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엔드밀링 채터 안정성 개선을 위한 시뮬레이션
A study on the simulation for chatter vibration stability improvement of end milling process 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.26 no.1, 2016년, pp.35 - 40  

황준 (한국교통대학교 공과대학 항공.기계설계학과) ,  이원국 (한국교통대학교 산업대학원 첨단기계설계학과)

초록
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엔드밀링 공정은 3차원 형상의 다양한 부품, 제품, 금형을 가공하는데 널리 사용되고 있는 핵심 가공 프로세스이다. 가공정밀도 요구수준과 가공형상 난이도 수준이 날로 높아짐에 따라 가공정밀도 요구특성의 지속적인 향상에도 불구하고, 공작기계와 절삭공구를 이용한 절삭가공공정에서의 채터 진동은 아직도 개선의 여지가 많이 남아있다. 특히, 더욱 고속화, 고정밀화 되고 있는 가공현장에서 채터진동의 효과적인 감소대책에 대한 다양한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 엔드밀링공정에서 발생하기 쉬운 채터진동의 안정성을 향상시키기 위해 절삭모델에 근거한 채터진동 안정성 시뮬레이션 방법론을 연구하고, 엔드밀링 절삭조건이 채터진동에 미치는 영향을 다양한 조건하에서 예측하고자 하였다. 본 연구결과를 더욱 발전시켜 채터진동과의 상관성을 연구하고, 향후 채터진동 저감형 가공시스템 개발을 위한 근간 기술자료로 활용코자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

End milling process is one of the broadly used manufacturing process for precision machined parts and products. Machining performance is often limited by chatter vibration at the tool-workpiece interface. Chatter vibration is a type of machining self-excited vibration which originated from the varia...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 가공 정밀도를 만족하면서 제조비용 절감 및 생산성 향상을 위해서는, 적합한 공구 형상의 설계와 최적의 절삭 조건이 필요하다. 본 연구에서는 수치해석 모델을 통한 엔드밀링의 채터 안정성을 예측하는 연구를 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
채터 진동이 공작기계의 성능을 평가하는데 있어 지극히 중요한 의미를 가지는 이유는 무엇인가? 이는 가공 절삭시에 이송속도, 회전속도에 상대적으로 비례하며, 공작물의 표면 거칠기를 극대화시켜 가공정밀도를 저하시킬 뿐만 아니라 공작기계의 수명을 감소시키고 절삭공구의 마멸과 파손을 가져오며 이런 진동이 심할 경우에는 공작기계에서 원하는 절삭작업의 수행이 불가능하게 된다. 이처럼 채터 진동은 공작기계의 생산성을 떨어뜨리고 공작물의 정밀성에 중대한 영향을 미치고 있기 때문에 공작기계의 성능을 평가하는데 있어 지극히 중요한 의미를 가지고 있다. 채터에 대해서는 진동이 발생하는 조건의 관점에서 많은 연구 성과가 축적되어 왔다[3, 4].
채터 진동은 어떤 문제의 원인이 되는가? 기계가공 중 공작물과 절삭공구 사이에 스스로 발생하는 상대운동이 불안정 상태에 도달하여 생기는 격심한 진동을 채터 진동이라 한다[1]. 이는 가공 절삭시에 이송속도, 회전속도에 상대적으로 비례하며, 공작물의 표면 거칠기를 극대화시켜 가공정밀도를 저하시킬 뿐만 아니라 공작기계의 수명을 감소시키고 절삭공구의 마멸과 파손을 가져오며 이런 진동이 심할 경우에는 공작기계에서 원하는 절삭작업의 수행이 불가능하게 된다. 이처럼 채터 진동은 공작기계의 생산성을 떨어뜨리고 공작물의 정밀성에 중대한 영향을 미치고 있기 때문에 공작기계의 성능을 평가하는데 있어 지극히 중요한 의미를 가지고 있다.
엔드밀링 공정은 무엇인가? 엔드밀링 공정은 3차원 형상의 다양한 부품, 제품, 금형을 가공하는데 널리 사용되고 있는 핵심 가공공정이다. 가공정밀도 요구수준과 가공형상 난이도 수준이 날로 높아짐에 따라 가공정밀도 요구특성의 지속적인 향상에도불구하고, 공작기계와 절삭공구를 이용한 절삭가공공정에서의 채터 진동은 아직도 개선의 여지가 많이 남아있다.
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참고문헌 (7)

  1. G. Totis and M. Sortino, "Development of a modular dynamometer for triaxial cutting force measurement in turning", Int. J. of Machine Tool & Manufacture 51 (2011) 34. 

  2. V. Savas and C. Ozay, "The optimization of the surface roughness in the process of tangential turn-milling using genetic algorithm", The Int. J. of Advanced Manufacturing Technology 37 (2007) 335. 

  3. F.I. Compean, D. Olvera, F.J. Campa, L.N. Lopez de Lacalle, A. Elias-Zuniga and C.A. Rodriguez, "Characterization and stability analysis of a multivariable milling tool by the enhanced multistage homotopy perturbation method", The Int. J. of Machine Tools & Manufacture 33 (2012) 28. 

  4. C.K. Chang and H. Lu, "Design optimization of cutting parameters for side milling operations with multiple performance characteristics", The Int. J. of Advanced Manufacturing Technology 32 (2007) 18. 

  5. V. Savas and C. Ozay, "The optimization of the surface roughness in the process of tangential turn-milling using genetic algorithm", The Int. J. of Advanced Manufacturing Technology 37 (2007) 335. 

  6. J. Hwang, "A study on the chatter vibration characteristics sumulation for cutting tooling of turning machine tool", J. Korean Cryst. Growth Cryst Technol. 24 (2014) 274. 

  7. J.Y. Lim, M.J. Yoon, T.H. Kim, S.Y. Kim and T.G. Kim, "A study on the mechanical properties of structure rolled steel and stainless steel for the $CO_2$ welding", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 23 (2013) 207. 

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