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항공기 박판 구조의 가공가능 폭과 두께에 관한 실험 연구
An Experiment of Machineable Width and Thickness of Airframe Thin Plate Structure 원문보기

한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, v.22 no.1, 2013년, pp.162 - 167  

신용보 (한국항공우주산업) ,  김수진 (경상대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The most important factor in an aircraft manufacturing is stability and weight reduction. Most of aircraft components are designed with thin plate type to satisfy weight reduction needs. The thin plate is difficult to be machined because it is apt to be vibrated by dynamic force generated in milling...

주제어

#가공두께   #박판   #항공기   #가공폭  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 진공 고정구 사용여부를 결정할 수 있는 정량적 표준을 만들어 진공 고정구의 사용을 줄여 자재 가공 시간과 인력 낭비 등의 단점을 제거하기 위해서, 항공기 박판 구조물의 지지대 사이 폭에 따른 가공 가능 두께를 측정하고 표준화하는 실험적 연구를 실시하고자 한다.
  • 들이 있었다. 이 연구들은 얇은 벽 가공 시 생길 수 있는 진동을 해석하여 이를 최소화 시켜 가공할 수 있는 두께와 회전수에 대하여 연구하였다. 이 연구들 중 얇은 바닥을 가공할 때 진동이 발생하는 회전수에 관한 연구(6)에서는 라운드 엔드밀(fillet endmill)로 바닥 가공할 때 가공 깊이가 깊고 회전수가 높은 조건에서는 진동이 발생하지 않는다는 결론을 얻었다.

가설 설정

  • 간단하게는 절삭력은 비절삭에너지(Specific cutting energy)와 절삭단면적의 곱으로 근사값으로 계산하며, 엔드밀의 절삭력의 축방향 분력은 비절삭에너지 k, 절입깊이(Axial depth of cut) da, 날당이송(Feed per tooth) ft의 곱으로 식 (1)과 같이 표현될 수 있다. Al7075의 비절삭에너지는 인장강도로부터 k=500MPa로 가정하고, 절삭력의 축방향 분력은 20%로 가정 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항공기에서 H 형태의 주요 기계가공품으로 무엇이 있는가? H 형태의 주요 기계가공품으로는 Fig. 1(a)와 같이 격벽(Bulkhead), 골조(Frame), 지지대(Support), 리브(Rib), 가로날개 뼈대(Spar)가 있다. H 형태는 테두리(Flange)와 지지대(Stiffener), 바닥(Web)으로 설계 된다.
항공기의 H형 박판의 바닥을 가공할 때 어떠한 여려움이 있는가? 그런데 H형 박판의 바닥을 가공할 때 엔드밀의 회전력과 절삭속도에 의해 주기적인 외력을 받게 되고 이때 지지대 사이의 폭이 넓고 두께가 얇으면 강제 진동(Forced vibration)이 발생하여 가공에 어려움이 있다.
항공기의 진동의 발생을 방지를 위해서 진공 고정구를 사용하면 어떠한 문제점이 있는가? 1(b)와 같은 진공 고정구(Vacuum fixture)를 사용하고 있다. 고정구를 사용하게 되면 안정적인 가공이 가능하지만 항공기 구조의 특성상 기체 구조물에는 동일제품이 거의 없기 때문에 각 부품마다 진공 고정구를 제작해야 한다. 또한 보관할 때 부피가 커서 많은 장소를 차지하고, 제작비용도 매우 비싼 단점이 있다.
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참고문헌 (10)

  1. Kim, M. K., 2001, "Diagnosis of Chatter Vibration using Frequency Domain in a Milling Process," Transactions of the Korean society of machine tool engineers, Vol. 10, No. 2, pp. 12-18. 

  2. Svetan, R., Evan, G., Stan, N., Kevin, P., and Gregory, T., 2003, "Force and Deflection Modelling in Milling of Low-rigidity Complex Parts," Journal of Materials Processing Technology, Vol. 143-144, pp. 143-144. 

  3. Davies, M. A., 2000, "Impact Dynamics in Milling of Thin-walled Structures," Nonlinear Dynamics, Vol. 22, No. 2, pp. 375-392. 

    crossref

  4. Wan, M., Zhang, W. H., Tan, G., and Qin, G. H., 2008, "Systematic Simulation Procedure of Peripheral Milling Process of Thin-walled Workpiece," Journal of Materials Processing technology, Vol. 197, No. 1-3, pp. 122-131. 

    상세보기 crossref

  5. Vincent, T., Lionel, A., Gilles, D., and Gilles, C. L., 2006, "Integration of Dynamic Behaviour Variations in the Stability Lobes Method : 3D Lobes Construction and Application to Thin-walled Structure Milling," Int J Adv Manuf Technol, Vol. 27, No. 7-8, pp. 638-644. 

    상세보기 crossref

  6. Campa, F. J., Lopez, L. N., Lamikiz, A., and Sanchez, J. A., 2007, "Selection of Cutting Conditions for a Stable Milling of Flexible Parts with Bull-nose End Mills," Jornal of Materials Processing Technology, Vol. 191, No. 1-3, pp. 279-282. 

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  7. Lee, Y. H., 2003, Evaluation of machinability according to cutter orientation in cantilever shape, A Thesis for a Master, Pusan National University, Republic of Korea, pp. 37-41. 

  8. Knight, W. A., and Ko, T. J., 1998, Fundamentals of machining and machine tools, Dongmoungsa, pp. 77-97. 

  9. Ger, and Timoshenko, 1990, Mechanics of Materials, PWS Publishing Company, pp. 529. 

  10. Blevins, R. D., 1995, Formulas for Natural Frequency and Mode Shape, Van Nostrand Reinhold Co., pp. 233-274. 

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