본 연구에서는 볼 엔드 밀 절삭실험을 통하지 않고 일반적인 선삭가공 등에서 쉽게 구할 수 있는 2차원 절삭 데이터를 이용하여 볼 엔드 밀의 기하학적 형상 및 절삭조건이 주어졌을 때 모든 볼 엔드 밀 가공에서의 절삭기구를 해석하고 절삭력 모델을 구하고자 한다. 이를 위하여 볼 엔드 밀의 기하학적 특성 및 절삭 조건 등을 분석하고, 미소절삭날터를 이용한 3차원 절삭해석방법을 적용하여 미소 절삭력을 구하고 이들의 합력으로서 절삭력을 계산한다.
An algorithm is developed to find optimal machining parameters for multiple machining environments. The cutting rate-tool life (R-T) characteristic curve presents the general loci of optima and is useful for the flexible machining operations planning. The R-T characteristic curve for the machining economics prob- lems with linear-logarithmic tool lofe model may be determined by applying sensitivity analysis to log-dual problems. Three cases of the change of machining environments are considered. An end milling example is constructed to illustrate the algorithm.
본 논문에서는 상용 CAD시스템을 이용하여 공구 및 인서트를 모델링하고, 절삭이론 및 유한요소법을 사용하여 인서트의 온도분포를 계산하였다. 절삭이론을 이용하여 절삭실험 없이 인서트 끝단의 온도를 계산하고, 이를 하중 조건으로 사용하여 공구의 온도분포를 얻을 수 있었다. 또한 공구 홀더 끝 부분의 여러 가지 온도 경계조건에 대하여, 공구 및 인서트의 온도분포가 계산되었다. 다양한 경계조건에 따른 인서트의 온도분포에 대한 지식은 공구설계 및 가공조건 설정시 유용하게 이용될 수 있으며 특히 어떠한 절삭실험 얼이 계산이 가능하므로 가공공정설계시 효과적으로 이용될 수 있다.
절삭가공의 목적은 소재의 불필요한 부분을 chip으로 제거하여 소요의 형상 치수인 새로운 표면을 만들어 내는 것이다. 실제 가공에서 소요되는 동력을 보면 대부분은 chip을 만들어 내는데 소비되기 때문에 chip의 특성은 절삭가공에 있어서 극히 중요한 인자가 되는 것이다. 본 연구에서는 많이 사용되고 있는 throw away 공구에서의 칩 브레이커의 성능을 향상시키기 위하여 실험을 통하여 기존에 사용되고 있는 공구들의 성능을 평가하고 문제점을 제시한다.
최근 많은 생산 시스템의 자동화에 있어서 기계의 상태 진단 및 감시는 설비의 중요도 및 특수성를 고려할때 매우 중요한 비중을 차지하게 되며, 생산 작업을 최적화할 수 있는적당한 제어기술의 필요성과 그에 대한 관심이 날로 증가 하고있는 실정이다. 특히 가공분야에서 많은 부분을 차지하고 있는 절삭가공작업은 기구의 구성이 복잡하고 불확정한 요인을 포함하고있으며 공구의 파손이나 채터진동에 의한 공작물의 정도의 변화가 급속히 발생하기 때문에 이를 위하여 인프로세서 감시가 절실히 요구되고 있다. 그러므로 비정상적인 절삭을 사전에 감지하여 대처함으로써 최적의 작업조 건하에서 안정된 절삭을 할 수 있고 공작기계의 유지, 보수에 경제적인 절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 절삭과정중에 발생하는 채터진도에 있어서 절삭 파라메타와 AE 신호와의 관계를 실험적으로 규명하며, AE를 이용한 절삭과정을 모니터링 할 수 있는 방법에 대하여 연구한다.
절삭공구의 발달사 및 최근 개발동향에 대하여 살펴보았다. 현재 기계공업에 관련된 생산공정중 많은 부분을 절삭가공이 담당하고 있으며, 절삭가공시 중요한 역할을 하는 절삭공구는 소량의 마 멸 또는 파손에 의하여 사용이 불가하여 교체된다는 것을 생각할 때, 절삭공구의 세계 시장규모 가 매우 클 것이라는 것에 쉽사리 짐작될 수 있다. 그 뿐만 아니라 채광공구, 금형다이와 공구, 내마멸재 등에도 절삭공구재가 응용된다는 것을 고려하면 그 수요는 엄청난 것이다. 그런데 이 분야에서 우리나라의 수준은 선진국과 비교할 때 크게 뒤떨어져 있으며 그 격차 또한 점점 더 벌어지고 있는 실정이다. 그러므로 앞에서 살펴본 바와 같이 오랜기간 축적되어온 그들의 기술 수준을 따라 잡기 위해서는 관련 기술에 대한 연구 및 기술축적에 대하여 업계 및 학계의 부단한 노력이 요구된다고 하겠다.
절삭공정의 자동화의 무인화를 달성하기 위해서는 경험을 가진 작업자의 역활이 컴퓨터에 의한 자동적인 감시 및 제어시스템으로 대체되어야 한다. 특히 공작기계에서 발생할 수 있는 자체의 고장이나 절삭과정중에 발생하는 이상상태를 실시간으로 검출하여 원인을 자동적으로 진달 할 수 있어야 한다. 절삭가공 공작기계의 이상상태 감시 및 진단의 현황을 살펴보면 주로 공구상태의 감시와 채터 감시가 연구의 대상 이 되고 있다. 공구상태의 감시는 공구의 마모와 파단을 검출하고 있다. 이 중에서 공구의 파단은 발생 즉시 실시간으로 감시되어야 한다. 밀링작업에서는 1회전 이내의 공구회전에 파단을 검출하고 기계를 정지시켜야 한다. 최근의 절삭가공에서는 절삭공구로 강력절삭을 위해 고경도 재료를 사용함에 따라 공구의 파단이 빈번하게 발생하고 있다. 정면밀링과 같은 단속절상에서는 절삭날이 큰 충격을 받으므로 더욱 파단에 대한 감시가 필요하다.
현대산업의 고도화 추세에 따라 반도체를 비롯한 의료 및 식품위생기기 산업분야에 사용되는 부품의 고정도가 요구되면서 기존에 공구와 가공물이 직접 접촉하면서 절삭하는 가공방법으로는 절삭력에 의한 변형과 마찰열 등으로 인하여 고정도 가공의 실현에 어려움이 생기게 되었다. 그리고 의료 및 식품기기에 사용될 부품의 내면을 기존의 기계적 가공방법으로 가공할 경우 공작물 표면에 미소한 가공흔적이 남게되어 표면의 요철부분에 칩(chip)등의 불순물이 잔재할 우려가 있으며, 또한 요철 부분에 미생물이 번식할 경우 청정도가 떨어져 산업위생상의 문제점이 발생하게된다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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