절삭가공에 있어서는 공구절삭날을 필요한 궤적에 따라 운동시켜, 소망하는 현상으로 공작물을 가공할 수 있다. 그러나 실제로는 공작기계, 절삭공구 등에 기인하는 갖가지 가공오차가 발생 함으로, 충분한 대책을 강구하여야만 정밀도가 높은 제품을 만들 수 있다.
아래는 공작기계 가공오차의 주요 원인을 표시 하였다.
- 공작기계에 의한 오차
▷ 주축의 회전 정밀도 ▷ 위치결정 밀도
▷ 절삭저항에 의한 변형 ▷ 중량이동에 의한 변형
▷ 열변형
- 공작물에 의한 오차
▶ 부착력에 의한 변형 ▶ 절삭력에 의한 변형
▶ 중력에 의한 변형 ▶ 열변형
▶ 잔류응력(전가공포함)
-절삭공구에 의한 오차
▷ 절삭저항에 의한 변형 ▷ 공구손상에 의한 변형
▷ 열변형
- 지그 ∙ 부착구에 의한 오차
▶ 절삭저항 / 고정력에 의한 변형
▶ 부착 / 재부착 정밀도
-절삭저항에 의한 오차
▷ 날끝부착물에 의한 과절삭 ▷ 거치름, 굴곡
▷ 불규칙 진동
이들 공작기계의 위치결정 정밀도와 같은 준정적(準靜的) 또는 기하학적 요인, 절삭저항에 의한 변형과 같은 역학적 또는 동적 요인, 절삭열 유입 등에 기인하는 열변형같은 열적 요인, 구상날끝과 같은 절삭현상 그 자체에 근거한 요인 등으로 나누어진다.
준정적요인은 비교적 측정하기 쉬운 양으로 그런 의미에서 보정이 쉽다. 더구나 잘 설계된 공작기계라면 통상의 가공목적에 충분한 정밀도를 지니고 있다. 그러나 역학적 요인은 가공방식, 조건등에 따라 큰폭으로 변화한다. 특히 공작기계의 강성이 불충분한 개소(심압대, 센터 등)의 변형이 큰 영향을 갖는다. 가늘거나 얇은 공작물 및 (길이/지름)비가 큰 공구(드릴, 엔드밀 등)의 경우 변형이 크므로 특별한 주의가 필요하다. 대형 공작물에서는 그 중량에 의한 침하, 변형이 무시할 수 없는 경우도 있다.
열적요인은 양적으로도 꽤 크다(열팽창계수 10-5인 철강에서, 10℃의 온도 상승은 100μm의 변형을 가져온다) 더구나 온도변동부분의 크기에 대응해서 수분-수시간의 열관성이 있어 시시각각 변화하므로 대단히 복잡하다.
또 불규칙 ∙ 고주파 진동이나 구성날끝이 발생하는 절삭조건에서는 거칠음이 현저하게 증가하여, 고정밀도 가공은 곤란하다. 따라서 고정밀도를 필요로 하는 가공목적에 대해서는 다음과 같은 여러 가지 대책이 강구되어야 한다.
① 공작기계 ∙ 공구의 강성을 보강한다.
② 진동방지, 전용고정구 등으로 공작의 등가강성(等價剛性)을 보강한다.
③ 공작물 양측에서 대칭적으로 절삭한다.
(평형절삭법 :절삭력에의한 변형을 상쇄할 수 있다)
④ 구성날끝이나 불규칙진동이 발생하지 않는 절삭조건을 선택한다.
⑤ 경사각을 크게한다. 윤활성이 좋은 절삭유제를 쓴다.(절삭저항의 경감)
⑥ 이송을 작게한다. 절삭깊이를 분할한다.
⑦ 변형 추정량만 공제한 절삭깊이를 부여한다.
⑧ 절삭유제등에 의해서 공구 ∙ 공작물을 냉각한다.
⑨ 냉각장치등에 의해서 공작기계 발열부를 냉각한다.
⑩ 공작기계를 충분히 길들여 운전한다.(열적 평형을 꾀한다)
⑪ 공구마모가 적은 공구와 절삭조건을 선정한다.
그러나 이러한 장치는 동시에 가공시스템의 코스트를 증가시키고 또 생산성이나 조작성을 저해하는 경향이 있다. 따라서 고정밀도를 요구하는 것은 일반적으로 가공 코스트를 증가시킨다.
또한 최근에서는 인프로세스센스 또는 세미인프로세스센서에 의해 공작물치수를 계획보정하는 방법, 공작기계, 공작물등의 변형량을 데이터베이스를 갖추고 NC제어로 보정하는 방식, 열팽창계수가 작은 공구생크를 쓰는 방식등도 연구개발되어 있다.
아래는 공작기계 가공오차의 주요 원인을 표시 하였다.
- 공작기계에 의한 오차
▷ 주축의 회전 정밀도 ▷ 위치결정 밀도
▷ 절삭저항에 의한 변형 ▷ 중량이동에 의한 변형
▷ 열변형
- 공작물에 의한 오차
▶ 부착력에 의한 변형 ▶ 절삭력에 의한 변형
▶ 중력에 의한 변형 ▶ 열변형
▶ 잔류응력(전가공포함)
-절삭공구에 의한 오차
▷ 절삭저항에 의한 변형 ▷ 공구손상에 의한 변형
▷ 열변형
- 지그 ∙ 부착구에 의한 오차
▶ 절삭저항 / 고정력에 의한 변형
▶ 부착 / 재부착 정밀도
-절삭저항에 의한 오차
▷ 날끝부착물에 의한 과절삭 ▷ 거치름, 굴곡
▷ 불규칙 진동
이들 공작기계의 위치결정 정밀도와 같은 준정적(準靜的) 또는 기하학적 요인, 절삭저항에 의한 변형과 같은 역학적 또는 동적 요인, 절삭열 유입 등에 기인하는 열변형같은 열적 요인, 구상날끝과 같은 절삭현상 그 자체에 근거한 요인 등으로 나누어진다.
준정적요인은 비교적 측정하기 쉬운 양으로 그런 의미에서 보정이 쉽다. 더구나 잘 설계된 공작기계라면 통상의 가공목적에 충분한 정밀도를 지니고 있다. 그러나 역학적 요인은 가공방식, 조건등에 따라 큰폭으로 변화한다. 특히 공작기계의 강성이 불충분한 개소(심압대, 센터 등)의 변형이 큰 영향을 갖는다. 가늘거나 얇은 공작물 및 (길이/지름)비가 큰 공구(드릴, 엔드밀 등)의 경우 변형이 크므로 특별한 주의가 필요하다. 대형 공작물에서는 그 중량에 의한 침하, 변형이 무시할 수 없는 경우도 있다.
열적요인은 양적으로도 꽤 크다(열팽창계수 10-5인 철강에서, 10℃의 온도 상승은 100μm의 변형을 가져온다) 더구나 온도변동부분의 크기에 대응해서 수분-수시간의 열관성이 있어 시시각각 변화하므로 대단히 복잡하다.
또 불규칙 ∙ 고주파 진동이나 구성날끝이 발생하는 절삭조건에서는 거칠음이 현저하게 증가하여, 고정밀도 가공은 곤란하다. 따라서 고정밀도를 필요로 하는 가공목적에 대해서는 다음과 같은 여러 가지 대책이 강구되어야 한다.
① 공작기계 ∙ 공구의 강성을 보강한다.
② 진동방지, 전용고정구 등으로 공작의 등가강성(等價剛性)을 보강한다.
③ 공작물 양측에서 대칭적으로 절삭한다.
(평형절삭법 :절삭력에의한 변형을 상쇄할 수 있다)
④ 구성날끝이나 불규칙진동이 발생하지 않는 절삭조건을 선택한다.
⑤ 경사각을 크게한다. 윤활성이 좋은 절삭유제를 쓴다.(절삭저항의 경감)
⑥ 이송을 작게한다. 절삭깊이를 분할한다.
⑦ 변형 추정량만 공제한 절삭깊이를 부여한다.
⑧ 절삭유제등에 의해서 공구 ∙ 공작물을 냉각한다.
⑨ 냉각장치등에 의해서 공작기계 발열부를 냉각한다.
⑩ 공작기계를 충분히 길들여 운전한다.(열적 평형을 꾀한다)
⑪ 공구마모가 적은 공구와 절삭조건을 선정한다.
그러나 이러한 장치는 동시에 가공시스템의 코스트를 증가시키고 또 생산성이나 조작성을 저해하는 경향이 있다. 따라서 고정밀도를 요구하는 것은 일반적으로 가공 코스트를 증가시킨다.
또한 최근에서는 인프로세스센스 또는 세미인프로세스센서에 의해 공작물치수를 계획보정하는 방법, 공작기계, 공작물등의 변형량을 데이터베이스를 갖추고 NC제어로 보정하는 방식, 열팽창계수가 작은 공구생크를 쓰는 방식등도 연구개발되어 있다.
다음검색