일반기술

공구경사각을 고려한 정면밀링의 절삭력 예측 모델 공작기계의 주축 설계, 절삭공구의 설계

공작기계의 이상상태 진단, 적응제어 등에 있어서 가장 기본적으로 예측되어야할 요소가 가공부하로 작용하는 절삭력이다. 또한 절삭력은 정밀가공에 기초가 되는 공구변형량과 채터 발생를 지배하는 주요 요소이므로 정밀한 절삭력 예측이 요구된다고 하겠다. 정면밀링은 다른 절삭공정에 비해 높은 금속제거율을 얻을 수 있으며 가공면도 우수하여 자동차, 항공우주, 조선 공업 등에서 널리 이용되는 가공 공정이다. 본 연구에서는 정면밀링의 절삭성능에 영향을 주는 가장 중요한 요소 가운데 하나인 공구경사각을 변화시킴에 따라 절삭력의 크기와 방향의 성분변화를 연구하였다. 선삭의 절삭력 예측에 사용되는 삼차원 절삭이론을 정면밀링 절삭기구에 확장 적용하여 공구경사각이 절삭력의 크기와 방향에 미치는 영향을 예측하고, 축방향 경사각과 반경방향 경사각을 변화시킨 특수 커터를 제작하고 실험을 수행하여 제시된 절삭력 예측 모델의 타당성을 검증하였다. 기존의 밀링 절삭력예측에 이용되어온 실험 의존적 성향이 짙은 비절삭저항 모델과 제시된 절삭력 모델을 비교하여 공구경사각에 따른 비절삭저항의 변화를 예측하였다. 또한 미변형 칩단면적과 주절삭력이 단순히 비례하지 않음을 삼차원 절삭모델을 적용하여 유도하였으며, 접선, 반경방향 절삭력과 기하학적인 절삭조건 만으로 축방향 적살력응 예측할 수 있음을 보였다. 이송율, 절삭속도, 절삭깊이에 따른 절삭력변화를 관찰함으로써 이들이 비절삭저항에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구 결과를 통해 정면밀링의 정밀한 절삭력 예측이 가능해 졌다.