제조공학 담당 교수 : 추광식 산업시스템공학과.

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1 제조공학 담당 교수 : 추광식 산업시스템공학과

2 Chap 기계가공과 2차원 절삭 가공의 기초 산업시스템공학과 제조공학강의

3 참고문헌 Textbook: 생산제조공학 9판, 유송민 외 3인 공역, 사이텍미디어 참고문헌:

4 기계가공과 2차원 절삭 가공의 기초 7 basic chip formation processes;
shaping, turning, milling, drilling, sawing, broaching, abrasive machining

5 주요 가공 공정

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9 선반과 선반 작업

10 선반 작업

11 3 major machining parameters
ⅰ) cutting speed, V [m/min, ft/min] workpiece와 공구의 상대속도 차, primary cutting motion ⅱ) feed, f [mm/stroke (shaping), inch/revolution (turning), inch/cycle(drilling), inch/min(milling), inch/tooth (milling)] 절삭표면의 증가 ⅲ) depth of cut [mm, inch] 절삭 깊이, 3rd dimension

12 기계가공과 2차원 절삭 가공의 기초 Recommended cutting speeds, feeds, depth of cut
cutting speed V는 피삭재, 공구의 재료에 따라 각 재료마다 specific horse power (unit horse power) 각 재료별 specific horse power 절삭깊이; 기계의 가용 마력수 이내에서 결정

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15 기계가공과 2차원 절삭 가공의 기초 Turning의 speed, feed, depth of cut
depth of cut = = d cutting speed, V= D : diameter N : rpm

16 기계가공과 2차원 절삭 가공의 기초 Material Removal Rate≒V d fr [in3/min] for turning
fr ; feed rate [in/rev] fr의 폭과 d의 깊이 V [in/min]의 속도로 절삭하는 MRR 임 in General, MRR = CT = L : cutting length fr : feed rate [in/rev] CT: cutting time

17 기계가공과 2차원 절삭 가공의 기초 밀링의 경우 fm= n‧N‧ft fm : feed [in/min], table feed
ft : feed [in/tooth] n : # of teeth N : rpm

18 Slab milling, face milling

19 Drilling 2 개의 edge (일반적으로) cutting speed: drill의 outer lip 속도
drill center의 속도는 0 cutting speed, V =

20 Drilling

21 Broaching t: riser per tooth

22 Shaping

23 기계가공 에너지와 동력 주절삭력, Fc ; 절삭속도 벡터 방향으로 작용, 공정요구 동력의 99%
이송분력, Ff ; 공구이송방향으로 작용하는 분력, Fc의 50% 배분력, Ft ; 가공면에 수직으로 작용하는 반경방향 분력, Ff의 50%

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25 절삭 파라미터와 3분력 절삭속도 증가; 3분력 일정 이송속도 증가; 3분력 증가 절삭깊이 증가; 주절삭력, 이송분력 증가
배분력 일정

26 기계가공 에너지와 동력 절삭에 소요되는 동력, P P=Fc V [lbf-ft/min], or [N-m/sec]
비마력 (단위마력), HPs; 재료에 따른 절삭 강성

27 기계가공 에너지와 동력 주축의 소요마력, HPs MRR = Fc V/33000 or Fc V/750
Fc= HPs.MRR.33000/V or HPs.MRR.750/V

28 기계가공 에너지와 동력 주축 motor의 마력, HPm E: 공작기계 효율, 80%
CF: correction factor, 1.25

29 기계가공 에너지와 동력 절삭속도 2배 → MRR 2배, Fc 1배 이송, 절삭깊이 2배 → Fc 2배

30 기계가공 에너지와 동력 최대 절삭깊이, dmax; 공작기계의 성능에 따라

31 기계가공 에너지와 동력 비에너지 (절삭일률/MRR), U=Us+Uf
비전단에너지 (specific shear energy), 60~70% 비마찰에너지 (specific friction energy), 30~40%

32 Merchant model f-a 90-F

33 Shear angle, f chip thickness ratio, Merchant model,

34 절삭가공의 열

35 3 주요 열 발생 원 3 주요 열 발생 원 ① 전단공정; ② 공구 - chip 간의 접촉 영역 ③ 공구 flank

36 절삭속도와 crater 마모

37 Chip의 발생 연성이 큰 재료; 연속형의 chip 발생 취성, 경도가 큰 재료; 불연속형 chip 발생

38 구성인선 (built up edge, BUE)
연성재료 가공 시 구성인선 방지; 절삭깊이 축소, 속도변화, 양의 공구경사각, 절삭유제, 공구재료 변경

39 Homework #3 1. HPs 1[마력-분/in3]의 소재를 절삭력 Fc 500 lbf, V 100ft/min으로 가공할 때, 주축의 소요마력과 MRR을 구하라. [단위 명기할 것] 2. 위 가공에서 주축 모터의 마력을 구하라. 3. 위 가공에서 fr 이 0.01인치이면 최대 절삭깊이 dmax는 얼마인가?