절삭가공에서 공구의 마멸은 생산의 최적화에 영향을 주는 가장 중요한 요소중의 하나라고할 수 있다. 따라서 생산시스템이 자동화되고 유연성 및 생산성이 증대되면서, 공구의 수명이 끝났을 때의 공구교환을 위한 최적 의사 결정전략(Decision making stratagy)은 그 중요성이 점차 커지고 있다. 한편, 공구는 마멸의 진행에 따라 그 수명을 예측하여 교환해 주는 것이 바람직하다. 그러나 공구의 마멸은 여러가지 요인들의 복합적 작용에의해 발생하는 현상 이므로 그것을 정확히 예측한다는 것은 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 절삭력을 이용하여 공구의 여유면마멸 (Flank wear)과 경사면마멸을 감지하고자 한다 먼저 절삭력을 정적인 성분(Static component)과 동적인 성분(Dynamic component)로 구분하여 공구의 마멸을 감지하는데 이용하였다. 절삭력의 정적인 성분은 절삭조건의 변화에 대해 정규 화된(Normalized) 절삭력으로 모델링하여 공구의 여유면 마멸을 감지 하였다. 또한 공구의 경사면마멸이 발생한 경우에는 절삭력의 동적인 성분이 크게 변화함을 알 수 있었다.
초경합금재 (cemented carbides)는 WC(텅스텐 카바이드, 탄화텅스텐)과 Co(코발트)를 주성분으로 한 복합재료로서 저온경도와 고온경도가 뛰어 나며, 압축강도와 강성이 높은 것 등, 제반 물리적 성질이 안정되어 있다 이와 같은 우수한 특징을 이용하여, 초경합금재는 다양한 분야에 이용되고 있는데, 크게 나누어 절삭 공구용으로 뿐만 아니라 IT 관련, 환경 관련 산업용, 광산용 공구, 건설 공구, 철강의 압연 롤러 등의 내마멸, 내충격용 재료에도 많이 사용된다. 이들 가운데, 내마멸, 내충격용으로 사용되는 것은 절삭 공구용 초경합금재에 비해 결합제인 코발트를 많이 함유하며 경질 성분의 텅스텐 카바이드의 입자 지름도 거칠고 크다.(중략)
본 연구에서는 니켈의 가공시 나타나는 공구의 마멸에 대한 정량화 및 절삭변 수와의 연관성에 대한 연구는 그 자체가 마멸에 대한 데이터 베이스 측면에서 중요하 고, 이러한 접근방법으로는 연구가 거의 이루어지지 않았다는 측면에서도 큰 의미를 갖는다. 본 연구는 특히 경도가 큰 공구인 CBN, 소결 다이아몬드(poly crystal dia- mond 이하 PCD), 단결정 다이아몬드(single crystal diamond 이하 SCD)공구를 사용하 여 니켈의 절삭에서 나타나는 공구의 마멸에 대한 분석을 선행한 후 수집한 정보로부 터 절삭속도, 이송, 절삭깊이 및 공구의 nose반경이 공구의 마멸 및 표면의 성상(su- rface quality)에 미치는 영향에 대하여 고찰하였고 절삭조건의 변화에 따라 마멸에 대한 예상 곡선을 구하였다.
마찰학적인 관점에서 피복초경공구의 피복층이 공구마멸에 미치는 영향을 조사하기 위하여 공구표면의 피복층을 선택적으로 제거한 후 마멸시험, 급속정지 실험 및 절삭력 측정 실험을 수행하였다. 실험 결과 피복층은 공구와 피삭재 사이의 점착성을 낮추어 점착마멸을 억제시키는 것으로 나타났으며, 마찰저항을 감소시켜 절삭력을 낮추는 것으로 관찰되었다. 또한 경사면상의 피복층이 플랭크 마멸의 성장을 저지하는 효과가 있는 것으로 나타났으며, 피삭재가 탄소강인 경우 경계마멸까지 고려할 때 다중피복공구가 가장 바람직한 것으로 관찰되었다.
Super Duralumin (A2024 - T3)은 가볍고 내식성이 양호할 뿐만 아니라, 석출물($CuAl_2$, $Mg_2$Si)에 의한 시효 경화로 인하여 고강도의 성질을 가지고 있으므로 구조용재, 반공기 및 운반기에 널리 사용되고 있지만, 절삭가공에서 많은 문제점을 내포하고 있다. 따라서 이러한 문제점에 대한 절삭성 향상이 절실히 요구되고 있는 설정이다. 일반적으로 피삭성을 검토하는 경우 철강재료는 공구마멸에 중점을 두지만, Al합금에 있어서는 공구마멸보다는 가공면의 양부를 중요시한다. 이것은 Al이 연질재이므로 절삭시 표면층에 유동이 생겨 양호한 절삭가공면을 얻기 어렵기 때문이다.(중략)
본 연구에서는 수직 밀링에서 탄소섬유 에폭시 복합재료를 절삭할 경우 절삭 조건에 따른 공구마멸 형태를 조사하였으며, 여유면 마멸량을 측정하여 Taylor 지수를 구하였다. 또한 절삭조건 및 측정 방향에 따른 표면거칠기를 조사하여 탄소섬유 에 폭시 복합재료의 가공특성을 조사하였다.
본 연구에서는 단순절삭의 특성과 관련된 신호처리 방법을 검토하고, 선삭의 경우와 달리 제기되는 문제점중의 하나인 센서의 부착위치를 예비실험을 통하여 결정 하며, 공구마멸의 진전에 따른 AE신호의 특성변화를 조사하여 공구마멸 자동감지의 기 초가 되는 공구마멸의 점진적 증가에 따른 AE신호의 특성변화를 관찰하고자 한다. 특히 절삭조건 즉 이송량, 절석깊이, 절삭속도, 그리고 정착된 인서트의 수가 AE신호 의 특성에 미치는 영향을 각각 조사하여 절삭조건의 변화에 따른 AE신호의 변화경향을 살펴보고자 한다.
본 연구에서는 공구현미경을 이용하여 간판하게 공구수명을 구할 수 있는 방법을 제시하기 위한 전 단계로서 공구의 마멸거동에 대하여 연구하였다. 공구의 마멸은 매우 복잡한 현상이며 대부분의 경우 주로 마멸의 누증이 공구를 파손에 이르 게 한다. 마멸의 형태중 마멸(abrasion wear)과 점착에 의하여 발생되는 측면마멸이 가공물의 표면조도, 정밀도 및 절삭동력에 미치는 영향과 측정상의 경의 때문에 공구 수명을 지배하는 주마멸인자로 취급되고 있다. 따라서 절삭시간에 대한 공구의 측면 마멸 거동을 분석하여 초경공구의 측면마멸유선의 직선모델을 구하고, 측면마멸유선의 일반모델을 확립하였다.
The development of flexible automation in the manufacturing industry is concerned with production activities performed by unmanned machining system A major topic relevant to metal-cutting operations is monitoring toll wear, which affects process efficiency and product quality, and implementing automatic toll replacements. In this paper, the measurement of the cutting force components has been found to provide a method for an in-process detection of tool wear. The static com-ponents of cutting force have been used to detect flank wear. To eliminate the influence of variations in cutting conditions, tools, and workpiece materials, the force modeling is performed for various cutting conditions. The normalized force dis-parities are defined in this paper, and the relationships between normalized disparity and flank were are established. Final-ly, artificial neural network is used to learn these relationships and detect tool wear. According to proposed method, the static force components could provide the effective means to detect flank wear for varying cutting conditions in turning operation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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