System to predict burr formation
오타 켄타로 (太田謙太郞), 아오야마 히데키 (靑山英樹) 慶應義塾대학
사노 노리아키 (佐野記章) 일본유니시스엑셀루션즈
1. 서론
기계가공 제품에 발생하는 버를 자동적으로 제거하는 것은 어렵고 수작업으로 제거하는 것이 일반적이며 생산 효과 향상 을 방해하고 있다. 버의 제거를 자동화하기 위해 버의 발생상 태를 정량적으로 파악할 필요가 있다.
이번 연구는 버를 자동적으로 제거하기 위해 또는 발생하는 버를 허용값으로 억제하는 절삭조건을 도출하기 위해 엔드밀 가공에 있어 버가 어느 위치에 어떠한 치수로 발생하는가를 예 측하는 시스템의 개발을 목적으로 한다.
2. 버 발생 기구 모델
버의 예측 시스템을 구축하는 데 있어 버의 발생 기구 모델 을 검토했다.
2차원 절삭가공에서 발생하는 버는 절삭공구 절삭날의 피삭 재에 대한 진입 상황 및 피삭재에서의 이탈 상황에 따라 포아 송 버 또는 롤오버 버로 분류할 수 있다. 이 시스템에서는 엔드 밀 가공에서 발생하는 버를 2차원 절삭가공에서의 버 발생 모 델을 적용하여 예측하도록 했다.
(1) 2차원 절삭에서의 포아송 버 모델
절삭공구 절삭날이 피삭재에 진입할 때 공구 날끝을 반경 a 의 원주로 간주하고, 그 원주가 피삭재에 밀어 넣어졌을 때 날 끝 주변의 피삭재가 소성 변형하여 솟아올라 형성되는 버를 포 아송 버라고 한다.
포아송 버의 두께 w는 식(1)에서, 길이 l은 식(2)에서 구할 수
(2) 시스템 평가
개발한 기초 시스템의 유용성을 검증하기 위해 절삭시험을 실시, 디지털 마이크로스코프에 의해 측정된 버 치수와 시스템 에 의해 예측된 버 치수를 비교했다. 피삭재는 S45C를 이용했 다. 표 1은 절삭 실험에서의 절삭 조건을 나타내고 있다. 그림 1, 그림 2는 실험에서 발생한 상면 버의 치수 측정값과 이 시스 템으로 예측된 버의 치수값을 나타내고 있다.업컷의 경우 이 시스템으로 예측한 버 예측 치수값은 절삭실험에서 발생한 버 측정값의 편차 범위 내로 들어가 있어 제안수법·시스템의 유 용성을 확인할 수 있다.
한편 다운컷에서의 예측 치수값은 절삭실험에서 발생한 버 의 편차 범위를 넘는 경우가 보여져 개선이 요구된다. 엔드밀 절삭날을 분할하여 공구 절삭날과 피삭재의 기하관계를 엄밀 하게 2차원 버 모델로 적용함으로써 한층 더 정확한 버의 발생 예측을 할 수 있다. 이로써 예측 버를 실제 버 상태가 갖는 편 차까지 모델화하는 것이 가능해져 버 발생의 예측 정밀도를 향 상시킬 수 있다고 생각한다.
4. 맺음말
이번 연구에서는 2차원 절삭에서의 포아송 버 모델, 롤오버 버 모델에 기초하여 엔드밀 가공에서 발생하는 버의 위치와 치 수를 예측하는 수법을 제안, 기초 시스템을 구축하여 유용성을 검증했다.
오타 켄타로 & 아오야마 히데키 : 대학원 이공학연구과 & 이공학부 시스템디자인공학과
우)223-8522 橫浜市港北區日吉3-14-1
사노 노리아키 : R&D센터
우)162-0056 東京都新宿區若松町33-8 아루빌딩新宿
