3D시스템즈 20200123

홈 > 기계·FA > 뉴스&프로덕트



플루크네트웍스
매거진
잡지이미지
잡지이미지
잡지이미지
잡지이미지
잡지이미지
  • 구독신청
  • 광고안내

element 20191202

[기술특집] 엔드밀 공구 자세가 절삭 과정에 미치는 영향

입력 : 2020.07.13 14:06

글자크게보기 글자작게 댓글달기 좋아요 즐겨찾기

페이스북 트위터 카카오스토리 블로그

[헬로티]


마츠무라 타카시(松村 隆) 도쿄전기대학


1. 서론


최근 금형 재료의 고강도화에 따라 초경합금과 그 외의 경질 금속 재료의 이용이 높아지고 있다. 한편 공작기계의 다축화와 함께, 공구 간섭을 고려해 공구 자세의 제어가 가능해지고 있다. 


현재 이와 같은 공구 자세는 CAM을 통해 기하학적으로 주어지고 있는데, 공구 마모의 관점에서 논의되고 있지 않다.


이 글에서는 금형가공의 엔드밀 절삭을 대상으로, 공구 자세가 절삭 과정에 미치는 영향에 대해 논의한다. 공구 자세를 고려한 절삭 모델에 대해서는 볼 엔드밀의 절삭력을 해석한 연구와 Z-map을 이용한 연구가 있다. 여기서는 공구 경사를 가진 절삭 모델을 나타내고, 공구 마모에 대한 공구 경사의 효과를 나타냈다.


2. 공구 경사가 공구 마모에 미치는 영향


그림 1에 나타냈듯이 볼 엔드밀을 이송 방향으로 경사시킨 자세에서의 절삭 과정에 대해 그림 2의 좌표계에서 절삭 두께를 해석한다. 그림 2 (a)와 같이 전체 좌표계 X-Y-Z에 대해 X-Z 평면에서 각도 ø로 기울어진 좌표계 X*-Y*-Z*를 정의, 절삭날 상의 점 P의 좌표를 식 (1)로 변환한다.





단, p, f. t는 볼 엔드밀의 노즈 반경, 이송, 시간이다. 그림 2 (b)는 Z*축 방향에서 본 절삭날의 궤적을 나타낸 것인데, 절삭날과 함께 각속도 ω로 회전하는 좌표계 X’-Y’-Z’에서 점 P는 식 (2)로 나타낼 수 있다.



ϒ은 바닥날을 기준으로 한 절삭날의 지연각이다. 절삭 두께는 그림 2 (c)에 나타냈듯이 선행하는 절삭날의 점 Q와 점 P로 주어진다. 전체 좌표계 X-Y-Z에서 절삭날의 지연각도가 dδij만큼 선행하는 절삭날의 반경 RQ, 높이 hQ의 점 Q의 좌표 (xQ, yQ, zQ)는 식 (3)으로 주어진다.



단, △t는 식 (5)에 의해 결정되는 파라미터이다. 그리고 점 Q는 X’-Y’-Z’ 좌표계에서는 식 (4)로 주어진다.



점 Q는 그림 2 (c)와 같이 O’P 상에 존재하는 것을 고려, t+△t-dδij/ω에서 식 (5)를 만족시키도록 결정된다.



이 때 절삭 두께 t1은 식 (6)으로 얻을 수 있으며, 절삭 영역은 t1〉0일 때에 절삭, 그렇지 않은 경우가 비절삭이 된다.



그림 3은 직경 0.4mm의 2날 볼 엔드밀로, 회전수 20,000min-1, 절입 0.02mm, 이송 0.48mm/min으로 홈가공을 한 경우의 절삭날 1회전 중의 절삭 영역이다. 



동 그림 (a)와 같이 경사각이 0°에서는 공구는 항상 재료와 접촉한다. 한편 공구를 45° 경사시키면, 동 그림 (b)와 같이 2개의 절삭날이 재료와 접촉하지 않는 공전 시간이 생기고 실제 절삭 시간이 감소한다.



그림 4는 공구의 경사각에 대한 1개 절삭날의 실제 절삭 시간을 나타낸 것으로, 경사각의 증가와 함께 감소한다. 즉, 실제 절삭 시간이 감소해 공전 시간이 증가함으로써 절삭 온도의 상승이 억제된다. 공구 마모는 절삭 온도와 상관이 있기 때문에 공구를 경사시킴으로써 공구 수명의 개선에 효과를 기대할 수 있다. 


3. 초경합금의 절삭



그림 5는 2날의 cBN 볼 엔드밀에 의해 회전수 20,000min-1, 절입 0.02mm, 이송 0.48mm/min로 초경합금에 홈을 가공했을 때의 공구 마모이다. 동 그림 (a)는 공구를 경사시키지 않는 경우로, 공구 끝단부에 과대한 마모를 관찰할 수 있다. 


한편 동 그림 (b)는 이송 방향으로 45° 경사시킨 경우의 공구 마모를 나타낸 것인데, 절삭날 능선에 약간의 마모가 관찰되는 정도로, 공구의 경사가 마모 억제에 효과적인 것을 확인할 수 있다. 



그림 6은 직경 0.4mm의 cBN 볼 엔드밀로 초경합금에 미세 홈을 가공한 사례이다. 홈 깊이는 20μm, 절삭 거리는 72mm이며, 공구 마모의 영향도 없어 균일한 홈 깊이가 얻어졌다.


4. 맺음말


경사된 볼 엔드밀의 절삭 모델을 나타내고, 공구의 경사가 절삭 과정에 미치는 영향을 논의했다. 절삭에서는 공구 1회전 중에 절삭날이 재료와 접촉하지 않는 공전 시간이 있다. 


경사각에 따라 실제 절삭 시간이 감소하고 공전 시간이 증가함으로써 절삭 온도의 상승이 억제되어 공구 수명이 개선된다.

/서재창 기자(prmoed@hellot.net)

이 기사는 의 요약글입니다. <기사 상세내용보기>를 클릭하시면 전체 기사를 보실 수 있습니다.

기사 상세내용보기

어드밴텍 2019.11.25
디지키 2020.08
이전글
동국제강, 컬러강판 투자 확대… 초격차 전략 강화
다음글
[기술특집] AE 센서를 이용한 머시닝센터 예방 보전 기술에 관한 품질공학적 접근
FLIR
성안당_내인생의갑
주요 광고주 / 추천기업

(주)코닥트 케이블케리어

F&B Soultion co. 엔코더

(주)동화기업 오일쿨러/유압부품

트윈컴퍼니 Bolting최적솔루션

바움뉴텍 하모닉감속기

세원정밀전자 오토스위치

삼원액트(주) FA제어반배선기기

신한전자기기 크레인안전장치

티아이씨(주) 볼스크류

(주)이디에스 감속기

(주)맵스코 볼 스크류 / LM가이드

KEM 공작기계관련부품

토마스케이블 케이블

SPK한국스테어펌프 펌프

효성훼바 모터콘트롤러

나라삼양감속기 감속기

케이씨티앤에스 소재부품

마이클앤솔루션 튜브넘버링기

엔아이피 머신비전

플루크네트웍스 테스터기

엘리먼트14 전자부품

SEC e-beam

에스디상사 공구

FAMAX 공장자동화

지브라 자동인식 산업

더블유케이티 절연제품

성안당 기술서적

댓글쓰기

0/500

등록
전체 댓글수 0

최신순 | 인기순

    댓글이 없습니다.