금형가공시 절삭력 최적화를 이용한 가공 시간 단축과 표면 조도 향상에 관한 연구 A Study on Improvement of Surface Roughness and Reduction of Machinig Time Using Optimization of Cutting Force in Mold Machining원문보기
금형가공시 절삭력 최적화를 이용한 가공 시간 단축과 표면 조도 향상에 관한 연구 A Study on Improvement of Surface Roughness and Reduction of Machining Time Using Optimization of Cutting Force in Mold Machining ...
금형가공시 절삭력 최적화를 이용한 가공 시간 단축과 표면 조도 향상에 관한 연구 A Study on Improvement of Surface Roughness and Reduction of Machining Time Using Optimization of Cutting Force in Mold Machining 기계공학과 이 수 용 지 도 교 수 전 언 찬 금형 산업은 우리생활과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 자동차, 가전, 반도체, 항공기, 조선 등 산업 전방에 걸쳐 국가 기간산업으로 발전하고 고품질, 저가격으로 제품을 생산할 수 있도록 대량생산의 주역이 되었다. 현재 산업에서 제품 생산주기는 소비자의 요구에 대응하기 위해 더욱더 빨라지고 있으며 무수히 많은 신제품들이 현재 생산되고 있다. 금형은 이러한 제품 대량생산을 위해 널리 사용되고 있다. 또한 산업 전반의 제품 생산주기 가속화의 요구에 맞추기 위해 금형제작 시 높은 생산성 향상이 요구되고 있으며, 제조업체에서는 발 빠른 신제품 제작을 통해 경쟁사와의 판매 우위 경쟁을 위해 제품 대량 양산을 위한 금형제작업체로의 금형제작 납기단축이 요구되고 있는 실정이다. 이러한 납기단축뿐만 아니라 금형의 고품질 또한 요구되고 있으며, 금형의 고품질을 위해 표면 조도 향상이 요구되며, 표면 조도가 향상되면 접촉 면적이 증대되고, 내마모성, 내식성 및 피로 강도 등이 커져 제품의 기능 및 수명, 정밀도 등이 향상되므로 금형 가공에서 표면 조도를 향상시키는 것은 매우 중요한 일이다. 따라서 본 연구에서는 금형 제작 시 절삭력 최적화의 방법으로 가공시간 단축을 통해서 납기단축과 고품질의 금형 제작을 위한 표면 조도 향상의 목표를 이루고자 하였다. 본 연구에서는 대상 모델인 다이케스팅의 인서트 금형 부품을 PowerMill을 이용하여 NC 코드를 작성한 뒤, 절삭력 해석프로그램인 AdvantEdge 프로덕션 모듈(Production module)을 이용하여 대상 모델인 인서트 금형 부품 가공의 중삭, 정삭시의 공구 경로(Toolpath)에 따른 절삭력을 해석한 후, Max. tangential force의 80%, 85%, 90% 값인 Min. tangential force값의 변화에 따른 최적화 결과의 절삭력 및 가공 시간 변화와 제품 품질을 나타내는 표면 조도 값의 최적화 전후의 가공 결과를 비교하여 금형 가공의 납기단축을 위한 가공 시간 단축과 고품질을 위한 최적의 절삭력 조건을 제시하고자 하였다. 그리고, 3D 스캐너(scanner)를 이용하여 각 조건별로 가공된 결과물들의 스캔 데이터(scan data)를 획득하여 형상 정밀도 비교를 하여 최종적으로 가장 최적인 절삭 조건을 제시하고자 하였다. 주요어 : 엔드밀(Endmill), FEM(Finite element method), 절삭력(Cutting force), 정삭가공(Finishing), 표면조도(Surface roughness), 공구경로(Tool path), 주분력(Tangential force), 프로덕션 모듈(Production module), 최적화(Optimization), 3차원 스캐너(3D scanner), 금형가공(Mold machining), 가공 시간(Machining time), 파워밀(PowerMill), NC 코드(NC code), 인서트 금형(Insert mold)
금형가공시 절삭력 최적화를 이용한 가공 시간 단축과 표면 조도 향상에 관한 연구 A Study on Improvement of Surface Roughness and Reduction of Machining Time Using Optimization of Cutting Force in Mold Machining 기계공학과 이 수 용 지 도 교 수 전 언 찬 금형 산업은 우리생활과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 자동차, 가전, 반도체, 항공기, 조선 등 산업 전방에 걸쳐 국가 기간산업으로 발전하고 고품질, 저가격으로 제품을 생산할 수 있도록 대량생산의 주역이 되었다. 현재 산업에서 제품 생산주기는 소비자의 요구에 대응하기 위해 더욱더 빨라지고 있으며 무수히 많은 신제품들이 현재 생산되고 있다. 금형은 이러한 제품 대량생산을 위해 널리 사용되고 있다. 또한 산업 전반의 제품 생산주기 가속화의 요구에 맞추기 위해 금형제작 시 높은 생산성 향상이 요구되고 있으며, 제조업체에서는 발 빠른 신제품 제작을 통해 경쟁사와의 판매 우위 경쟁을 위해 제품 대량 양산을 위한 금형제작업체로의 금형제작 납기단축이 요구되고 있는 실정이다. 이러한 납기단축뿐만 아니라 금형의 고품질 또한 요구되고 있으며, 금형의 고품질을 위해 표면 조도 향상이 요구되며, 표면 조도가 향상되면 접촉 면적이 증대되고, 내마모성, 내식성 및 피로 강도 등이 커져 제품의 기능 및 수명, 정밀도 등이 향상되므로 금형 가공에서 표면 조도를 향상시키는 것은 매우 중요한 일이다. 따라서 본 연구에서는 금형 제작 시 절삭력 최적화의 방법으로 가공시간 단축을 통해서 납기단축과 고품질의 금형 제작을 위한 표면 조도 향상의 목표를 이루고자 하였다. 본 연구에서는 대상 모델인 다이케스팅의 인서트 금형 부품을 PowerMill을 이용하여 NC 코드를 작성한 뒤, 절삭력 해석프로그램인 AdvantEdge 프로덕션 모듈(Production module)을 이용하여 대상 모델인 인서트 금형 부품 가공의 중삭, 정삭시의 공구 경로(Tool path)에 따른 절삭력을 해석한 후, Max. tangential force의 80%, 85%, 90% 값인 Min. tangential force값의 변화에 따른 최적화 결과의 절삭력 및 가공 시간 변화와 제품 품질을 나타내는 표면 조도 값의 최적화 전후의 가공 결과를 비교하여 금형 가공의 납기단축을 위한 가공 시간 단축과 고품질을 위한 최적의 절삭력 조건을 제시하고자 하였다. 그리고, 3D 스캐너(scanner)를 이용하여 각 조건별로 가공된 결과물들의 스캔 데이터(scan data)를 획득하여 형상 정밀도 비교를 하여 최종적으로 가장 최적인 절삭 조건을 제시하고자 하였다. 주요어 : 엔드밀(Endmill), FEM(Finite element method), 절삭력(Cutting force), 정삭가공(Finishing), 표면조도(Surface roughness), 공구경로(Tool path), 주분력(Tangential force), 프로덕션 모듈(Production module), 최적화(Optimization), 3차원 스캐너(3D scanner), 금형가공(Mold machining), 가공 시간(Machining time), 파워밀(PowerMill), NC 코드(NC code), 인서트 금형(Insert mold)
주제어
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학위논문 정보
저자
이수용
학위수여기관
동아대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
기계학과
지도교수
전언찬
발행연도
2012
총페이지
vi, 53장
키워드
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