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평엔드밀링 공정에서 절삭속도 및 이송속도가 측벽의 축방향 형상에 미치는 영향
Effects of Cutting Speed and Feed Rate on Axial Shape in Side Walls Generated by Flat End-milling Process 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.41 no.5, 2017년, pp.391 - 399  

김강 (국민대학교 기계공학부)

초록
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절삭속도 및 이송속도가 평엔드밀로 하향절삭 가공된 측벽 형상에 미치는 영향을 실험을 통하여 알아보고자 한다. 실험은 절삭속도 및 공구 직경, 절삭날 당 이송거리를 변수로 하여 수행하며, 실험 결과로서 배분력과 축방향 형상을 측정한다. 연구 결과, 이송속도를 절삭속도로 나눈 값에 비례하는 날 당 이송거리가 작을수록 축방향 형상정밀도가 높아지는 것이 확인되었다. 아울러, 축방향 형상은 서로 다른 기울기를 갖는 두 직선이 특이점에서 만나는 형태로 단순화 할 수 있다. 그러므로 운전 중 작업자에 의한 형상정밀도의 추정 및 날 당 이송거리 조정에 의한 개선이 용이할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the effects of the cutting speed and feed rate on the axial shape of flat end-milled down cut side walls. Experiments were performed using the cutting speed, tool diameter, and feed per tooth as variables, and the thrust force and axial shape were measured as the experimental res...

주제어

#평엔드밀링 공정   #하향절삭   #절삭속도   #이송속도   #날 당 이송거리   #축방향 형상   #측벽  

AI 본문요약
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문제 정의

  • (14~16) 또한 축 방향 형상에 미치는 절삭깊이의 영향에 대한 연구 결과를 통하여 축 방향 형상의 급격한 변화가 일어나는 기하학적 특이점도 추정할 수 있다.(17) 따라서 본 연구에서는 절삭속도 및 이송속도와 엔드밀링 가공된 측벽의 축 방향 형상과의 관계를 실험을 통하여 알아보고자 한다.
  • 따라서, 각 영역에서의 일반적인 형상 특징을 알 수 있다면, 이 영역별 형상 특징과 위의 식으로 추정 가능한 특이점 위치를 조합하여 전체적인 축 방향 형상 특성을 예측할 수 있다. 그러므로, 실험을 통하여 각 영역의 형상 특성을 알아보고자 한다.
  • 4와 5는 실험에서 측정된 배분력과 측벽의 축방향 형상을 각각 보여주고 있다. 우선, 실험에서 얻은 데이터의 타당성을 확인하기 위하여 실험조건으로부터 해석적으로 계산할 수 있는 특이점과 관련된 각도와 위치 값을 실험 데이터와 비교해 보고자 한다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
형상정밀도의 개선에는 왜 한계가 있는가? (1~12) 앞선 연구를 통하여 확인된 바에 의하면, 특히 공구 직경 및 절삭날의 수와 비틀림각이 가공정밀도와 밀접하게 연계되어 있음을 알 수 있었다.(13) 그러나 절삭속도, 이송속도 및 절삭깊이를 제외한 공작기계 및 공구와 밀접한 관련이 있는, 대부분의 인자들은 작업자에 의한 조정이 현실적으로 어려울 뿐만 아니라, 이 세 가지를 제외한 모든 인자가 이상적인 경우에도 엔드밀링 공정의 형상창성기구 자체에서 기인하는 가공오차는 피할 수 없다. 형상정밀도의 개선에는 한계가 존재하므로 이 한계 이상의 가공정밀도를 얻는 것은 불가능하다.
가공정밀도란 무엇인가? 엔드밀링 공정은 3차원 형상을 가공할 때 보편적으로 사용하는 소재제거 가공법 중 하나로서 설계 및 제어, 재료 등과 관련된 기술의 발전에 따라 가공정밀도의 지속적인 향상이 이루어져 왔다. 가공정밀도는 치수정밀도, 형상정밀도 및 표면 거칠기를 모두 포괄하는 것을 의미하며, 일반적으로 거시적 관점의 치수정밀도와 미시적 관점의 표면 거칠기에 비하여 형상정밀도를 만족시키는 것이 상대적으로 어려운 것으로 알려져 있다.
선행연구를 통하여 알아낸 가공정밀도와 밀접한 요소는 무엇인가? 따라서 공작물과 직접 접촉하는 공구의 변형 및 거동에 가공시스템의 주요 인자들이 미치는 영향에 대한 연구를 통하여 가공정밀도를 향상시키고자 하는 노력이 계속되어 왔다.(1~12) 앞선 연구를 통하여 확인된 바에 의하면, 특히 공구 직경 및 절삭날의 수와 비틀림각이 가공정밀도와 밀접하게 연계되어 있음을 알 수 있었다.(13) 그러나 절삭속도, 이송속도 및 절삭깊이를 제외한 공작기계 및 공구와 밀접한 관련이 있는, 대부분의 인자들은 작업자에 의한 조정이 현실적으로 어려울 뿐만 아니라, 이 세 가지를 제외한 모든 인자가 이상적인 경우에도 엔드밀링 공정의 형상창성기구 자체에서 기인하는 가공오차는 피할 수 없다.
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참고문헌 (17)

  1. Kline, W. A., DeVor, R. E. and Lindberg, J. R., 1982, "The Prediction of Cutting Forces in End Milling with Application to Cornering Cuts," Int. J. Mach. Tool Design Research, Vol. 22, pp. 7-22. 

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  2. Kline, W. A., DeVor, R. E. and Shareef, I. A., 1982, "The Prediction of Surface Accuracy in End Milling," ASME J. of Eng. for Ind., Vol. 104, pp. 272-278. 

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  3. Kline, W. A. and DeVor, R. E., 1983, "The Effect of Runout on Cutting Geometry and Forces in End Milling," Int. J. Mach. Tool Design Research, Vol. 23, pp. 123-140. 

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  4. Sutherland, J. W. and DeVor, R. E., 1986, "An Improved Method for Cutting Force and Surface Error Prediction in Flexible End Milling Systems," ASME J. of Eng. for Ind., Vol. 108, pp. 269-279. 

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  5. Budak, E. and Altinras, Y., 1994, "Peripheral Milling Conditions for Improved Dimensional Accuracy," Int. J. Mach. Tool Manu., Vol. 34, pp. 907-918. 

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  6. Elbestawi, M. A., Ismail. F. and Yuen, K. M., 1994, "Surface Topography Characterization in Finish Milling," Int. J. Mach. Tool Manu., Vol. 34, pp. 245-255. 

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  7. Yang, M. Y. and Choi, J. G., 1997, "On-line Tool Deflection Compensation System for Precision Endmilling," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 21, No. 2, pp. 189-198. 

  8. Lee, S. K. and Ko, S. L., 1999, "Analysis on the Precision Machining in End Milling Operation by Simulating Surface Generation," J. of the KSPE, Vol. 16, No. 4, pp. 229-236. 

  9. Ryu, S. H., Kim, M. T., Choi, D. K. and Chu, C. N., 1999, "Plane Surface Generation with a Flat End Mill," J. of the KSPE, Vol. 16, No. 2, pp. 234-243. 

  10. Ryu, S. H., Choi, D. K. and Chu, C. N., 2003, "Optimal Cutting Condition in Side Wall Milling Considering Form Accuracy," J. of the KSPE, Vol. 20, No. 10, pp. 31-40. 

  11. Ryu, S. H. and Chu, C. N., 2004, "Form Error Prediction in Side Wall Milling Considering Tool Deflection," J. of the KSPE, Vol. 21, No. 6, pp. 43-51. 

  12. Song, T. S., Ko, T. J., Kim, H. S. and Lee, J. H., 2007, "Study on the Change of Cutting Force Direction in Endmilling," J. of the KSPE, Vol. 24, No. 10, pp. 37-45. 

  13. Kim, K., 2015, "Relationship Between Flat End-mill Shape and Geometrical Characteristics in Side Walls Generated by End-milling Process," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 39, No. 1, pp. 95-103. 

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  14. Kim, K., 2007, "Unavoidable Geometric Errors in the Side Walls of End-milled Parts -Flat Surface-," J. of Mech. Sci. and Tech., Vol. 21, No. 1, pp. 48-56. 

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  15. Lee, K. S. and Kim, K., 2008, "Unavoidable Geometric Errors in the Side Walls of End-milled Parts - Cylindrical Surface-," J. of Mech. Sci. and Tech., Vol. 22, pp. 1-9. 

  16. Lee, K. S. and Kim, K., 2009, "Analysis of Unavoidable Geometric Errors in the Side Wall of End-milled Parts for Corner Surface," J. of Mech. Sci. and Tech., Vol. 23, pp. 525-535. 

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  17. Kim, K., 2013, "Effects of Cutting Area on Straightness Characteristics in Side Walls Caused by Form Generation Mechanism in End-Milling Process," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 37, No. 10, pp. 1269-1278. 

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