• Title/Summary/Keyword: 공구 변형

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평엔드밀 포켓가공시 절삭력과 공구변형에 관한 연구 (A Study on the Cutting Forces and Tool Deformation when Flat-ended Pocket Machining)

  • 최성윤;권대규;박인수;왕덕현
    • 한국기계가공학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.28-33
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    • 2017
  • Recently, the operation of precision pocket machining has been studied for the high speed and accuracy in industry to increase production and quality. Moreover, the demand for products with complex 3D free-curved surface shapes has increasing rapidly in the development of computer systems, CNC machining, and CAM software in various manufacturing fields, especially in automotive engineering. The type of aluminum (Al6061) that is widely used in aerospace fields was used in this study, and end-mill down cutting was conducted in fillet cutting at a corner with end-mill tools for various process conditions. The experimental results may demonstrate that the end mill cutter with four blades is more advantageous than that of the two blades on shape forming in the same condition precise machining conditions. It was also found that cutting forces and tool deformation increased as the cutting speed increased. When the tool was located at $45^{\circ}$ (four locations), the corner was found to conduct the maximum cutting force rather than the start point of the workpiece. The experimental research is expected to increase efficiency when the economical precision machining methods are required for various cutting conditions in industry.

파인 세라믹 ($Al_2O_3$)의 被削性에 관한 硏究 (A Study on the Machinability of Fine Ceramics (($Al_2O_3$)))

  • 김성겸;이용성
    • 대한기계학회논문집
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    • 제13권4호
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    • pp.604-610
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    • 1989
  • 본 연구는 알루미나계 세라믹의 소결 다이아몬드 공구로 절삭시의 칩의 형태 와 절삭저항을 관찰하였다. 절삭 양식은 건식과 습식으로 하고, 여러 가지 적삭조건 에 따른 flank 마멸의 진행과정, 가공면의 표면거칠기에 미치는 영향 및 가공면의 크랙 상태를 조사형 현미경으로 확대 검출하여 가공상태를 정밀하게 조사, 측정하였 다.

3축 분력 측정이 가능한 대형 공구동력계 개발 (Development of Large-scale Tool Dynamometer for Measuring Three-axis Individual Force)

  • 김중선;왕덕현
    • 한국기계가공학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.29-36
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    • 2019
  • In modern society in which the fourth industrial revolution has come to the fore and rapid technology innovations are taking place, a phenomenon of making and selling small quantities of various products that consumers want instead of mass producing one item has emerged. As the market is moving toward the multi-item small-sized production system, there is a need for a system in which a machine independently judges and carries out machining and post-processing. In order for a machine to judge processing on its own, it is necessary to measure the force applied to a product. This study aimed to develop a large-scale dynamometer that enables three-axis measurement using octagonal ring load cells. As for the device's configuration, four octagonal ring load cells, which were previously researched, were used to enable three-axis measurement. It was reconfigured by modifying the attachment position of the octagonal ring load cells' strain gauge and the Wheatstone bridge of each axis, and a system was set up to allow the monitoring of data measured through the monitor. The configured device calculated a strain rate by an experiment, and this rate was compared with the theoretical strain rate to find a correction value. The correction value was entered into a formula, deriving a modified formula. The modified formula was entered into the device, which completed the large-scale dynamometer.

모재/중간층/박막의 H/E ratio 구배에 따른 Cr계 경질 박막의 기계적 특성에 관한 연구

  • 김회근;송면규;이상율
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.135-135
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    • 2018
  • 천이금속 질화물 코팅은 우수한 기계적 특성들로 인해 공구 코팅으로 많이 사용 되어왔다. 그 중에서도 특히 Cr계 경질 코팅은 높은 경도와 낮은 표면조도, 우수한 마찰특성 등 뛰어난 기계적 특성을 나타내므로 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구산업의 발전으로 인해 공구가 더욱 가혹한 환경에서 사용됨에 따라, 공구의 수명을 향상시키고 보호하기 위해 코팅의 높은 밀착력이 요구되고 있으며, 모재와 코팅 사이에 중간층을 합성함으로써 공구의 밀착력을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이전 연구에서 모재/중간층/코팅간의 경도와 탄성계수 비율(H/E ratio)의 구배가 코팅의 밀착력에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로, WC 모재와 Cr계 코팅의 중간값의 H/E ratio를 갖는 중간층의 합성을 통해 코팅의 밀착력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 코팅의 밀착력을 향상시키기 위해 다양한 중간층을 증착한 CrZrN, CrAlN 코팅을 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장비를 이용하여 합성하였다. 모재로는 디스크 형상의 WC-6wt.%Co 시편을 사용하였고 Cr, Zr, Si, Al single 타겟을 이용하여 Cr, CrN, CrZrN, CrZrSiN 등의 중간층이 증착된 코팅을 합성했다. 코팅의 합금상, 경도 및 탄성계수, 미세조직 및 조성, 표면 조도을 확인하기 위해 X-ray diffractometer (XRD), Fischer scope, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy를 사용하였고, 코팅의 밀착 특성을 분석하기 위해 scratch tester와 optical microscopy (OM)를 이용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrZrN 및 CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(33.4-35.8 GPa)와 탄성계수(384.1-391.4 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였다. CrZrN 코팅의 경우 CrN 합금상 중간층을 갖을 때 가장 낮은 값을 보였으며, CrAlN 코팅의 경우 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착하였을때 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착하였을 때(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 코팅의 밀착력의 경우도 마찰계수와 비슷한 경향을 보였다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 SiNx 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

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계층 분석적 의사결정과 암반 공학 시스템에 의한 저심도 암반터널에서의 암반거동 유형 정량화 방법론 (Methodology to Quantify Rock Behavior in Shallow Rock Tunnels by Analytic Hierarchy Process and Rock Engineering Systems)

  • 유영일;김만광;송재준
    • 터널과지하공간
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    • 제18권6호
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    • pp.465-479
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    • 2008
  • 저심도 터널 굴착시 예상되는 암반 거동을 정량적으로 파악하기 위해 계층 분석적 의사결정 방법과 암반 공학 시스템 방법을 적용하여 암반 거동 지수를 산정하였다. 복잡하고 조직화되지 않은 암반 거동을 효과적으로 결정하기 위해 쌍대 비교 매트릭스를 이용하는 계층 분석적 의사결정 방법과 상호 영향 매트릭스를 이용하는 암반 공학 시스템 방법을 적용하였고, 전문가 의견의 불확실성을 극복하고자 퍼지 델파이 방법을 적용하였다. 저심도 암반 터널 굴착 시 예상되는 암반 거동 유형으로 소성 변형, 낙반과 낙석을 제시하였다. 각각의 암반 거동 유형을 결정하기 위해 일축압축강도, 암질 지수와 절리 조건을 포함하는 암반 내생적 매개변수, 응력, 지하수와 지진 조건을 포함하는 암반 외생적 매개변수와 굴착 매개변수를 고하였다. 이를 서울 지하철 O호선 O공구 설계에 적용하여 예상되는 암반 거동 유형을 정량적인 암반 거동 지수로 제시하였다.

초고속 복합재료 공기정압 주축의 설계 (Design of High Speed Composite Air Spindle System)

  • 장승환;이대길;한흥삼
    • Composites Research
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    • 제14권1호
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    • pp.47-56
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    • 2001
  • 공기정압 주축 시스템의 동적 안정성을 향상시키기 위해 섬유강화 복합재료 주축 자성 분말이 함침된 에폭시 복합재료 회전자 및 알루미늄 재질의 공구 연결부로 구성된 주축 시스템을 설계 및 제작하였다. 복합재료 공기정압 주축 시스템의 최적 설계를 위해 구조의 공진 주파수와 변형량 등을 고려하여 복합재료 주축의 적층 각도와 두께를 결정하였다 해석결과 설계된 복합재료 주축 시스템은 기존의 금속 주축 시스템에 비해 36% 더 높은 공진 주파수를 가지는 것을 알 수 있었다. 계산 및 실험 결과를 통해서 섬유강화 복합재료 주축과 자성 분말이 함침된 에폭시 복합재료 회전자로 구성된 복합재료 주축-회전자 시스템은 높은 비 강성으로 인해 기존 주축 시스템의 동적특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

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볼엔드밀에 의한 경사면 가공시 절삭력 및 가공 오차에 관한 연구 (A Study on the Cutting Force and Machining Error on the Inclined Plane in Ball-end Milling)

  • 두승;홍주원;서남섭
    • 한국정밀공학회지
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    • 제18권7호
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    • pp.112-119
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    • 2001
  • In modern manufacturing, many products that have geometrically complicated features, including three-dimensional sculptured surfaces, are being designed and produced to meet various sophisticated functional specifications. The cutting force is required not only for the design of machine and cutting tools, but also for the determination of the cutting conditions for the various machining operations. The ball-end mill is deflected by the cutting force and, the tool deflection is one of the main reasons of the machining errors on a free-form surface. Hence, The cutting force generated in the ball-end milling is the most important property of the machining. The purpose of this study is to find the characteristics of the cutting force in inclined plane and the resultant machining errors in the ball-end milling process. Although the depth of cut is constant in the inclined plane, the cutting force area varies due to the hemisphere of the ball-end mill.

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평 엔드밀을 이용한 평면가공에서의 가공면 형성기구 (Plane Surface Generation with a Flat End Mill)

  • 류시형;김민태;최덕기;주종남
    • 한국정밀공학회지
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    • 제16권2호통권95호
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    • pp.234-243
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    • 1999
  • Using the geometric and the vector methods, three dimensional surface texture and roughness models in flat end milling are developed. In these models, rear cutting effect on surface generation is considered along with tool run-out and tool setting error including tool tilting and eccentricity between tool center and spindle rotational center. Rear cutting is the secondary cutting of the already machined surface by the trailing cutting edge. The effects of tool geometry and tool deflection on surface roughness are also considered. For representing the surface texture more practically, three dimentional surface topography parameters such as RMS deviaiton, skewness and kurtosis are introduced and used in expressing the surface texture characteristics. Under various cutting conditions, it is confirmed that the developed models predict the real surface profile precisely. These models could contribute to the cutter design and cutting condition selection for the reduction of machining and manual finishing time.

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곡면의 볼 엔드밀 가공에서 가공오차 특성에 관한 연구 (A Study on the Machining Error Characteristics in Ball-End Milling of Surface)

  • 심기중;유종선;유기현;정진용
    • 한국기계가공학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.7-14
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    • 2004
  • Machining error is defined the normal distance between designed surface and actual tool path with tool deflection. This is inevitably caused by the tool deflection, tool wear, thermal effect and machine tool errors and so on. Among these factors, tool deflection is usually known as the most significant factor of machining error. Tool deflection problem is analyzed using Instantaneous horizontal cutting forces. The high quality and precision of machining products are required in finishing. In order to achieve these purposes, it is necessary work that decrease the machining error. This paper presents a study on the machining error caused by the tool deflection in ball end milling of 2 dimensional surface. Tool deflection model and simple machining error prediction model are described. This model is checked the validity with machining experiments of 2 dimensional surface. These results may be used to decrease machining error and tool path decision.

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측벽 엔드밀 가공에서 형상 정밀도를 고려한 최적 절삭 조건 (Optimal Cutting Condition in Side Wall Milling Considering Form Accuracy)

  • 류시형;최덕기;주종남
    • 한국정밀공학회지
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    • 제20권10호
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    • pp.31-40
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    • 2003
  • In this paper, optimal cutting condition to minimize the form error in side wall machining with a flat end mill is studied. Cutting forces and tool deflection are calculated considering surface shape generated by the previous cutting such as roughing. Using the form error prediction method from tool deflection, optimal cutting condition considering form accuracy is investigated. Also, the effects of tool teeth number, tool geometry and cutting conditions on form error are analyzed. The characteristics and the difference of generated surface shape in up and down milling are discussed and over-cut free condition in up milling is presented. Form error reduction method through successive up and down milling is also suggested. The effectiveness and usefulness of the presented method are verified from a series of cutting experiments under various cutting conditions. It is confirmed that form error prediction from tool deflection in side wall machining can be used in optimal cutting condition selection and real time surface error simulation for CAD/CAM systems. This study also contributes to cutting process optimization for the improvement of form accuracy especially in precision die and mold manufacturing.