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평엔드밀 포켓가공시 절삭력과 공구변형에 관한 연구
A Study on the Cutting Forces and Tool Deformation when Flat-ended Pocket Machining 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.16 no.2, 2017년, pp.28 - 33  

최성윤 (경남대학교 대학원) ,  권대규 (경남대학교 대학원) ,  박인수 (경남대학교 대학원) ,  왕덕현 (경남대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the operation of precision pocket machining has been studied for the high speed and accuracy in industry to increase production and quality. Moreover, the demand for products with complex 3D free-curved surface shapes has increasing rapidly in the development of computer systems, CNC machi...

주제어

#홈 가공   #공구동력계   #와전류센서장치  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 실험에서는 평 엔드밀 가공 중에 발생하는 공구의 변형량 측정과 공구동력계로 부터 절삭력을 검출하기 위해 통일중공업의 TNV-40A수직형 머시닝센터의 주축 절삭유 고정부에 마그네틱 베이스(Magnetic base)를 이용한 치구로 고정하고 X, Y 축의 변위를 동시에 측정하기 위하여 와전류센서 고정 장치를 설치하고 공구끝단으로부터 되는 부분에 와전류 센서 40mm 간의 신호간섭을 최소화하기 위하여 측정치구 (Measuring fixtures)를 엔드밀 생크(Shank)부에 부착하고 와전류센서 사이는 1.0mm간격을 두고 와전류센서를 설치하여 포켓가공 실험을 하였다. Fig.
  • 본 연구에서는 알루미늄 (AL6061) 소재를 머시닝센터에서 포켓 사각형상의 평 엔드밀 가공시 영향을 미치는 요인으로서 가공방향, 공구날수, 에어분출과 같이 3가지를 선정하고 직교배열표를 이용하여 절삭력과 공구변형에 따른 형상 부위의 정밀도에 미치는 요인들의 영향을 통계적방법으로 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 

대상 데이터

  • Table 3의 실험조건에 따라 8회의 실험을 할 수 있도록 알루미늄(Al6061) 시편 크기를 35x35x35로 준비하여 포켓 가공실험을 실시하였으며, Fig. 5(a)는 CATIA 로 작성한 형상이고 5(b)는 실제 가공된 피삭재이다.
  • 절삭공구는 공구마멸에 인한 가공오차(Machining error)를 최소화하기 위하여 고속가공 및 형상가공에 적합한 고 내마멸성을 가진, 고속도강 (HSS, SKH 59)에 코발트 8%가 함유된 TiCN(Titanium carbon nitride) 코팅 공구로, 직경5mm와 직경6mm 공구를 사용하였다.

데이터처리

  • 포켓 사각형상 가공에서 절삭조건의 변화에 따른 공구동력계에서 측정한 X, Y, Z축의 측정결과에서 최대값의 평균값으로 Minitab 통계분석 프로그램을  이용하여 유의성 검정을 통해 어떤 인자가 가공에 영향을 미치는지 확인하였다. Table 4는 공구동력계에서 측정한 최대값의 평균을 도표로 나타낸 것이고 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산업현장에서 생산성 향상과 품질 향상을 위해 무엇이 이루어지고 있는가? 최근 산업현장에서는 생산성 향상과 품질 향상을 위하여 고속화, 고정도화가 요구되는 정밀가공(Precision machining)이 이루어지고 있으며, 컴퓨터의  급격한 발전과 CNC공작기계와 CAM소프트웨어의  급속한 개발로 자동차 부품, 항공기 부품, 금형 등 복잡한 삼차원 자유 곡면 형상을 갖는 제품의 수요가 급증 하고 있다.Tlust 등[1~2]은 상향 엔드밀 공정에서의 공구 형상 상관관계를 이용하여 절삭력을 비절삭저항과 미변형 칩단면적으로 나타내는 절삭력 예측모델을 제시하고, 실제 절삭력 측정실험을 통하여 제시된 모델의 타당성을 검토하였다.
가공조건변화에 따른 절삭력 (ANOVA) 특성과 공구변위에 영향을 미치는 요인들을 무엇에 사용할 수 있는가? 본 연구에서는 항공부품에서 많이 사용하는 재료인 AL6061 알루미늄을 피삭재로 사용하여 평엔드밀 공구로 포켓 사각 형상을 상향 · 하향 절삭 등 여러 가지 가공조건에 따라 수행 하였으며 직교 배열표를 분산분석 을 통하여 가공조건변화에 따른 절삭력 (ANOVA) 특성과 공구변위에 영향을 미치는 요인들을 실제 절삭력 측정실험을 통하여 확인하였다.[7] 본 연구의 결과는 평엔드밀 포켓가공에서의 최적 가공방법과 가공조건을 제시하여 경제적인 가공방법 설정에 유용하게 사용될 수 있다. 
컴퓨터의  급격한 발전과 CNC공작기계와 CAM소프트웨어의  급속한 개발로 어떤 수요가 증가하였는가? 최근 산업현장에서는 생산성 향상과 품질 향상을 위하여 고속화, 고정도화가 요구되는 정밀가공(Precision machining)이 이루어지고 있으며, 컴퓨터의  급격한 발전과 CNC공작기계와 CAM소프트웨어의  급속한 개발로 자동차 부품, 항공기 부품, 금형 등 복잡한 삼차원 자유 곡면 형상을 갖는 제품의 수요가 급증 하고 있다.Tlust 등[1~2]은 상향 엔드밀 공정에서의 공구 형상 상관관계를 이용하여 절삭력을 비절삭저항과 미변형 칩단면적으로 나타내는 절삭력 예측모델을 제시하고, 실제 절삭력 측정실험을 통하여 제시된 모델의 타당성을 검토하였다.
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참고문헌 (7)

  1. M. E. Martellotti, "An Analysis of the Milling Process," Trans. of ASME, Vol. 63, pp. 677-700, 1941. 

  2. J. Tlust and P. Macneil, "Dynamics of Cutting Forces in End Milling," Annals of the CIRP, Vol. 24, pp. 21-25, 1975. 

  3. D. H. Wang and K. S. Yun, "Characteristics of Tool Deflection of Ball-end Mill Cutter in Pencil Cutting of the Corner," J. of the KSPE, Vol. 16, No. 2, pp. 123-129, 1999. 

  4. D. H. Wang, W. I. Kim and J. S. Lim, "The mechanism and detection of tool fracture using sensor fusion in cutting force and AE signals for small diameter ball-end milling," J. of KSMPE, Vol. 3, No. 3, pp. 24-31, 2004. 

  5. Lee, J. Y., Kim, C. H., and Sea, C. W., "Plating hardness and its effect to the form accuracy in shaping of corner cube on cu-plated steel plate using a single diamond tool," Journal of KSMPE, Vol. 13, No. 5, pp. 64-69, 2014. 

  6. Noh, Y. H., "A study on surface roughness of aluminum 7075 to nose radius and cooling method in CNC lathe machining," Journal of KSMPE, Vol. 14, No. 4, pp. 85-91, 2015. 

  7. Chen, T. C. and Hong, H., "Comparison of the tool life of tungsten carbides coated by multi-layer TiCN and TiAlCN for end mills using the Taguchi method," Journal of Materials Processing Technology, No. 123, pp. 1-4, 2002 

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