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절삭력에 의한 공구와 공작물의 상대적 변형량 예측 [1]
Prediction of Relative Deformation between Cutting Tool and Workpiece by Cutting Force [$1^{st}$ paper] 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.27 no.9, 2010년, pp.86 - 93  

황영국 (창원대학교 기계설계공학과) ,  이춘만 (창원대학교 기계설계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Any relative deformation between the cutting tool and the workpiece at the machining point, results directly in form and dimensional errors. The source of relative deformations between the cutting tool and the workpiece at the contact point may be due to thermal, weight, and cutting forces. Thermal ...

주제어

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문제 정의

  • Isakov 의 식에 의해 계산된 절삭력을 실제 실험값과 비교하여 그 정확성을 확인하고자 한다.
  • 이런 절삭력에 기인한 형상 오차를 줄이기 위해서는 절삭력에 대한 정확한 예측과 함께, 절삭력에 의해 발생되는 공구와 공작물 사이의 상대적 변형량을 예측할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 기존에 소개된 이론들 중 실험을 통하지 않고 3차원 절삭에서 절삭력을 예측할 수 있는 방법과 절삭력에 의한 공구와 공작물 사이의 상대적 변형량을 예측하는 방법을 소개하고, 그 타당성을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 절삭력에 의한 구조적 변형만을 고려하여 공구와 공작물 사이의 상대적 변형량을 계산하였다. 향후 절삭열에 의한 공구와 공작물의 열팽창을 같이 고려한 계산모델에 대한 연구를 진행할 계획이다.
  • 본 연구에서는 선삭가공에 대해 많은 비용과 시간이 소모되는 실험을 통하지 않고 가공 정도에 영향을 미치는 요인들 중 절삭력에 의한 공구와 공작물의 상대적 변형량을 예측하는 기존의 방법을 고찰하고, 그 타당성을 확인하고자 한다. 절삭력 예측을 위해서는 실험을 통하지 않고 3 차원절삭에서 절삭력을 손쉽게 예즉할 수 있는 Isakov 의 방법을 소개하고, 실험을 통하여 그 정확성을 검증하였다.
  • 본 장에서는 공작물의 과도한 변형에 의한 치수정밀도 저하를 방지하기 위해 절삭력을 예측하고자 한다. 절삭력 예측을 위한 여러 연구 결과들 중 Isakov 에 10 의해서 제안된 절삭조건과 피삭재의 종류와 경도를 이용하여 절삭력을 예측하는 방법을 소개하고자 한다.
  • 형상오차 측면에서 절삭력에 의한 공작물의 변형을 정확히 예측하기 위해서는 배분력에 대한 정확한 계산이 중요하다. 이에 Isakov 에 의해 소개 된 이송 분력과 배분력을 추정하기 위한 식을 소개하고자 한다.
  • 따라서 현재 절삭부하에 기인한 오차를 줄이기 위해서는 열적, 자중에 의한 오차를 줄이기 위한 방법과 같은 오차보상에 의한 방법보다는 공작기 계가 견딜 수 있는 강성 범 위내로 절삭력을 줄여 오차를 줄이는 방법이 많이 연구되고 있다. 이에 본 장에서는 선삭공정에서 배분력의 크기가 공구와 공작물 사이의 변형에 얼마만큼의 영향을 미치는지 알아보고자 한다. 이를 위해 배 분력에 의한 공작물의 변형량을 예측하는 방법을 소개하고, 앞선 장에서 구한 배분릭을 이용하여 형상 오차를 예측해보았다.
  • 한다. 절삭력 예측을 위한 여러 연구 결과들 중 Isakov 에 10 의해서 제안된 절삭조건과 피삭재의 종류와 경도를 이용하여 절삭력을 예측하는 방법을 소개하고자 한다. 이 방법은 기존의 기계적 모델 유한요소 모델에 의한 방법들에 비해 손쉽게 3차원 절삭에서 절삭력을 예측할 수 있는 방법이다.
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참고문헌 (11)

  1. Dornfeld, D. and Lee, D. E., "Precision Manufacturing," Springer, pp. 37-48, 2007. 

  2. Zhou, J. M., Andersson, M. and Stahl, J. E., "Identification of cutting errors in precision hard turing process," Journal of Materials Processing Technology, Vol. 153-154, pp. 746-1750, 2004. 

  3. Budak, E., "Analytical models for high performance milling. Part 1: cutting forces, structural deformations and tolerance integrity," International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 46, No. 12-13, pp. 1479-1488, 2005. 

  4. Wan, M. and Zhang, W. H., "Efficient algorithms for calculations of static form errors in peripheral milling," Journal of Materials Processing Technology, Vol. 171, No. 1, pp. 156-165, 2006. 

  5. Ryu, S. H. and Chu, C. N., "Form error prediction in side wall milling considering tool deflection," Journal of the Korean Society of Precision Engineering, Vol. 21, No. 6, pp. 43-51, 2004. 

  6. Trent, E. M. and Wright, P. K., "Metal Cutting," Butterworth-Heinemann, 2000. 

  7. Altintas, Y., "Manufacturing Automation-Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations, and CNC Design," Cambridge University Press, pp. 65- 116, 2000. 

  8. Shirase, K. and Altintas, Y., "Cutting force and dimensional surface error generation in peripheral milling with variable pitch helical end mills," International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 36, No. 5, pp. 567-584, 1996. 

  9. Yum, Y. H., "Metal Cutting Principles of Machine Tools," Dongmyungsa, 2004. 

  10. Isakow, E., "Engineering Formulas Metalcutting," Industrial Press, 2004. 

  11. TaeguTec LTD., "Catalogue-Turning Application," 2003. 

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