로 NC 장치에 의해 제어되나, 가공상황을 제어하는 가공변수들이 매우 많고, 각 변수들이 WEDM 프로세스의 가공상태에 서로 각각 영향을 주어 상호 의존적인 관계를 가질 수 있다. 따라서 WEDM 가공 프로세스를 해석적으로 분석하는 데 어려움이 따르거나 한계가 있으며, 그 과정이 본질적으로 복잡하기 때문에 확률적으로 접근해야 하는 특성을 가지고 있다. 이에 대해, 일반적으로 WEDM 제조회사는 많은 실험과 경험에 따른 각 기계에 맞는 최적 가공조건 데이터북을 제시하고 있으나, 가공현장의 많은 경험을 바탕으로 하는 숙련된 전문가들이 데이터북을 기반으로 실제로 적용한 가공에서도 와이어 단선 및 방전의 불안정성 등의 문제가 발생하며, 이를 극복하기 위해 큰 안전율을 적용하므로 가공 성능에 한계가 있게 된다. 본 연구에서는 WEDM 프로세스의 성능과 안정성을 향상시키기 위한 기존의 WEDM에 대한 적응제어들의 단점과 한계를 극복할 수 있도록 보다 미세한 관점에서 실시간으로 WEDM 가공 프로세스를 모니터링하고 제어하고자 한다. 많은 가공조건들에 의해 보통 수십 kHz의 고속으로 방전이 이루어지는 WEDM 프로세스에서는 가공 메커니즘의 복잡함으로 인하여 수 ms에 이르는 미소시간 단위의 불안정한 영역이 예측 불가능 하게 발생한다. 이에 대처하기 위하여 본 연구에서는 WEDM 프로세스를 미소시간 단위로 실시간 모니터링하고 단선을 신속히 방지함은 물론, 매 미소시간 단위의 안정성을 향상시킬 수 있는 능동적인 실시간 미세제어를 구현하고자 한다. 기존 연구에서 주요 제어변수로 활용된 이송속도 또는 휴지시간만으로는 본 연구에서 추구하는 미세제어에 한계가 있음을 밝히고 본 연구의 미세제어에서는 휴지시간과 함께 기준 전압과 피크전류를 주요 제어변수로 활용하여 제어하도록 한다. 본 연구의 주 목표는 WEDM에서의 단선현상을 억제하고 또한, 일반적인 가공상황에서의 안정성을 향상시키는 것으로, 이를 통하여, 가공속도와 가공면거칠기 및 공작물의 열손상 정도 등으로 나타나는 가공성능의 전반적인 동시-향상을 꾀할 수 있다.