[논문]엔드밀을 활용한 홀 가공 시 표면거칠기 예측에 관한 연구

천세호

doi:10.14775/ksmpe.2019.18.10.042

엔드밀을 활용한 홀 가공 시 표면거칠기 예측에 관한 연구
Prediction of Surface Roughness in Hole Machining Using an Endmill 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.18 no.10, 2019년, pp.42 - 47

Abstract ▼ AI-Helper

Helical machining is an efficient method for machining holes using an endmill. In this study, a surface roughness prediction model was constructed for improving the productivity of hole machining. Experiments were conducted to form holes by the helical machining of AL6061-T4 aluminum sheets and correlation analysis was performed to examine the relationships between the variables based on the measured results. Meanwhile, a regression analysis technique was used to construct and evaluate the prediction model. Through these analyses, the parameter which has the greatest influence on the surface roughness when the hole is formed by the helical machining is the feed, followed by the number of revolutions of the endmill. Moreover, for the axial feed of the endmill, it was concluded that the influence of the surface roughness is small compared to the other two parameters but it is a factor worth considering to improve the accuracy when constructing the predictive model.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 엔드밀을 이용한 홀 가공에서 표면거칠기를 예측하여 절삭조건 선정 시 생산성을 높이고자 하는 방법에 대해 연구를 진행하였다. 이를 위해 통계적인 예측방법 중 상관과 회귀분석을 실시하고 예측모델을 평가하여 실무현장에서 적용할 수 있는 모델을 제시하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 엔드밀을 이용한 홀 가공 시 생산성 향상을 위해 표면거칠기를 예측하고자 하였다. 알루미늄합금 중 구조용으로 널리 사용되는 AL6061-T4를 헬리컬 가공으로 홀을 형성하는 실험을 실시하였다. 측정된 결과를 바탕으로 변수간 관련성을 검토하기 위해 상관분석을 하였으며 회귀분석 기법을 도입하여 예측모델을 구축하고 평가하였다.
본 연구에서는 엔드밀을 이용한 홀 가공에서 표면거칠기를 예측하여 절삭조건 선정 시 생산성을 높이고자 하는 방법에 대해 연구를 진행하였다. 이를 위해 통계적인 예측방법 중 상관과 회귀분석을 실시하고 예측모델을 평가하여 실무현장에서 적용할 수 있는 모델을 제시하고자 한다.

대상 데이터

본 연구를 수행하기 위해 사용된 공작물은 알루미늄합금 중 구조용으로 널리 사용되는 AL6061-T4를 대상으로 하였으며 화학적 구성은 Table 1과 같다. Fig. 2는 공작물의 가공형상을 나타낸 도면이며 2개의 공작물에 각각 40개의 구멍을 각기 다른 절삭조건으로 가공하여 80개의 데이터를 획득하였다.
본 연구를 수행하기 위해 사용된 공작물은 알루미늄합금 중 구조용으로 널리 사용되는 AL6061-T4를 대상으로 하였으며 화학적 구성은 Table 1과 같다. Fig.

데이터처리

예측 모형을 가정하고 실험 데이터로부터 모형의 적합성을 검증하고 변수들 간의 관련성을 파악하기 위해 회귀분석(Regression analysis)을 실시하였다. 먼저 3개의 독립변수에 대해 회귀분석을 실시 한 결과 추정된 회귀모형은 식(5)와 같다.
알루미늄합금 중 구조용으로 널리 사용되는 AL6061-T4를 헬리컬 가공으로 홀을 형성하는 실험을 실시하였다. 측정된 결과를 바탕으로 변수간 관련성을 검토하기 위해 상관분석을 하였으며 회귀분석 기법을 도입하여 예측모델을 구축하고 평가하였다. 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

성능/효과

1. 헬리컬 가공으로 홀 형성 시 표면거칠기에 가장 영향을 많이 미치는 변수는 이송이며 다음으로 엔드밀의 회전수이다.
2. 엔드밀의 축 방향 이송은 표면거칠기에 영향을 미치는 영향이 다른 두 변수에 비해 작지만 예측모델을 구축하는데 있어서는 정확도를 높이는 인자이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	엔드밀의 장점은?	이에 많은 연구자들[2-5]은적은 가공부하로 효율적인 홀 가공을 할 수 있는 방법을 지속적으로 연구하였으며 CAM기술의 발달과 함께 엔드밀을 활용한 헬리컬 가공(Helical Machining)이 그 대안으로 제시되었다. 특히 엔드밀은 드릴에 비해 가공영역이 넓어 홀 가공뿐만 아니라 다양한 가공이 가능하다. 밀링머신에서 한 번의 공구 세팅으로 다양한 형상의 공작물을 가공할 수있을 뿐만 아니라 한 개의 공구로 다양한 직경의 홀을 생성할 수 있기 때문에 효율적인 가공방법으로 실무현장에서 적용되고 있다.
	헬리컬 밀링 가공은 무엇입니까?	헬리컬 밀링 가공은 공구의 자전(Rotation)과 공전(Revolution)을 수반하는 복합가공이다. 이때 공구가 공전하면서 축 방향으로 전진하면서 가공하는 특징을 가지고 있다.
	엔드밀을 활용한 헬리컬 가공이 대안이 된 이유는?	특히 엔드밀은 드릴에 비해 가공영역이 넓어 홀 가공뿐만 아니라 다양한 가공이 가능하다. 밀링머신에서 한 번의 공구 세팅으로 다양한 형상의 공작물을 가공할 수있을 뿐만 아니라 한 개의 공구로 다양한 직경의 홀을 생성할 수 있기 때문에 효율적인 가공방법으로 실무현장에서 적용되고 있다. 헬리컬 가공의 정밀도에 대한 연구를 살펴보면 크게 홀의 치수정밀도, 진원도, 버(Burr), 박리(Delamination), 그리고 표면거칠기(Surface Roughness) 등에 초점을 두고 있다.

참고문헌 (6)

Strenkowski, J. S., Hsieh, C. C., and Shih, A. J., "An analytical finite element technique for predicting thrust force and torque in drilling," International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 44, Issues. 12-13, pp. 1413-1421, 2004.

상세보기
Wang, D. H., and Yun, K. S., “Characteristics of Tool Deflection of Ball-end Mill Cutter in Pencil Cutting of the Corner,” Journal of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 16, No. 2, pp. 123-129, 1999.
Chun, S. H., “Effects of cutting condition on surface roughness in the spiral up milling of aluminum alloy,” Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 13, No. 4, pp. 83-90, 2014.
Choi, S. Y., Kwon, D. G., Park, I. S., and Wang, D. H., “A Study on Cutting Forces and Tool Deformation when Flat-ended Pocket Machinig,” Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 16, No. 2, pp. 28-33, 2017.

원문보기 상세보기
Zao, Q., Qin, X., Ji, C., Li, Y., Sun, D., and Jin, Y., "Tool life and hole surface integrity studies for hole-making of Ti6Al4V alloy," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 79, Issue 5-8, pp. 1017-1026, 2015.

상세보기
Pereira, R. B. D., Brandao, L. C., Paiva, A. P., Ferreira, J. R., and Davim, J. P., "A review of helical milling process," International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 120, pp. 27-48, 2017.

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