가공표면 품질 분석을 통한 공작기계의 특성 평가에 관한 연구

Abstract

공작기계의 가공성능은 공작기계의 성능을 나타내는 중요한 지표이다. 가공성능을 확인하는 방법은 최대 절삭력(MRR)테스트와 가공표면 품질 테스트가 있다. 가공표면 품질 테스트는 가공부위의 표면조도 측정을 통하여 표면조도 파라메터로 결과를 확인한다. 하지만 기존 표면조도 파라메터로는 가공 품질에 문제가 발생하였을 때 그 원인을 알 수 없다. 따라서 이 파라메터들이 공작기계 사용자의 기준을 만족하지 못 한다면 품질문제의 원인을 찾고자 경험을 토대로 한 원인분석을 하며 많은 시행착오를 거치게 된다. 하지만 가공표면에는 공작기계 동적 특성의 최종 결과가 나타나므로 분석을 통하여 공작기계의 특성을 파악할 수 있다면 가공품질문제를 시행착오 없이 빠르게 해결할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 엔드밀 공구의 가공 중 절삭력 및 공작기계 에러에 의한 동적 변위를 모델링하여 가공표면을 시뮬레이션하였다. 그리고 공작기계의 전형적인 에러인 런아웃, 베어링 결함, 채터, 공구 처짐 등이 가공표면에 어떠한 영향을 주는지 확인하였다. 또한 이렇게 시뮬레이션 된 표면의 FFT분석을 실시하여 가공표면 품질을 분석하여 공작기계 특성평가가 가능하다는 것을 검증하였다. 본 연구를 통해 축적된 데이터는 공작기계 성능평가 시 가공품질의 문제분석에 사용될 수 있다.