難削材의 엔드밀 高速加工에서 實驗計劃法에 의한 加工因子의 相關關係 推定 Presumption of Mutual Relation of Working Factors for High Speed End-Milling of the Difficult-to-cut Materials by Design of Experiment원문보기
최근 항공기, 전자, 자동차 및 원자력 등에 사용되는 부품은 고강도, 내마멸성, 경량 및 내식성의 특성을 가지는 알루미늄 합금, 스테인레스강 및 Ti합금 등의 난삭재가 주로 사용되고 있고, 이들 난삭재의 정밀가공에는 엔드밀 가공이 대부분을 차지하고 있다. 엔드밀 가공은 주축회전수, 공구 이송속도 및 ...
최근 항공기, 전자, 자동차 및 원자력 등에 사용되는 부품은 고강도, 내마멸성, 경량 및 내식성의 특성을 가지는 알루미늄 합금, 스테인레스강 및 Ti합금 등의 난삭재가 주로 사용되고 있고, 이들 난삭재의 정밀가공에는 엔드밀 가공이 대부분을 차지하고 있다. 엔드밀 가공은 주축회전수, 공구 이송속도 및 절삭깊이에 따라 표면정도에 많은 영향을 미치게 된다. 그러나 현재까지의 난삭재의 연구결과들은 제한적인 절삭조건에 따른 절삭저항 및 표면정도에 대한 연구가 대부분을 차지하고 있을 뿐 다양한 가공인자들이 표면정도에 미치는 정량적인 상관관계에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 이처럼 엔드밀 고속가공에서 최적의 표면정도를 얻기 위한 가공인자의 선정을 위하여 각 절삭조건의 변화에 따른 실험을 통하여 데이터를 얻기 위해서는 생산현장에서 많은 시간과 비용이 소요되고 또한 실험 결과의 분석을 통하여 최적의 가공인자를 선정하기 위해서는 전문가 및 관리자의 경험과 노력이 필요하게 된다. 따라서 최소의 실험 결과를 이용하여 각 가공인자들의 상관관계로부터 최적의 표면정도를 얻기 위한 가공조건 선정을 위하여 새로운 평가기법의 적용이 절실히 필요로 한다. 이를 위하여 최근 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 실험계획법은 해결 하고자 하는 문제에 대하여 실험방법과 데이터를 처리기법 및 통계적 방법으로 데이터를 분석하면 최소의 실험횟수만으로 최대의 가공정보를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 최근 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 실험계획법을 사용하여 난삭재인 알루미늄 합금 A17075와 스테인레스강 STS304를 시험편으로 사용하여 엔드밀 고속가공시 표면정도에 미치는 주축회전수, 공구 이송속도 및 절삭깊이의 각 가공인자와 공구의 진동특성의 변화에 따른 표면정도의 영향을 분석함으로써 이들 각 가공인자들간의 상관관계를 추정한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) 실험계획법을 통한 난삭재의 평면 엔드밀 가공에 있어서 많은 영향을 미치고 있는 가공인자에 대한 정량적인 통계적 분석이 가능하였다. (2) 엔드밀 가공에 있어서 표면거칠기에 영향을 주고 있는 가공인자로는 Al7075의 경우 주축회전수가, STS304의 경우는 공구 이송속도가 가장 많은 영향을 주고 있으며, 주축의 회전수가 증가할수록 공구 이송 속도와 절삭깊이가 적을수록 표면거칠기는 양호하다. (3) Al7075와 STS304의 엔드밀링에 있어서 주축의 회전수 6000rpm에서 진동가속도는 급격히 증가한다. (4) Al7075의 경우 X축의 진동가속도가 Y축과 Z축에 비하여 크고, STS304의 경우 Y축의 진동가속도가 X축과 Z축에 비하여 크며 두 시험편 모두 주축회전수와 공구 이송속도가 많은 영향을 미친다. (5) 회귀분석을 통하여 엔드밀의 표면거칠기와 주축 스핀들의 진동가속도에 대한 수학적 모형인 회귀방정식을 구축하였다. (6) 본 연구에서 구축한 회귀모형을 통하여 표면거칠기에 있어서 가공인자의 예측이 가능하며, 주축 스핀들의 진동가속도에 있어서는 X축과 Z축에 대한 예측이 가능하였다.
최근 항공기, 전자, 자동차 및 원자력 등에 사용되는 부품은 고강도, 내마멸성, 경량 및 내식성의 특성을 가지는 알루미늄 합금, 스테인레스강 및 Ti합금 등의 난삭재가 주로 사용되고 있고, 이들 난삭재의 정밀가공에는 엔드밀 가공이 대부분을 차지하고 있다. 엔드밀 가공은 주축회전수, 공구 이송속도 및 절삭깊이에 따라 표면정도에 많은 영향을 미치게 된다. 그러나 현재까지의 난삭재의 연구결과들은 제한적인 절삭조건에 따른 절삭저항 및 표면정도에 대한 연구가 대부분을 차지하고 있을 뿐 다양한 가공인자들이 표면정도에 미치는 정량적인 상관관계에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 이처럼 엔드밀 고속가공에서 최적의 표면정도를 얻기 위한 가공인자의 선정을 위하여 각 절삭조건의 변화에 따른 실험을 통하여 데이터를 얻기 위해서는 생산현장에서 많은 시간과 비용이 소요되고 또한 실험 결과의 분석을 통하여 최적의 가공인자를 선정하기 위해서는 전문가 및 관리자의 경험과 노력이 필요하게 된다. 따라서 최소의 실험 결과를 이용하여 각 가공인자들의 상관관계로부터 최적의 표면정도를 얻기 위한 가공조건 선정을 위하여 새로운 평가기법의 적용이 절실히 필요로 한다. 이를 위하여 최근 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 실험계획법은 해결 하고자 하는 문제에 대하여 실험방법과 데이터를 처리기법 및 통계적 방법으로 데이터를 분석하면 최소의 실험횟수만으로 최대의 가공정보를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 최근 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 실험계획법을 사용하여 난삭재인 알루미늄 합금 A17075와 스테인레스강 STS304를 시험편으로 사용하여 엔드밀 고속가공시 표면정도에 미치는 주축회전수, 공구 이송속도 및 절삭깊이의 각 가공인자와 공구의 진동특성의 변화에 따른 표면정도의 영향을 분석함으로써 이들 각 가공인자들간의 상관관계를 추정한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) 실험계획법을 통한 난삭재의 평면 엔드밀 가공에 있어서 많은 영향을 미치고 있는 가공인자에 대한 정량적인 통계적 분석이 가능하였다. (2) 엔드밀 가공에 있어서 표면거칠기에 영향을 주고 있는 가공인자로는 Al7075의 경우 주축회전수가, STS304의 경우는 공구 이송속도가 가장 많은 영향을 주고 있으며, 주축의 회전수가 증가할수록 공구 이송 속도와 절삭깊이가 적을수록 표면거칠기는 양호하다. (3) Al7075와 STS304의 엔드밀링에 있어서 주축의 회전수 6000rpm에서 진동가속도는 급격히 증가한다. (4) Al7075의 경우 X축의 진동가속도가 Y축과 Z축에 비하여 크고, STS304의 경우 Y축의 진동가속도가 X축과 Z축에 비하여 크며 두 시험편 모두 주축회전수와 공구 이송속도가 많은 영향을 미친다. (5) 회귀분석을 통하여 엔드밀의 표면거칠기와 주축 스핀들의 진동가속도에 대한 수학적 모형인 회귀방정식을 구축하였다. (6) 본 연구에서 구축한 회귀모형을 통하여 표면거칠기에 있어서 가공인자의 예측이 가능하며, 주축 스핀들의 진동가속도에 있어서는 X축과 Z축에 대한 예측이 가능하였다.
Recently, ferrous and nonferrous alloy like stainless steel, aluminium alloy and titanium alloy with high strength, wear resistance, light weight and corrosion resistance is used widely as precise elements of aircraft, electronics, atomic energy, an automobile and shipbuilding industry. However it h...
Recently, ferrous and nonferrous alloy like stainless steel, aluminium alloy and titanium alloy with high strength, wear resistance, light weight and corrosion resistance is used widely as precise elements of aircraft, electronics, atomic energy, an automobile and shipbuilding industry. However it has much problem to work because those materials was known as the difficult-to-cut-materials. The end-milling in cutting work for those materials is a principal working method in case of precise working like to machine and electronic parts. The end-milling processing was demanded the high-precise technique with good surface roughness and rapid time in working of precise elements of aircraft, an automobile and molding. The optimum surface roughness has an effect on high speed end-milling condition such as, cutting direction, revolution of spindle, feed rate and depth of cut, etc. Therefore this study was carried out to decide the working condition for optimum surface roughness and rapid manufacturing time using design of experiment and ANOVA. The results obtained were as follows: (1) It was capable of quantitative statistical analysis for working factors has an much effect on high speed end-milling by design of experiment. (2) Revolution of spindle in case of Al7075 and feed rate in case of STS304 be known as working factor have an effect on surface roughness. And it has good surface roughness according as revolution of spindle increase and feed rate and depth of cut decrease. (3) The vibration accelerated speed was increased rapidly at revolution of spindle of 6,000rpm in high speed end-milling of Al7075 and STS304. (4) The value of vibration accelerated speed of X axis had more higher than Y axis and Z axis in case of Al7075 and it of Y axis had more higher than X axis and Z axis in case of STS304. And revolution of spindle increase and feed rate in case of A17075 and STS304 has an effect on vibration accelerated speed. (5) Mathematical regression equation for vibration accelerated speed of surface roughness and revolution of spindle was constructed. (6) From this study, It was capable of presuming the mutual relation of working factor for surface roughness and presuming the vibration accelerated speed of spindle for X axis and Z axis.
Recently, ferrous and nonferrous alloy like stainless steel, aluminium alloy and titanium alloy with high strength, wear resistance, light weight and corrosion resistance is used widely as precise elements of aircraft, electronics, atomic energy, an automobile and shipbuilding industry. However it has much problem to work because those materials was known as the difficult-to-cut-materials. The end-milling in cutting work for those materials is a principal working method in case of precise working like to machine and electronic parts. The end-milling processing was demanded the high-precise technique with good surface roughness and rapid time in working of precise elements of aircraft, an automobile and molding. The optimum surface roughness has an effect on high speed end-milling condition such as, cutting direction, revolution of spindle, feed rate and depth of cut, etc. Therefore this study was carried out to decide the working condition for optimum surface roughness and rapid manufacturing time using design of experiment and ANOVA. The results obtained were as follows: (1) It was capable of quantitative statistical analysis for working factors has an much effect on high speed end-milling by design of experiment. (2) Revolution of spindle in case of Al7075 and feed rate in case of STS304 be known as working factor have an effect on surface roughness. And it has good surface roughness according as revolution of spindle increase and feed rate and depth of cut decrease. (3) The vibration accelerated speed was increased rapidly at revolution of spindle of 6,000rpm in high speed end-milling of Al7075 and STS304. (4) The value of vibration accelerated speed of X axis had more higher than Y axis and Z axis in case of Al7075 and it of Y axis had more higher than X axis and Z axis in case of STS304. And revolution of spindle increase and feed rate in case of A17075 and STS304 has an effect on vibration accelerated speed. (5) Mathematical regression equation for vibration accelerated speed of surface roughness and revolution of spindle was constructed. (6) From this study, It was capable of presuming the mutual relation of working factor for surface roughness and presuming the vibration accelerated speed of spindle for X axis and Z axis.
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