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문제 정의
- 따라서 연마재를 입힌 나이론 브러시를 이용하여 실험을 진행하였고, 직접적인 밸브 바디 적용에 앞서, 시편을 이용한 실험을 진행하였다. 나이론 브러시에 대한 디버링 영향을 객관적으로 확인한 후 분석을 통하여 개선방법을 찾고 지속적인 실험을 진행하고자 하였다.
- 앞선 실험 결과를 통하여 브러시를 이용한 디버링을 위해서는 브러시 자체의 강성 증가와 그에 적합한 공정 조건이 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다. 따라서 다양한 강성을 보유한 연마재 함유 브러시와 다양한 공정 조건을 적용하여 최적의 디버링 효과를 이끌어낼 수 있는 디버링 공정 조건을 찾고자 하였다.
- 46mm이상으로 증가시키고 이송속도는 좋은 결과를 나타내었던 1000mm/min을 유지하였다. 하지만 실험 방법을 달리함으로써 이송방향에 대한 디버링효과를 다르게 적용시키고자 했다. 연마재 함유 나일론의 직경의 크기는 Table 2와 Fig.
- 공정 시간은 8초로 제한하여 동일한 시간에 수행된 디버링 결과를 비교하였다. 실제 변속기 벨브 바디의 직경 15mm구멍에 설치된 윈도우에 발생한 버를 효율적으로 제거하고자 한다. 시용된 피삭재는 Fig.
- 이번 연구에서는 밸브바디 디버링을 위해 연마재 함유 나일론 브러시를 이용하여 변속기 벨브 바디에서 회전방향 뿐 아니라 이송방향으로 디버링을 효율적으로 수행하기 위한 방법을 연구하였다. 밸브바디의 경우 윈도우와 같은 특수한 형태 때문에 일반적인 디버링 공구의 한계가 있어 적용할 수 없었다.
제안 방법
- 3과 같은 형상의 실험 시편의 가공순서와 조건은 Table 1에 나타나 있다. 첫째, 메인 홀을 직경 14.7mm의 드릴 가공 후, 윈도우 부분 가공을 위하여 직경 5mm의 드릴 작업 후 동일 직경의 엔드밀을 이용하여 가공하였으며 그 후에 메인 홀을 실제조건과 동일한 형태를 만들기 위하여 15mm 직경의 리머 작업을 실시하였다. 이때 0.
- 가공된 시편의 버 제거를 위하여 메인 홀 방향으로 연마제를 입힌 나이론 브러시를 적용하였으며 필리멘트의 직경은 0.3mm이고 마이크로 스코프를 이용하여 내부 결과를 확인하였다. 측정한 결과가 Fig.
- 따라서 연마제를 입힌 나이론 브러시에 비해 이송방향으로 좀 더 큰 절삭력을 갖는 브러시가 필요했으며 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연마제함유 브러시를 사용하여 동일한 시편에 대한 실험을 진행하였다. 연마제 함유 나일론 브러시는 연마제와 나일론 성분을 함께 압출하여서 제작된다.
- 보다 정확한 결과를 비교하기 위하여 문제가 발생하던 이송 방향에 수직한 모서리부에 대한 디버링 결과를 비교하였다. Fig.
- 실제 공정 조건과 동일하게 유지하기 위하여 공정 타임을 모두 같게하여 진행하였다. 또한 실질적인 결과를 위하여 실제 알미늄 합금으로 제작된 변속기 밸브바디에 실험을 진행하였다.
- 5에 나타난 대로 3종류를 적용하였고 소재는 전부 동일하게 연마재함유 나일론 브러시를 사용했으며 실험 방법도Table 3에 기술된 바와 같이 3단계로 나누어 이송방향에 대한 영향을 달리하였다. 공정 시간은 8초로 제한하여 동일한 시간에 수행된 디버링 결과를 비교하였다. 실제 변속기 벨브 바디의 직경 15mm구멍에 설치된 윈도우에 발생한 버를 효율적으로 제거하고자 한다.
- 6과 같은 형상의 실재 변속기 밸브 바디에 적용하였으며 실험 후 절개 단면을 이용하여 시험결과를 평가하였다. 브러시를 이용한 버제거 실험 결과를 평가하기 위하여 모서리부 형상을 정량적으로 측정하는 것이 필요한데 이에 대한 적절한 측정이 어려워 육안으로 모서리부의 가공 상태를 평가하였다.
- 정지한 시간이 없이 8초간 모두 이송운동에 할애되었다. 시계방향 회전 중에 진입과 진출 그리고 반시계방향 회전 중에 진입과 진출이 각각 2회씩 진행되었다. 회전방향 운동은 이송운동 중에 동시에 짧은 시간 동안 진행이 되었다.
- 이러한 결과를 바탕으로 이송 방향의 움직임을 더욱 강조하기 위하여 이송 방향의 아송속도를 기존에 적용하던 1000 mm/min 로부터 2000 mm/min으로 증가시키고 적용 횟수를 증가하여 2회에서 4회의 왕복 운동을 하도록 실험 조건을 설정하였다. 그리고 filament직경 0.
- 지금까지의 윈도우에서 이송방향에 수직한 모서리에서의 효율적인 버 제거를 위하여 연마제를 입힌 나일론 브러시로부터 연마제 함유 나일론 브러시의 높은 강성으로 이송방향의 절삭을 증가시킴으로서 회전방향과 이송방향에 발생한 버의 효율적인 제거를 수행할 수 있음을 증명하였다. 또한 0.3mm의 필라멘트 직경을 0.46mm이상으로 키워 강성을 확보함으로써 이송방향에 대한 절삭력을 증대시켰다. 이송방향 절삭을 증가시키기 위하여 브러시의 진입과 진출의 횟수를 증가시키고 이송속도를 조절함으로서 이송운동에 의한 이송방향 절삭을 조절 할 수 있음을 입증하였다.
- 밸브바디의 경우 윈도우와 같은 특수한 형태 때문에 일반적인 디버링 공구의 한계가 있어 적용할 수 없었다. 그러나 브러시의 유연한 특성을 이용하여 윈도우 부분에 발생하는 회전방향의 버와 이송방향에 수직한 모서리에 발생한 버의 효율적인 제거를 위한 방법들을 제시하였다.
- 본 연구에서는 브러시 소재를 연마재를 입힌 나이론 브러시에서 연마재 함유 브러시로 교체하여필라멘트 자체의 강성을 증대시킴과 동시에 이송방향의 운동을 확대하여 윈도우의 모든 모서리에 대해서 적절한 형상으로 가공할 수 있는 방법과 각 요소들의 영향을 분석하였다. 필라멘트의 직경을 변화함으로서 강성의 변화를 가져왔고 또한 증가된 강성의 필라멘트를 이용하여 이송방향의 운동량을 증가시킴으로서 이송방향에 수직한 모서리의 절삭량을 증가시킬 수 있었다.
- 연마제를 입힌 나이론 브러시에 의한 버제거 작업은 1000rpm 의 회전속도와 1000mm/min의 이송속도로 작업하였다. 이 경우 회전 방향으로는 어느정도의 디버링 능력을 Fig.
- 이것은 이송방향의 운동이 2초만 주어졌기 때문에 충분한 이송방향 절삭이 일어나기에 불충분하였다고 본다. 이러한 이유로 인하여 벨브 바디 안에서의 회전운동 시간을 줄이고 이송운동에 더 많은 시간을할애하도록 process 2와 3을 계획하였다.
대상 데이터
- 실제 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 브러시는 나이론 소재에 연마재를 입힌 브러시이다. 연마재는 알루미나를 사용하였다. 따라서 연마재를 입힌 나이론 브러시를 이용하여 실험을 진행하였고, 직접적인 밸브 바디 적용에 앞서, 시편을 이용한 실험을 진행하였다.
- 연마재는 알루미나를 사용하였다. 따라서 연마재를 입힌 나이론 브러시를 이용하여 실험을 진행하였고, 직접적인 밸브 바디 적용에 앞서, 시편을 이용한 실험을 진행하였다. 나이론 브러시에 대한 디버링 영향을 객관적으로 확인한 후 분석을 통하여 개선방법을 찾고 지속적인 실험을 진행하고자 하였다.
- 4(a)와 같이 형성되었다. 실제 변속기와 같은 조건을 만들기 위하여 0.3mm의 리머 작업을 실시하였고 시편의 소재는 Al6061을 사용하였다.
- 실제 변속기 벨브 바디의 직경 15mm구멍에 설치된 윈도우에 발생한 버를 효율적으로 제거하고자 한다. 시용된 피삭재는 Fig.6과 같은 형상의 실재 변속기 밸브 바디에 적용하였으며 실험 후 절개 단면을 이용하여 시험결과를 평가하였다. 브러시를 이용한 버제거 실험 결과를 평가하기 위하여 모서리부 형상을 정량적으로 측정하는 것이 필요한데 이에 대한 적절한 측정이 어려워 육안으로 모서리부의 가공 상태를 평가하였다.
- 하지만 실험 방법을 달리함으로써 이송방향에 대한 디버링효과를 다르게 적용시키고자 했다. 연마재 함유 나일론의 직경의 크기는 Table 2와 Fig.5에 나타난 대로 3종류를 적용하였고 소재는 전부 동일하게 연마재함유 나일론 브러시를 사용했으며 실험 방법도Table 3에 기술된 바와 같이 3단계로 나누어 이송방향에 대한 영향을 달리하였다. 공정 시간은 8초로 제한하여 동일한 시간에 수행된 디버링 결과를 비교하였다.
성능/효과
- 그 결과, 버의 탈락부는 매우 취약한 파단면이 생성되며 또한 탈락된 부분은 생성된 버의 크기보다 더욱 확장된 형태의 칩을 발생시키며 그 형태가 좁고 긴 형태를 띠어 내부 유동 시치명적인 결함을 가져올 수 있다.
- 이러한 방식의 경우 오일 홀에 대한 디버링 성능은 뛰어나나 챔퍼를 통한 형상의 변화를 가져오고 특히, 교차 홀에 적용되었을 경우 이러한 챔퍼링 왜곡현상은 더욱 크게 나타난다, 밸브 바디의 특성 상, 이러한 챔퍼링 왜곡현상은 오일 흐름을 제어하는 데 있어 매우 치명적인 영향을 끼치며 그 정도에 따라서는 밸브 바디의 기능을 상실하게 된다. 또한 밸브 바디는 직경이 감소하는 형태를 띄고 있어 기존의 디버링 공구로는 디버링을 수행하기 부적합하다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 이러한 점들을 고려했을 때 가장 적절하다고 생각되는 방식이 바로 브러시를 이용한 디버링 방법이다.
- 이러한 점으로 볼 때 브러시 디버링의 경우 회전 방향에서는 원심력에 의한 버 제거 효과를 볼 수 있으나 이송 방향에 대해서는 그 영향이 미비하다는 것을 추측할 수 있었다 또한 현재 연마제를 입힌 나 .이론 브러시의 필라멘트의 강성으로는 덧살 형태로발생한 이송 방향의 버를 제거하기엔 절삭력이 부족하다는 것을 확인할 수 있었다.
- 4(c)에서는 이송방향으로 버가 눕혀져 있음을 통하여 더 강력한 이송방향 절삭력이 작용하였음을 알 수 있다. 이를 통하여 브러시 디버링에 의해 이송 방향의 버도 제거할 수 있다는 가능성과 함께 덧살 형태의 버를 제거하기 위해 브러시의 강성이 증가하여야 된다는 사실을 확인할 수 있었다. 연마제를 입힌 나이론 브러시에서 강성을 보강한 연마제 함유 브러시를 사용하여 이송 방향의 버를 타격하여 눕힌 것은 브러시의 강성 증가를 통해 이송 방향의 버를 제거할 수 있다는 것이다.
- 연마제를 입힌 나이론 브러시에서 강성을 보강한 연마제 함유 브러시를 사용하여 이송 방향의 버를 타격하여 눕힌 것은 브러시의 강성 증가를 통해 이송 방향의 버를 제거할 수 있다는 것이다. 즉, 회전 방향에서는 브러시의 회전의 영향이 디버링에 가장 큰 영향을 미치는 인자라면 이송 방향에서는 브러시 자체의 강성이 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.
- 앞선 실험 결과를 통하여 브러시를 이용한 디버링을 위해서는 브러시 자체의 강성 증가와 그에 적합한 공정 조건이 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다. 따라서 다양한 강성을 보유한 연마재 함유 브러시와 다양한 공정 조건을 적용하여 최적의 디버링 효과를 이끌어낼 수 있는 디버링 공정 조건을 찾고자 하였다.
- Process 2 는 process 1에 비해서 이송 방향으로의 이동 시간이 증가함에 따라 이송방향에 수직으로 발생한 버의 제거에 매우 효율적이어서 회전 방향과 이송 방향 모두에서 디버링 효과가 나타나는 것을 알 수 있다. 회전하면서 대기하는 시간이 4초간 이송운동도 4초간 수행하였다.
- 8로부터 확인 할 수 있다. 즉 이송방향으로 움직이는 시간이 증가함으로써 회전 방향으로 편중되어 있던 절삭량이 이송 방향으로 분배되어 회전과 이송 방향 모두에서 디버링 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 그러나 그중에서도 filament 3의 경우, Fig.
- 9에서 보는 바와 같이 회전 방향의 과절삭이 감소하고 이송 방향의 절삭력이 증가하여 실험 방법 중 가장 이상적인 형태를 보인다. 이송 방향의 움직임과 적용 횟수가 증가하여 process 1과 2에 비하여 절삭력을 회전 이송 방향으로 적절히 분배함으로써 최적의 디버링 결과가 나온 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도 filament 1,2 그리고 3의 강성차이로 인하여 모서리부 절삭의 정도를 조절할 수 있음을 알 수 있다.
- 10에서 그 결과를 보면 가장 심각한 문제가 발생하던 윈도우의 이송방향에 수직한 모서리에서 바람직한 절삭의 영향을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 회전 방향과 이송 방향의 절삭력이 가장 적절하게 분배되었고 강성이 유지된 상태에서의 이송 방향 움직임 증가를 통해 최적의 브러시 디버링공정 조건을 확인할 수 있었다. 그렇지만 너무 빠른 이송운동은 오히려 이송방향으로의 절삭시간을 줄이는 효과도 있기때문에 적정 이송속도를 찾는 것이 중요하다.
- 지금까지의 윈도우에서 이송방향에 수직한 모서리에서의 효율적인 버 제거를 위하여 연마제를 입힌 나일론 브러시로부터 연마제 함유 나일론 브러시의 높은 강성으로 이송방향의 절삭을 증가시킴으로서 회전방향과 이송방향에 발생한 버의 효율적인 제거를 수행할 수 있음을 증명하였다. 또한 0.
- 46mm이상으로 키워 강성을 확보함으로써 이송방향에 대한 절삭력을 증대시켰다. 이송방향 절삭을 증가시키기 위하여 브러시의 진입과 진출의 횟수를 증가시키고 이송속도를 조절함으로서 이송운동에 의한 이송방향 절삭을 조절 할 수 있음을 입증하였다. 이상을 종합하면 기존에 회전방향으로 집중되어 있던 브러시 디버링 공정을 연마재 함유 브러시의 직경을 조절하고 이송운동 방법을 조절함으로서 윈도우의 모든 모서리에 대해서 원하는 모서리 형상을 위한 디버링 능력을 발휘하도록 유도하였다.
- 이송방향 절삭을 증가시키기 위하여 브러시의 진입과 진출의 횟수를 증가시키고 이송속도를 조절함으로서 이송운동에 의한 이송방향 절삭을 조절 할 수 있음을 입증하였다. 이상을 종합하면 기존에 회전방향으로 집중되어 있던 브러시 디버링 공정을 연마재 함유 브러시의 직경을 조절하고 이송운동 방법을 조절함으로서 윈도우의 모든 모서리에 대해서 원하는 모서리 형상을 위한 디버링 능력을 발휘하도록 유도하였다.
- 본 연구에서는 브러시 소재를 연마재를 입힌 나이론 브러시에서 연마재 함유 브러시로 교체하여필라멘트 자체의 강성을 증대시킴과 동시에 이송방향의 운동을 확대하여 윈도우의 모든 모서리에 대해서 적절한 형상으로 가공할 수 있는 방법과 각 요소들의 영향을 분석하였다. 필라멘트의 직경을 변화함으로서 강성의 변화를 가져왔고 또한 증가된 강성의 필라멘트를 이용하여 이송방향의 운동량을 증가시킴으로서 이송방향에 수직한 모서리의 절삭량을 증가시킬 수 있었다.
- 이것은 구멍을 절단 후 하이트 게이지로 측정하였다. 그 결과, 연마제를 입힌 나이론 브러시에서는 약간의 디버링 효과만을 나타내어서 Fig.4에서 지점 2로부터 약 0.56mm 의 크기의 버를 측정할 수 있었다. 이에 비하여 연마제 함유 브러시의 경우 버를 타격하여 눕히는 현상을 Fig.
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