In this study, experiments were conducted with an ultra-precision machine, developed In domestic, to find the characteristics and the most suitable cutting conditions of ultra-precision machining. To maximize the performance of the machine, the machine was installed in a room that is protected from ...
In this study, experiments were conducted with an ultra-precision machine, developed In domestic, to find the characteristics and the most suitable cutting conditions of ultra-precision machining. To maximize the performance of the machine, the machine was installed in a room that is protected from vibration and is maintained constant temperature and constant humidity. Selected work pieces are an aluminum-alloyed material, which has excellent corrosion resistance and has low deformation. The used tool is synthetic poly crystal diamond which has excellent abrasion resistance and has low affinity. Four types of tool nose radius were used such as 0, 0.1, 0.2 and 0.4mm. Machining is performed with cutting speed of 500, 800 and 1000m/min., feed rate of 0.005, 0.008, 0.010mm/rev. and cutting depth of 0.0005, 0.0025 and 0.005mm respectively which can generally be used in the field as a cutting condition. As a method of evaluation surface roughness was measured for each cutting condition and reciprocal characteristics are computed for each tool nose radius, cutting speed, feed rate and cutting depth. As a result the most suitable cutting condition and characteristics of ultra-precision machining were identified which can usefully be applied in the industrial field.
In this study, experiments were conducted with an ultra-precision machine, developed In domestic, to find the characteristics and the most suitable cutting conditions of ultra-precision machining. To maximize the performance of the machine, the machine was installed in a room that is protected from vibration and is maintained constant temperature and constant humidity. Selected work pieces are an aluminum-alloyed material, which has excellent corrosion resistance and has low deformation. The used tool is synthetic poly crystal diamond which has excellent abrasion resistance and has low affinity. Four types of tool nose radius were used such as 0, 0.1, 0.2 and 0.4mm. Machining is performed with cutting speed of 500, 800 and 1000m/min., feed rate of 0.005, 0.008, 0.010mm/rev. and cutting depth of 0.0005, 0.0025 and 0.005mm respectively which can generally be used in the field as a cutting condition. As a method of evaluation surface roughness was measured for each cutting condition and reciprocal characteristics are computed for each tool nose radius, cutting speed, feed rate and cutting depth. As a result the most suitable cutting condition and characteristics of ultra-precision machining were identified which can usefully be applied in the industrial field.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
004㎜/rev. 등의 이송속도에 대한 실험 및 경향에 대하여 검증할 필요성을 확인하였다.
본 실험은 H사에서 나노가공의 전 단계로 최근 개발한 100㎚급의 초정밀 CNC선반에 대하여 성능 검사를 통한 최적의 절삭조건 자료를 얻기 위해 실시 되었다.
이에 본 연구에서는 국내에서 개발된 초정밀선반에서 다결정 인조다이아몬드 공구를 사용하여 알루미늄합금 (Al6061)을 공구의 인선반경 종류별로 각 절삭조건(절삭속도, 이송속도, 절입깊이)으로 절삭가공하여 표면거칠기 측정을 통한 알루미늄합금의 초정밀 가공특성 및 최적의 절삭가공조건을 제시하고자 한다.
제안 방법
005mnm/rev., 절입깊이 0.010㎜로 절삭가공한 외경면의 표면거칠기에 대한 특성을 Fig. 4-5와 같이 SEM으로 측정(10, 000배)하여 관찰하였다.
3-3을 이용하였으며, 본 실험에서 표면조도의 평가에 사용된 파라메타는 최대높이조도 (Rmax)이다. 기계의 부품들은 서로 접촉하여 움직이기 때문에 사용 시간이 경과됨에 따라 부품의 표면은 마모가 진행되며, 이때 마모의 진행은 거칠기곡선의 가장 높은 산에서부터 시작되므로 최대높이조도 (Rmax)를 평가 방법으로 삼았다. 측정오차 및 정확성을 기하기 위하여 동일 시편에 표면거칠기를 3회 측정하여 평균값으로 하였다.
초정밀 선반을 이용하여 사전에 준비한 알루미늄 합금시편을 Fig. 3-2와 같이 장착하고, 다결정 인조다이아몬드 공구를 이용하여 절삭특성을 평가하기 위하여 외경을 절삭가공하였다.
초정밀기계에서 절삭속도, 이송속도, 절입 깊이에 대하여 공구의 인선반경에 따른 표면거칠기 평가를 통한 절삭특성 및 최적의 절삭조건 산출을 위한 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
기계의 부품들은 서로 접촉하여 움직이기 때문에 사용 시간이 경과됨에 따라 부품의 표면은 마모가 진행되며, 이때 마모의 진행은 거칠기곡선의 가장 높은 산에서부터 시작되므로 최대높이조도 (Rmax)를 평가 방법으로 삼았다. 측정오차 및 정확성을 기하기 위하여 동일 시편에 표면거칠기를 3회 측정하여 평균값으로 하였다.
대상 데이터
01㎜/rev., 절입깊이 d0.0005㎜, d0.0025㎜, d0.005㎜이며, 절삭 열에 의한 변형을 없도록 하기 위하여 자체 쿨링 장치를 부착된 비수용성 절삭유(Metocutt555)를 사용하였고, 절삭길이는 시편의 길이 25㎜를 4~8 회 반복가공하여 원주길이로 환산하여 조건별 2,000m 절삭가공하였다.
공구(Insert) 재종은 내마모성이 우수하고, 실험에 사용된 재료인 알루미늄 합금과 친화력이 적어 절삭성 및 표면거칠기가 우수한 다결정 인조다이아몬드 (CCMT120402-HPD010)를 사용하였다. 홀더 (Holder)는 SCLCR 1616H-12로서 교세라 (Kyocera)에서 제작하였다.
본 실험에서 사용된 기계는 국내에서 개발된 초정밀선반(Horizontal Ultra Precision Lathe)으로 기계외관은 Fig. 3-1, 기계의 세부사양은 Table 3-1 과 같다.
실험에 적용한 절삭조건은 Table 3-2와 같이 4종의 공구인선반경(Tool Nose Radius) R0.0㎜, R0.1㎜, R0.2㎜, R0.4㎜, 절삭속도 V500m/min„ V800mmin., V1000m/min.
실험용 재료는 내식성이 강하고, 절삭성이 우수한 알루미늄합금 (Al6061)을 채용하였으며, 구성 성분은 Table 3-2과 같다. 시편의 크기는 기계의 주축회전수를 최대한 활용할 수 있도록 하기 위하여 Φ33×ℓ40(실제 절삭가공길이 25㎜)으로 준비하였고, 기계에 장착하는데 필요한 장치는 4인치 콜렛 척(Air)을 사용하여 고회전에 의한 진동이 없도록 하였다.
초정밀 선반에서 시편을 절삭가공시 사용한 NC 프로그램은 1개 공구인선 반경당 절삭속도, 이송속도, 절입량별 27개의 프로그램을 작성하여 프로그램 1개당 1시편을 사용하였으며, 4종의 공구 인선 반경에 총 108개의 시편을 절삭가공하였다.
사용하였다. 홀더 (Holder)는 SCLCR 1616H-12로서 교세라 (Kyocera)에서 제작하였다.
이론/모형
절삭가공한 시편의 표면거칠기 측정에는 분해능력 1/107을 가진 Taylor Hobson Fig. 3-3을 이용하였으며, 본 실험에서 표면조도의 평가에 사용된 파라메타는 최대높이조도 (Rmax)이다. 기계의 부품들은 서로 접촉하여 움직이기 때문에 사용 시간이 경과됨에 따라 부품의 표면은 마모가 진행되며, 이때 마모의 진행은 거칠기곡선의 가장 높은 산에서부터 시작되므로 최대높이조도 (Rmax)를 평가 방법으로 삼았다.
성능/효과
(1) 공구인선반경의 크기(R0, 0.1, 0.2, 0.4㎜)에 따른 표면거칠기는 R0.2㎜일 때 가장 양호하였고, R0.4㎜가 가장 거칠고, 불안정함을 확인하였다.
(2) 절삭속도에 따른 표면거칠기는 절삭속도가 높을수록 양호함을 확인하였으며, 실험한 조건 중 1000m/min.이상의 조건에서 실험이 필요함을 알 수 있었다.
(3) 이송속도에 따른 표면거칠기는 이송속도가 낮을수록 우수한 표면거칠기를 얻을 수 있었으며, 실험에 포함하지 않은 F0.009, F0.007, F0.006, F0.004㎜/rev. 등의 이송속도에 대한 실험 및 경향에 대하여 검증할 필요성을 확인하였다.
(4) 절입깊이는 표면거칠기에 별다른 영향을 미치지 않는다는 것을 확인할 수 있었으나, 0.0005㎜ 이하 및 0.005㎜ 이상의 조건에서는 어떠한 영향을 미칠것인지에 대하여 실험이 필요함을 알 수 있었다.
이송속도와 절삭속도를 비교 실험한 결과 Fig. 4-3과 같이 절삭속도가 높을수록, 이송속도는 낮을수록 표면거칠기가 양호함을 알 수 있다. 즉 이송속도가 가장 낮은 F0.
절입깊이와 이송속도를 비교 실험한 결과 절입깊이에 의한 변화는 Fig. 4-4와 같이 표면 거칠기에 크게 영향을 주지 않고, 이송속도가 낮을수록 표면 거칠기가 양호함을 확인할 수 있었다.
절삭속도 500, 800, 1000m/min. 조건으로 실험한 결과 Fig. 4-2와 같이 절삭속도가 높아질수록 표면 칠기가 양호하며, 공구인선 반경이 0.2㎜일 때 가장 안정적인 표면거칠기가 나왔으며, 나머지 공구는 절삭속도 1000m/min.일 때 상호 근접함을 알 수 있었다.
그러나 본 실험에 의한 결과를 보면 반드시 이론과 동일하지 않는다는 것을 알 수 있었다. 즉 공구인선반경 0, 0.1, 0.2, 0.4㎜를 동일한 절삭속도, 이송속도, 절입 깊이로 절삭가공하여 표면거칠기를 측정하여 Fig. 4-1과 같이 최저치, 평균치, 최고치를 산출한 결과 인선반경 0.2㎜일 때 표면거칠기가 가장 양호함을 알 수 있었고, 인선반경 0.4㎜는 실험한 공구 인선 반경 중 가장 안정되지 않은 결과가 나옴을 알 수 있었다. 표면거칠기가 가장 불안정할 것으로 예상되었던 인선반경 0㎜는 0.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.