[논문]공구재종에 따른 엔드밀 가공의 절삭력에 관한 통계적해석

최만성

[국내논문] 공구재종에 따른 엔드밀 가공의 절삭력에 관한 통계적해석
Statistical Analysis of Cutting Force for End Milling with Different Cutting Tool Materials 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.15 no.4, 2016년, pp.86 - 91

Abstract ▼ AI-Helper

End milling is an important and common machining operation because of its versatility and capability to produce various profiles and curved surfaces. This paper presents an experimental study of the cutting force variations in the end milling of SM25C with HSS(high speed steel) and carbide tool. This paper involves a study of the Taguchi design application to optimize cutting force in a end milling operation. The Taguchi design is an efficient and effective experimental method in which a response variable can be optimized, given various control and noise factors, using fewer resources than a factorial design. This study included feed rate, spindle speed and depth of cut as control factors, and the noise factors were different cutting tool in the same specification. An orthogonal array of $L_9(3^3)$ of ANOVA analyses were carried out to identify the significant factors affecting cutting force, and the optimal cutting combination was determined by seeking the best cutting force and signal-to-noise ratio. Finally, confirmation tests verified that the Taguchi design was successful in optimizing end milling parameters for cutting force.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

가설 설정

내부배열에는 제어인자로 2수준계, 3수준계 등 의 직교배열표 실험배치를 하고, 외부배열은 동적 특성치 문제에서는 신호인자의 수준, 잡음인자의 수준 및 반복실 험을 고려하고, 정적 특성치 문제에서는 잡음인자의 수준 및 반복실험을 고려하여 배치한다. 2.2 SN 비 Taguchi기법의 목적은 잡음에 강한 설계를 하는 것이다. 생산현장은 재료의 다양함, 작업자의 부주의, 통제 불가 능한 외부환경 등이 있다.

제안 방법

다구찌법(Taguchi method) 은 기계, 화학, 전기, 전자 등 산업전반에 걸쳐 생산공정의 공정조건을N비를 도 출하고 분산분석(ANOVA)을 하였다. 이를 통하여 공구재질의 특성에 따른 절삭조건이 절삭력에 미 치는 영향을 검토하고 공정변수의 최적조건을 구하였다. 2.
이러한 강건설계에 필요한 기법이 SN (signal-to-noise)비이다.절삭하여 총 36번의 실 험을 수행하였다. Table 2.
여기서 A는 절삭깊이, B는 이송량, C는 절삭속도를 나 타낸다. 엔드밀 가공 시 절삭력(FX) 은 공구동력계를 사용 하여 구하였다. 실험조건 으로서는 표 4와 같은 직교배열 법에 따라 실험을 하였다.
즉, 절삭깊이, 절삭속도, 이송속도의 순서대SN비를 계산한 값을 나타낸 것이다. SN비는 이 실험값에 따라 망소특성으로 구하였다. 이 표 에서 공학적 유의확률 값인 p의 값을 살펴보면 10% 유의 수준에서 모든 제어인자가 유의하지 않음을 알 수 있다.
70x10-2 m/min, 이송 량이 127 mm/rev 인 A1C1B2 이다. 4. 결 론 본 연구에서는 Taguchi법을 이용하여 SM25C를 피삭재 로 사용하고, 같은 규격의 고속도강 공구와 초경공구로 엔드밀가공을 하여 절삭조건이 절삭력에 미치는 영향을 연구하였다. 각 공구에 따라 절삭가공조건을 동일하게 적 용하고 이에 따른 절삭력의 영향을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

데이터처리

4는 특성 값이 작으면 작을수록 좋은 망소 특성에 대한 신호 대 잡음비 (SN비)의 주효과를 나타낸 것으로 가공조건에 따라 절삭력에 미치는 영향이 매우 다름을 알 수 있다. 고속도강공구에서 절삭력에 영향을 크게 미치는 최적가공조건은 절삭깊이가 0.3mm, 절삭res), 수 정제곱 합(adjusted sum of squares), 수정 평균 제곱(adjusted mean of squares)을 사용하여 F-통계량, p-값을 구하였다. 순차제곱 합은 이전에 포함된 항에 하나의 새로운 항이 추가된 모형에서의 제곱 합이고, 이 값은 모형 차수 망소특성은 음수 값을 갖지 않 고 작을 수록 좋은 특성으로인 SN는 다음과 같다.
산업현장에서는 이러한 절삭조건을 경험 적으로 많이 다루고 있으나, 다양한 공작기계, 피삭 재, 공구의 종류, 윤활유, 작업자의 숙련도 등의 인자를 고려하지 못하는 실정이다. 다구찌법(Taguchi method) 은 기계, 화학, 전기, 전자 등 산업전반에 걸쳐 생산공정의 공정조건을N비를 도 출하고 분산분석(ANOVA)을 하였다. 이를 통하여 공구재질의 특성에 따른 절삭조건이 절삭력에 미 치는 영향을 검토하고 공정변수의 최적조건을 구하였다.

이론/모형

엔드밀 가공 시 절삭력(FX) 은 공구동력계를 사용 하여 구하였다. 실험조건 으로서는 표 4와 같은 직교배열 법에 따라 실험을 하였다. 여기서 절삭 깊이의 단위는 [mm], 이송량은 [mm/rev], 절삭속도는 [m/min], 절삭력은 Kgf 이다.

성능/효과

5에서 볼 때 효과의 상대적 크기 는 고속도강공구와 마찬가지로 A, C, B의 순이다. 즉, 절삭 깊이, 절삭속도, 이송속도의 순서대로 절삭력에 크게 영 향을 미친다는 것을 알 수 있다. Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	엔드밀 가공에서 절삭성에 영향을 미치는 인자에는 어떠한 것들이 있는가?	또한 초경합금공구는 1200℃의 높은 온도에서 고온 경도를 유지할 수 있어서 높은 절삭 속도에서 가공이 가능하다. 엔드밀 가공에서 절삭성에 영향을 미치는 인자 로는 절삭속도, 이송, 절삭깊이, 절삭방향, 공구의 재종 등 을 생각할 수 있다. 산업현장에서는 이러한 절삭조건을 경험 적으로 많이 다루고 있으나, 다양한 공작기계, 피삭 재, 공구의 종류, 윤활유, 작업자의 숙련도 등의 인자를 고려하지 못하는 실정이다.
	Taguchi기법을 이용하여 잡음의 영향을 최소화하고 제어가능한 영향력이 강한 인자를 찾아내어 잡음의 영향력을 최소화하는 강건설계를 위해 필요한 기법은 무엇인가?	따라서 Taguchi기법은 잡음의 영향을 최소화하고 제어가능한 영향력이 강한 인자를 찾아내어 잡음의 영향력을 최소화하는 강건설계(robust design)가 핵심이다. 이러한 강건설계에 필요한 기법이 SN (signal-to-noise)비이다.절삭하여 총 36번의 실 험을 수행하였다.
	엔드밀 가공의 활용 범위는?	엔드밀 가공은 자동차 부품, 금형산업, 항공 산업의 부품가공에 널리 이용되는 가공법으로 허용공차 이내의 정밀가공을 필요로 하고, 생산성 향상을 위한 가공시간을 단축할 필요가 있다. 엔드밀 가공은 슬로팅, 포케팅, 표면 가공 등에 널리 사용되는 기계가공법으로 엔드밀 공구재료는 일반적으로 고속도강(high speed steel) 공구나 초경합 금공구(cemented carbide tool)를 많이 사용하고 있으며, 공구의 내마모성을 증대시키고 공구수명을 고려한 코팅공 구도 사용된다.

참고문헌 (8)

Ghani, J.A., Choudhury, I.A., Hassan, H.H., "Application of Taguchi Method in the Optimization of End Milling," J. Mater. Process. Tech. Vol. 145(1) pp. 84-92, 2004.
Lin, T. R., "Experimental Design and Performance Analysis of Tin -Coated Carbide Tool in Face Milling Stainless Steel," J. Mater., Process. Technology. 5654, pp. 1-7, 2002.
Fuh, K.H., Wu, C.F., "A Proposed Statistical Model for Surface Quality Prediction in End-Milling of Al alloy," Int. J. Mach. Tool Manuf. Vol. 35(8), pp. 1187-1200, 1995.

상세보기
Tsai, Y.H., Chen, J.C., Lou, S.J., "In-process Surface Recognition System Based on Neural Networks in End Milling Cutting Operations," Int. J. Mach. Tool Manuf. Vol. 39(4) , pp. 583-605, 1999.

상세보기
Bouzid, W., Zghal, A., "Taguchi Method for Design Optimization of Milled Surface Roughness," Mater. Technol. Vol. 19 (3), pp. 159-162, 2004.
Ismail, F., Elbestawi, M.A., Du, R., Urbasik, K., "Generation of Milled Surfaces Including Tool Dynamic and Wear," J. Eng. Ind. T. ASME Vol. 115 (3) , pp. 245-252, 1993.
Li, H.Z. Chen, X.Q., Zeng, H., "Flank Wear of Coated Carbide Inserts in the End Milling of Inconel 718," in: Proceedings of International Conference on Precision Engineering (IcoPE2003/04), Grand Hyatt, Singapore, March 2-5, pp. 203-209, 2004.
Prickett, P.W. , Johns, C., "An Overview of Approaches to End Milling Tool Monitoring," Int. J. Mach. Tools Manuf. Vol. 39, 105-122, 1999.

상세보기

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증