• 한국정밀공학회지
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• 제15권8호
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• pp.46-59
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• 1998

This paper presents shape design, surface construction, and cutting path generation for the surface of marine ship propeller blades. A propeller blade should be designed to satisfy performance constraints that include operational speed which impacts rotations per minutes, stresses related to deliverable horst power, and the major length of the marine ship which impacts the blade size and shape characteristics. Primary decision variables that affect efficiency in the design of a marine ship propeller blade are the blade diameter and the expanded area ratio. The blade design resulting from these performance constraints typically consists of sculptured surfaces requiring four or five axis contoured machining. In this approach a standard blade geometry description consisting of blade sections with offset nominal points recorded in an offset table is used. From this table the composite Bezier surface geometry of the blade is created. The control vertices of the Hazier surface patches are determined using a chord length fitting procedure from tile offset table data. Cutter contact points and path intervals are calculated to minimize travel distance and production time while maintaining a cusp height within tolerance limits. Long path intervals typically generate short tool paths at the expense of increased however cusp height. Likewise, a minimal tool path results in a shorter production time. Cutting errors including gouging and under-cut, which are common errors in machining sculptured surfaces, are also identified for both convex and concave surfaces. Propeller blade geometry is conducive to gouging. The result is a minimal error free cutting path for machining propeller blades for marine ships.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.251-254
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• 2000

In this paper, we developed an automated program for the modeling and manufacturing of three-dimensional roller gear cams. A computer program employing the theory of gearing and coordinate transformation is developed for synthesizing and animating cam mechanisms. A method using wire frame modeling and shading by triangular element is presented, and effectively used for modeling of example with reduced computation time. Then a module for generation NC program for a five-axis CMC machine to manufacture roller gear cam is established.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제9권1호
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• pp.34-38
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• 2008

The surface texture of a product is generally produced by etching or sandblasting. However, these techniques have problems related to repeatability and environmental pollution. Since current milling machines can produce small parts at the micrometer or nanometer level, the resolution of milling exceeds the manufactured dimensions of the surface texture produced by etching or sand-blasting. A method for generating surface texture by milling is proposed and demonstrated. The proposed method was demonstrated by actual milling using a three- or five-axis control machine, and the machined surface texture was measured with an interferometer to allow comparison with the designed shape. The measurement results demonstrate that the proposed method can generate a wide-area surface texture with good machining repeatability.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권1호
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• pp.97-103
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• 2013

본 연구는 원추대 가공과 등가인 동시 5 축 구동을 통한 볼바 측정용 경로 생성 기법을 소개하며 시스템 구조 형태(Structural configuration)에 관계없이 모든 5 축 공작기계에 대해 적용 가능한 일반화된 방법을 제시한다. 5 축 공작기계 시스템 정보와 원추형 정보, 그리고 볼바 측정 정보 등을 입력 받아 NC 코드 생성, 다양한 오차 평가 시뮬레이션 및 측정 시험을 쉽게 수행할 수 있도록 원호 경로 생성에 필요한 수학적 기계 입력 모델을 제시한다. 또한 제시된 원추형 경로 모델을 토대로 5 축 동시 구동 시 회전축의 이송 범위를 수학적으로 검토하며 반꼭지각 및 기울기각의 크기 차이, 볼바 틸팅 허용각 및 워크피스 볼의 오프셋 위치 등 여러 가지 조건이 이송 범위에 미치는 영향에 대해 분석한다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권11호
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• pp.64-69
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• 2020

To determine the effective factors for microparticle blasting with precise sequence position control in the x-axis and y-axis directions, we conducted a statistical experimental analysis of blasted square shapes by considering five condition factors. The control input and output were operated simultaneously by rotation-linear motion conversion and fine particles were blasted onto the aluminum specimen by precise position control driving using multiple execution codes. The micro-driving device used for processing was capable of microparticle blasting and of controlling the system through contact with a limit sensor at high speed and a two-degree-of-freedom driving mechanism. Our experiments were conducted on 1,050 specimens of pure aluminum (containing <1% of other elements). The effects of several factors (e.g., particle and nozzle diameters, blasting pressure, and federate and blasting cycle numbers) on the surface roughness and blasted surface's depth were verified through a statistical experimental analysis by applying the dispersion analysis method. This statistical analysis revealed that the nozzle diameter, the blasting pressure, and the blasting cycle number were the dominant factors.

• 실천공학교육논문지
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• 제14권1호
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• pp.119-125
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• 2022

교육용으로 사용되는 피삭재(소재)는 SM20C, Al6061, 아크릴 등의 소재를 사용한다. SM20C 소재는 탄소강으로서 자격증 시험 및 기능경기대회에서 많이 사용되지만 산업현장에서도 많이 사용된다. Al6061 소재는 탄소강에 비하여 경도가 낮아지고 전성(연성)이 강한 소재이기에 공구의 구성인선이 많이 발생하는 소재라고 한다. 아크릴 소재를 이용하여 학생들에게 실습지도 하면 어느 부분에서 과다 절삭으로 인하여 진동이 발생하고 공구의 파손이 발생하는 소재이다. 이러한 과정에서 5축장비인 2NC헤드에게 가해지는 충격이 정밀도 제어에는 어느정도 영향을 줄 수 있는지 알아본다. 5축장비의 가장 취약한 부분은 AC축을 제어하는 헤드가 가장 약한 부분이라 할 수 있다. 이 부분의 정밀도 및 누적 공차가 발생할 경우 모든 제품의 정밀도가 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서 2NC헤드의 핵심적인 부분, 스핀들 하우징은 Al7075 T6(미국 알코아사) 소재를 사용하여 진행하였다. 이 소재에서 작용되는 진동 및 절삭 과정에서 힘을 극한조건에서 유한요소 해석으로 적용되는 값을 밝혀 내고자 해석을 진행하였다. 이러한 해석 데이터를 활용하여 학생들이 5축절삭 보다 5축가공기의 구조를 보고 이해하는데 도움이 되기를 기대한다.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권6호
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• pp.175-181
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• 2013

The primary element of machining automation is to maximize the utilization of machine tools, which determines the output and lead-time. In particular, 95% of raw materials for wing ribs are cut into chips and 0.6 ton of chips are generated every hour from each machine tool. In order to verify the chip recycling system that controls the chips from the machines in five-axis FMS line, a simulation of the virtual model is constructed using the QUEST simulation program. The optimum speed of the chip conveyor and its operating conditions that directly affect the efficiency of the FMS line are presented including the chip conveyor speed, the maximum capacity of the hopper, and the number of chip compressors.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권5호
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• pp.395-401
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• 2014

Development of five axis tool grinding machine and CAD/CAM systems increase tool design flexibility. In this research, investigated are cutting characteristics of ball-end mill with different helix angle. Special WC ball-end mills with $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ helix angles are designed and used in various cutting tests. Machining performance according to helix angle variation is evaluated from cutting forces, surface roughness, tool wear, produced chip shape, and vibration characteristics. The ball-end mill with $10^{\circ}$ helix angle shows the best cutting performance due to appropriate chip load distribution and smooth chip flow. This research can be used for cutting edge geometry optimization and novel design of ball-end mill.

• 실천공학교육논문지
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• 제13권2호
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• pp.327-332
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• 2021

교육용으로 사용되는 피삭재(소재)는 SM20C, Al6061, 아크릴 등의 소재를 사용한다. SM20C 소재는 탄소강으로서 자격증 시험 및 기능경기대회에서 많이 사용되지만 산업현장에서도 많이 사용된다. Al6061 소재는 탄소강에 비하여 경도가 낮아지고 전성(연성)이 강한 소재이기에 공구의 구성인선이 많이 발생하는 소재 라고 한다. 아크릴 소재를 이용하여 학생들에게 실습지도 하면 어느 부분에서 과다 절삭으로 인하여 진동이 발생하고 공구의 파손이 발생하는 소재이다. 이러한 과정에서 5축장비인 2NC헤드에게 가해지는 충격이 정밀도 제어에는 어느정도 영향을 줄 수 있는지 알아본다. 5축장비의 가장 취약한 부분은 AC축을 제어하는 헤드가 가장 약한 부분이라 할 수 있다. 이 부분의 정밀도 및 누적 공차가 발생할 경우 모든 제품의 정밀도가 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서 2NC헤드의 핵심적인 부분, 스핀들 하우징은 Al7075 T6(미국 알코아사) 소재를 사용하고 전체 바디는 FCD450 (구상흑연주철) 사용하여 진행하였다. 이 두가지 소재에서 작용되는 진동 및 절삭 과정에서 힘을 극한조건에서 유한요소 해석으로 적용되는 값을 밝혀 내고자 해석을 진행하였다. 이러한 해석 데이터를 활용하여 학생들이 5축절삭 보다 5축 가공기의 구조를 보고 이해하는데 도움이 되기를 기대한다.

• 실천공학교육논문지
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• 제15권1호
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• pp.119-126
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• 2023

오늘날 자동차의 연비 향상 과 동적 거동 향상을 위해서 자동차 부품의 경량화 및 간소화 시대가 형성되고 있다. 설계와 제작의 간소화를 위해 제품 형상을 다양한 부품의 일체화로 진행되고 있다. 예를 들어 3개의 제품을 1개의 제품화 시키기 위해서 아주 협소한 부분까지 제품 가공하는 일이 발생되고 있다. 기존의 부품의 경우 가공의 편의성을 위해 정밀 다이캐스팅 또는 주물 생산으로 가공 후 조립하는데 다중 조립체(multi-piece) 방식은 공정수가 많이 필요로 하며, 부품의 정밀도와 강도를 저하시키는 요인이 된다. 가공 공정을 단순화 시키고 부품의 강도를 확보하기 위해서 일체형으로 제작하는 것이 단점을 극복하는데 매우 유리하지만 깊고 좁은 포켓 부분을 가공 할 경우 장비 자체 스핀들로는 가공이 불가능하다. 문제점을 해결하고자 절삭가공에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 다축 복합가공 기술은 이러한 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 지금까지 하나의 공작기계로 여러 공정에 따른 유연한 절삭가공이 어려웠던 복합 형상에도 절삭가공이 가능하다는 등 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 고가의 장비로 인하여 제조경비 상승과 기계를 운영할 수 있는 기술자가 부족한 것이 현실이다. 5축 절삭 가공기에서는 깊고 협소한 구간의 제품을 생산할 때 공구의 간접으로 제품 생산에 사이클 타임이 늘어남은 물론 가공상에 문제점들이 많이 발생된다. 따라서 전용 공작기계 및 다축 복합가공기를 사용해야 한다. 그 대안으로 3축 머시닝센터에서 5축 이상의 다축 복합가공을 할 수 있는 특수 공구로서의 앵글 스핀들(angle spinde)이 사용될 수 있다. 앵글 스핀들 사용함으로 가공 진동 흡수, 낮은 열 발생과 작동 안정성, 우수한 치수 안정성, 강도 확보와 같은 분야에서 다양하고 지속적인 연구가 필요하다.