2002년도 한 해 동안 생산 및 설계공학 관련 분야를 중심으로, 소성가공, 절삭가공, 금형 및 사출성형, 용접 및 특수가공, 생산자동화 및 관리, CAD/CAM, 기계요소 및 기구설계, 공작기계 및 기계시스템설계, 지적설계 및 최적설계, 윤활 및 마멸, 생체공학, MEMS 등으로 분류하여 각 분야에서 그 동안 발전 개발하여 게재된 연구 및 실험 논문들을 중심으로 이들 분야에 대한 관련 동향등을 정리하면 다음과 같다.
The in-process detection of drill wear and breakage is one of the most importnat technical problems in unmaned machining system. In this paper, the monitoring system is developed to monitor abnormal drilling states such as drill breakage, drill wear and unstable cutting using motor current. Drill breakage is detected by level monitoring. Tool wear is classified by fuzzy pattern recognition. The key feature for classification of tool wear is the estimated flank wear which is calculated by the proposed flank wear model. The characteristic of the model is not sensitive to the variation of cutting conditions but is sensitive to drill wear state. Unstable cutting states due to the unsmooth chip disposal and the overload are monitored by the variance/mean ratio of spindle motor current. Variance/mean ratio also includes the information about the prediction of drill wear and drill breakage. The evaluation experiments have shown that the developed system works very well.
The tool condition monitoring is one of the most important aspects to improve productivity and quality of workpiece. In this study, the wear of ceramic tool (A1$_{2}$0$_{3}$-TiC Series) cutting the hardened die material(SKD11) was investigated. Flank wear was more dominant than crater wear. Therefore the modeling of cutting force related to flank wear has been performed. The cutting force model was construct- ed by an assumption that the stress distribution on the tool face is affected by tool wear. The relationship between characteristics as cutting force and tool wear can be suggested by machining parameters depending on cutting conditions. Experiments were performed under the various cutting conditions to ensure the validity of force models. The theoretical predictions on the flank wear are approximately in good agreement with experimental results.
The Titanium has many superior characteristics which are specific strength, heat resistance, corrosion resistance, organism compatibility, non-magnetic and etc. and their quantity are abundant. this study performed turning operation of Ti-6Al-4V alloy using the TiAlN Coated Tool which treated Physical Vapor Deposition. Experimental works are also executed to measure cutting force, tool wear, chip figuration and surface roughness for different cutting conditions. As a result of study. Cutting depth influences on the cutting force much more than the feed rate and the value of the cutting force is the most stable at the depth of 1.0mm. And tool wear was serious at over 100m/min of cutting speed and cutting condition was excellent at 1.0mm of cutting depth.
소경드릴가공은 많은 기계가가공중에서도 가장 곤란한 가공의 하나이다.그것은 가공구멍단면 이하의 공간속에서 공구강성이나 칩처리들이 고려되어야 한다는 엄격한 제한이 소경이란 형태에서 한층 어려워지기 때문이다.소경의 구멍가공은 최근 전자제품,우주항공기 부품,소형정밀부품, 섬유산업의 광섬유관련품 등에 까지 수요가 증가함에 따라 레이져가공,전자빔가공,전해가공과 같은 전기물리적가공법이 많이 사용되고 있지만 생산성 및 가공정밀도의 관점에서 만족스러운 결과를 얻을 수 없는 실정이다, 이에반해 기계가공인 소경드릴가공은 공구강성저하로 인해 쉽게 파손된다는 점은 있지만 가공정도가 양호하고 종횡비가 높은 가공이 가능하여 실용화가 가장 좋은 분야라고 할수 있다. 이로 인해 최근에는 여기에 관한 많은 연구가 지행되고 있다. 또한 기계가공의 자동화가 진전됨에 따라서 단일공국의 대표적 공구인 바이트의 결함을 검출하는것 못지않게 드릴의 마멸이나 절손의 검출 또는 예측이 중요한 문제로 부각됨에 따라 절삭저항의 이용이 증가할 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 ADI에 포함된 Si량이 드릴가공시 ADI의 피삭성에 미치는 영향을 절삭조건을 변화시켜 고찰함과 동시에 공구수명에 대하여 고찰하였다.
In this study, Cu ferrite was machined with cermet tool to clarify the machinability. The main conclusions obtained were as follows. The tool wear becomes the smallest at the cutting speed of 90m/min with the depth of cut of 0.2mm. The surface roughness becomes larger with increasing the cutting speed and the chamfer angle. The tool with the chamfer angle of $15{\circ}$ shows the best performance. The surface roughness increases almost proportionally with the increase of the chip size. The tool wear decreases with increasing feed in the depth of cut not more than 0.2mm.
In this study, presintered and full sintered low purity alumina ceramics were machined with various tools to clarify the effect of cutting fluid in machinability. The main conclusions obtained were as follows. When the presintered ceramics were wet machined with sintered diamond tool, the tool wear becomes extremely large, and higher cutting speed can be used than in the case of full sintered ceramics. The productivity of wet cutting with the sintered diamond tool is much higher than that of dry cutting. In the case of the CBN and ceramic tools, the tool wear were smaller at wet cutting than at dry cutting, especially exhibiting considerably larger grooved tool wear in wet cutting with ceramic tool.
Recently high speed machining is being studied actively to reduce machining time and to improve machining precision. To perform efficient high speed machining, evaluation of high speed machinability must be studied preferentially and it can be identified by investigation of cutting force, tool wear and surface roughness. In this study. the cutting force and tool wear and surface roughness are investigated in case of various cutting conditions for hardened die steel.
Ceramic tool has to equip with not only high toughness and strength but also low thermal expansion and good thermal conductivity which leads to the high thermal shock resistance. These characteristics make it have longer tool life under thermal stress condition. In this study, commercial Si$_3$N$_4$ceramic cutting tool and home-made SiC based ceramic cutting tools which have different sintering time and chemical composition are tested under various cutting speed and the feed rate increase, the cutting force and the flank wear growth ratio increase, too. The performance of home-made SiC based ceramic cutting tool shows the possibility to be a new ceramic tool.
본 연구에서는 공구의 형상과 절삭조건에 따른 공구의 결손형태를 예측하기 위하여 현재 가장 널리 쓰이고 있는 인볼류우트커터의 결손형태를 절삭날의 응력분포 값으로 예측하고 실험에 의하여 검증함과 동시에 기어 절삭실험을 통한 공구 결손의 성장거동을 고찰하였으며, 또한 마멸과 결손이 발생함에 따른 절삭력의 변화와 평형을 관찰하여 상호관련성을 비교함으로써 인볼류우트 기어커터의 초기 결손을 해석적으로 예측하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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