[논문]새로운 디버링 공구를 이용한 드릴링 버의 효율적 제거를 위한 가공조건 선정

배준경; 박하영; 권병찬; 고성림

doi:10.14775/ksmpe.2016.15.4.109

새로운 디버링 공구를 이용한 드릴링 버의 효율적 제거를 위한 가공조건 선정
Determination of Cutting Conditions for an Efficient Deburring Process Using a New Deburring Tool 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.15 no.4, 2016년, pp.109 - 117

배준경 (경남과학기술대학교 메카트로닉스공학과) , 박하영 (건국대학교 기계공설계학과) , 권병찬 (건국대학교 기계공설계학과) , 고성림 (건국대학교 기계공설계학과)

Abstract ▼ AI-Helper

For efficient deburring of burrs that form inside mechanical parts after drilling, new special deburring tool was developed specifically for the burr found at intersecting holes. In this paper, the process for finding ideal cutting conditions has been carried out to identify the efficient performance of deburring using a new tool. The burrs at the entrance and exit surface were analyzed for efficient removal. The surface roughness after deburring was also reviewed for better performance. In addition, the influence of the feed rate on deburring quality was analyzed for improved productivity. Through this process, a new deburring tool can be applied effectively to remove burrs formed at intersecting holes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 새롭게 개발된 교차구멍용 디버링공구를 효율적으로 사용하기 위한 최적 디버링 공정을 찾고자 한다. 또한 생산성 향상을 위하여 출구면과 입구면에서 동일한 디버링 성능을 나타내면서 구멍내면의 표면조도 향상을 고려한 최적의 이송속도와 공구회전속도 결정을 위한 방법이 제시되어 있다.
이상의 결과로부터 Condition 2를 택하면 출구면과 입구면 버제거가 원활하고 구멍의 표면조도도 우수하게 유지할 수 있게 된다. 본 연구에서는 주어진 특수한 조건에 한하여 진행 되었지만 일반적인 조건에서 최적 디버링 조건을 찾기 위한 접근방법을 제시하였다.

가설 설정

Fig.7의 (a), (b)를 디버링 효율면에서 비교해보면 버의 높이가 (b)보다 (a)가 더 낮을 뿐만 아니라 (a)는 드릴 구멍에 무회전으로 진입 시 이송속도를 실험 조건인 30mm/min보다 훨씬 더 높게 할 수 있기 때문에 (b)보다 더 빠른 가공이 가능하다. 따라서 생상성의 측면에서 (b)보다 (a)가 더 뛰어나다고 할 수 있다.

제안 방법

드릴 공정과 디버링 공정 후의 버높이를 비교하기 위해 15°, 30°, 45°의 경사면 시편에 드릴 공정을 하였을 때 출구면에 발생하는 버의 높이를 측정하였다.
디버공정방법에 따라 출구면의 챔퍼 형상이 어떻게 변하는지 알아보기 위해 경사각 15° 시편에서 Table 1에 제시된 디버링툴을 사용하여 공정을 변경해가며 실험을 하였다.
버 형성 메카니즘을 파악하기 위해 Kim 등은 Fig.1과 같이 드릴버를 버의 높이가 작고 일정한 Uniform Burr와 버의 높이가 크고 불규칙한 Crown Burr로 분류하였다.
본 연구에서는 이러한 교차면을 요약하여 경사각이 °15, °30, °45 경사면을 대상으로 디버링 공정을 수행하였다.
새롭게 개발된 디버링 공구를 사용한 디버링 공정은 생산성의 향상과 효과적인 버 제거를 위해 본 논문에서 적용한 조건 내에서 디버링 공구가 피삭재에 진입 시에는 무회전, 후퇴 시에는 양방향 회전으로 2회 디버링을 추천한다.
이상의 실험 결과로부터 디버링 공정은 출구면과 입구면 그리고 드릴구멍 내부의 표면거칠기를 보고 효율성을 판단할 수 있다. 앞의 실험에서 공정 속도 향상을 위해 1날당 이송량을 구하고 그에 따른 이송속도와 주축회전속도를 변화시켜 각 요소별 결 과를 나타내었다.
0214 mm/tooth 가 나온다. 이러한 1날당 이송량을 유지한 채 Table 3과 같이 총 8가지 경우로 나누어 이송속도와 주축회전속도를 변화시켰고, 앞에서 사용한 동일한 형상의 디버링 공구를 사용하여 Fig. 7(a)와 같이 디버링 시 후퇴 시에만 2회에 걸쳐 양방향으로 회전하는 디버링 방법으로 실험을 수행하였다. 본 실험의 신뢰성을 확보하기 위하여 각 경우 3회 이상의 실험을 실시하였으며 각 경우의 일반적인 공통 결과를 Fig.
편심 된 챔퍼면의 생성을 방지하기 위해 Fig.7과 같이 총 2번의 진입/후퇴 과정을 반복하여 양방향 디버링 실험을 수행하였다. (a)의 경우에는 진입시에는 회전 없이 후퇴 시에 두 번에 걸쳐서 양방향으로 회전한 결과 가장 좋은 디버링 결과를 얻을수 있었다.

성능/효과

7과 같이 총 2번의 진입/후퇴 과정을 반복하여 양방향 디버링 실험을 수행하였다. (a)의 경우에는 진입시에는 회전 없이 후퇴 시에 두 번에 걸쳐서 양방향으로 회전한 결과 가장 좋은 디버링 결과를 얻을수 있었다. 이에 비하여 (b)의 경우는 진입과 후퇴 시 모든 경우에 양방향 회전함으로써 진입 시에도 후퇴 시에도 디버링을 시도한 결과 오히려 (a)의 경우와 같이 후퇴 시에만 회전하는 경우보다 디버링 결과가 좋지 않음을 알 수 있다.
1날당 이송량(0.0214 mm/tooth)을 유지한 채 실시한 디버링실험에서 표면거칠기 실험은 Fig.10에서 디버링을하지 않았을 때와 비교하면 상당한 개선 효과를 보이지만 Condition 1 ~ 8 까지 점진적으로 표면거칠기가 거칠어짐을 알 수 있다. 이론적으로 표면거칠기는 절삭속도가 증가할수록, 이송속도가 줄어들수록 좋아진다.
5의 (a), (b)와 (c), (d)를 비교해보면 (a), (b)는 디버링툴이 후퇴 시에만 디버링이 이루어지고 (c),(d)는 진입 시에만 디버링이 이루어진다. 그래프와사진을 보면 진입 시 디버링을 하는 것보다 후퇴 시 디버링을 하는 것이 버 제거에 비교적 더 좋은효과를 나타냄을 알 수 있다. 그 이유는 첫째로 디버링툴이 피삭재 외부에서 안쪽으로 수축하며 디버링 하는 것이 공구가 드릴홀 모서리의 버에 미치는절삭력을 더 크게 하여 디버링 효율을 좋게 만들기때문이고, 두 번째로 디버링툴의 툴팁이 드릴홀 모서리의 버를 후퇴 시 압박하며 디버링함으로써 진입 시 디버링보다 밀림버의 생성을 방지하는데 도움을 주기 때문이다.
생산성을 고려할 때 출구면 버제거를 위한 조건으로는 Condition 4이고 입구면 버제거를 위해서는 Condition 2가 최적조건으로 추천된다. 그리고 구멍부의 표면조도를 고려하면 Condition 1이 가장 우수한 결과를 보였다. 이상의 결과로부터 Condition 2를 택하면 출구면과 입구면 버제거가 원활하고 구멍의 표면조도도 우수하게 유지할 수 있게 된다.
그리고 구멍부의 표면조도를 고려하면 Condition 1이 가장 우수한 결과를 보였다. 이상의 결과로부터 Condition 2를 택하면 출구면과 입구면 버제거가 원활하고 구멍의 표면조도도 우수하게 유지할 수 있게 된다. 본 연구에서는 주어진 특수한 조건에 한하여 진행 되었지만 일반적인 조건에서 최적 디버링 조건을 찾기 위한 접근방법을 제시하였다.
이상의 실험 결과로부터 디버링 공정은 출구면과 입구면 그리고 드릴구멍 내부의 표면거칠기를 보고 효율성을 판단할 수 있다. 앞의 실험에서 공정 속도 향상을 위해 1날당 이송량을 구하고 그에 따른 이송속도와 주축회전속도를 변화시켜 각 요소별 결 과를 나타내었다.
일련의 실험을 통하여 출구부의 버제거를 위하여 Fig.2의 디버링 공구의 날부에 의해서 디버링이 이루어지는데, 이 때 Fig.5로부터 한 방향 회전에 의해서 출구 경사각이 있는 출구면에서의 균일한 버제거가 어려움을 알 수 있었고, Fig.6과 7로부터 후퇴 시에 양방향 회전에 의한 디버링이 가장 효율적임을 알 수 있었다.

후속연구

대부분의 경우, 절삭실험을 통하여 최적의 날당 이송량을 구한다. 기존 실험에서 최고의 성능을 보여준 실험 조건으로 1날당이송량을 구한 후, 이 값을 유지한 채 이송속도(feed rate)와 주축 회전속도(spindle speed)를 증가시키면 더 빠른 공정속도를 얻을 수 있을 것이고, 이것은 결국 생산성의 향상을 일으킬 것이다. 지금까지의 최적 디버링 실험 조건인 이송속도, 30 mm/min , 과 주축 회전속도(spindle speed) 700rpm 그리고 날수 (N) 2를 적용하면 1날당 이송량은 10.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	버란 무엇인가?	버란 절삭가공 시 소성변형에 의해 가공 부위의 모서리에 발생하여 정밀도에 영향을 주는 돌출된 부위를 말하며 칩은 버가 탈락되어 떨어져 나간 ,이물질을 말한다. 만약 기계 부품에 발생한 버를 초기에 제거하지 않는다면, 가공과 세척과정을 모두 마친 완성제품 내부에서 버가 탈락되고 칩으로 변하여 부품 사이를 유동하게 된다.
	드릴링 시 버가 형성되는 형태는 어떠한 것에 영향을 받는가?	일반적으로 드릴링 시 버가 생성되는 형태는 드릴의 형상이나 피삭재의 물성치, 이송속도나 절삭속도와 같은 다양한 조건들에 의해 영향을 받는다. 버 형성 메카니즘을 파악하기 위해 Kim 등은 Fig.
	기계 부품에 발생한 버가 초기에 제거되지 않고 완성제품에서 탈락 되면 어떠한 문제가 생기는가?	만약 기계 부품에 발생한 버를 초기에 제거하지 않는다면, 가공과 세척과정을 모두 마친 완성제품 내부에서 버가 탈락되고 칩으로 변하여 부품 사이를 유동하게 된다. 그럼으로써 부품 내부에 스크래치와 칩끼임 현상과 같은 여러 가지 문제를 일으켜 결국, 부품의 파손을 가져올 것이다. 이것은 제품의 수명뿐만 아니라 성능에도 중대한 문제를 일으키기 때문에 기업에서도 이러한 버와 칩을 어떻게 처리하고 제거할지에 대해 많은 연구를 수행해 오고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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