A Study on the Tool Vibration Measurement Using the Fiber Optic Interferometric Sensor in Lathe Cutting Process

The purpose of this study is to measure the lathe tool vibration and verify its usefulness using the fiber optic interferometeric sensor instead of using common accelerometer. To compare two vibration signals a Fabry-Perot fiber optic sensor(FOS) is directly attached to the left-side surface of the lathe tool and an accelerometer is attached near to the fiber optic sensor. Measurement signals from the FOS and theoretical results of receptance simulation are compared. When the amplitude of tool vibration increased the frequency shift phenomena was occurred. This means that mass effect occurred and vibration spectrum moved to the low frequency region. Generally this results is agreement to the regenerative chatter. The chatter frequency is not same as the natural frequency of the tool itself. The FOS can also applied to laboratory experiments for students. This experimental technique is perhaps the first attempts because of directly attachment technique. Therefore, suggested Fabry-Perot fiber optic sensor can be used to monitoring the tool wear and vibration.

광섬유 간섭계 센서를 이용한 선삭가공 공구진동 측정 연구

이 연구의 목적은 선삭 가공시 발생하는 채터 진동을 계측하기 위하여 일반적인 가속도계가 가진 단점을 보완한 페브리-페롯형(Fabry-Prtot) 광섬유 간섭계 센서를 공구에 직접 부착하여 채터 진동을 측정하고 이것의 유용성을 확인하는 것이다. 측정된 주파수 스펙트럼과 이론해석 상의 리셉턴스 곡선과 비교하였는데 공구진동이 클수록 가진 주파수 이동이 생성되며 이는 공구의 날 끝에 질량효과가 더해짐을 의미함을 알 수 있었다. 질량효과가 더해지면 진동 주파수는 저주파 쪽으로 이동한다. 진동 주파수의 저주파 영역의 이동은 일반적인 재생형 채터에서 흔히 일어나는 현상이다. 또한 측정한 채터 주파수는 고유진동수가 아닌 외부 가진 주파수인 것으로 확인 됐으며 측정 결과와 같이 본 실험에 사용된 광섬유 센서는 외부 진동 주파수를 잘 계측 하였으며 페브리-페롯 센서는 특히 공구진동의 측정에 유용함을 보았다. 본 연구를 통하여 적용분야로 간섭계형 광섬유 센서를 공구 표면에 직접 설치하고 공구 진동을 관찰하는 교육목적의 실험에도 응용할 수 있다. 본 실험과 같은 페브리-페롯 간섭계 센서의 공구 직접 접촉식 방법에 대한 연구는 국내외 적으로 그 사례를 찾아보기 힘든 독창적인 방법인 것으로 추정된다. 본 연구결과는 또한 향후 공구진동과 마멸을 연구하는데 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.