일반기술

공구변형을 위한 볼엔드밀의 절삭력과 가공오차 예측

산업현장에서 정삭가공용으로 많이 쓰이는 볼엔드밀 (ball-end mill)은 다양한 소비자들의 생산품에 대한 미적욕구의 증대와 자유곡면을 포함한 금형의 증가와 더불어 최근들어 주목을 받기 시작한 공구이다. 하지만 볼엔드밀링 공정은 공구끝단(tool tip) 부분이 반구형이고, 대부분의 절삭이 이 영역에서 이루어지므로 절삭기구가 매우 복잡하고, 이에 따른 절삭력 해석이 쉽질않아 현재까지 대부분의 연구는 절삭기하가 비교적 간단한 평엔드밀(flat end mill) 이나 정면밀링커터(face milling cutter) 에 주로 한정되어 왔다. 실제 볼엔드밀 절삭 공정에서는 경로간격으로 인한 커스프(cusp)가 반드시 존재하게 되고 이는 볼엔드밀의 공구끝단 부분에서의 절삭날로 주로 제거 되는데, 이 부분에서는 절삭속도가 극히 낮아 절삭성이 매우 나쁘므로, 커스프를 고려한 절삭력 해석은 꼭 필요하다. 또한 볼엔드밀은 공작물의 정삭가공용 공구이므로 후가공 시간의 감소를 통한 전체 가공시간의 최소화를 위해 가공후 공작물의 가공오차 예측은 매우 중요하다. 본 연구에서는 형상모델러로 Z-map 방법을 사용하여 복잡한 형상기하를 가지는 공구의 접촉영역을 간단히 계산하였고, 이를 기초로 하여 공구변형을 고려한 절삭력 예측모듈과 이로 인한 공작물의 가공오차를 예측하는 모듈을 같이 개발하였다.