본문내용
1. 실험 목적
이 실험의 목적은 CNC 밀링(머시닝센터) 가공 실험을 통해 CNC에 대해 알아보고 작동방법 및 프로그램 작성 방법(G코드)을 익히는 것이다. 또한 설계 데이터와 가공된 공작물을 비교하여 공작물의 정밀도를 높이기 위한 방법에 대해 고찰해보는 것이다.[3]
밀링은 일정한 절삭 형상을 가지는 공구를 사용하는 가공 방법으로, 공구가 회전하며 일반적으로 작업물이 선방향으로 공구에 이송된다. 공구와 작업물 간 상대운동에 의한 절삭작용으로 다양한 두께의 칩을 생산한다. 밀링 커터는 하나 이상의 다중 날(인서트)을 가지고 있으며, 각 날별로 일정량의 소재를 절삭하게 된다.[3]
CNC(Computer Numerical Control, 컴퓨터 수치 제어)는 컴퓨터를 내장한 NC(Numerical Control)로, 컴퓨터를 통해 프로그램하여 조정할 수 있어 오동작을 크게 줄일 수 있는 가공 방식이다. CNC 공작기계는 범용 공작기계와 달리 사람의 역할을 컴퓨터가 대신하여 외부에서 주어지는 자료를 계산하고 순서대로 진행시켜 원하는 가공물이 조금도 틀림없이 가공되도록 한다.[3]
머시닝센터는 드릴링, 보링, 밀링, 절삭, 리밍, 태핑 등 다양한 가공을 자동으로 수행할 수 있는 공작기계로, 각종 공구가 터릿에 원형으로 배열되어 수치제어 장치에 의해 필요한 공구가 자동으로 이동하여 가공을 진행한다.[3]
G코드는 CNC 기계를 움직이기 위해 사용되는 일련의 부호화된 명령어로, 각각의 명령 블록에 따라 기계가 순서대로 움직인다. G코드는 준비기능, 좌표 데이터, 이송속도, 스핀들 속도, 공구번호, 기타기능 등의 명령어로 구성된다.[3]
절삭유는 기계 가공 시 공구의 냉각과 윤활을 통해 공구 마모를 방지하고 정밀도를 향상시키기 위해 사용되는 액체이다. 절삭유는 기름, 기름과 물의 혼합물, 페이스트, 젤, 미스트 등 다양한 종류가 있으며, 가공 목적에 따라 적절한 절삭유를 선택해야 한다.[3]
CNC 밀링 가공의 정밀도에 영향을 주는 요소로는 기계적 요인(기하학적 요인, 온도편차 요인, 동적 요인, 구조적 요인), 환경적 요인(대기온도, 진동), 절삭유, 공작물·공구·치공구 요인 등이 있다. 이러한 요소들을 고려하여 가공 정밀도를 높이고 표면 거칠기를 개선할 수 있다.[3]
절삭 속도, 절삭각, 절삭 깊이 등의 절삭 조건 변경을 통해 구성날끝 생성을 억제하고 칩 변형을 줄이는 것이 표면거칠기 향상에 도움이 된다. 또한 적절한 절삭유 사용으로 공구 마모를 방지하고 기계부품의 방청 효과를 얻을 수 있어 정밀도를 높일 수 있다.[3]
2. 실험 관련 이론
2.1. 밀링(Milling)가공
밀링(Milling)가공은 일정한 절삭 형상을 가지는 공구를 사용하는 가공 방법이다. 공구가 회전을 하며 일반적으로 작업물이 선방향으로 이 공구에 이송된다. 절삭날은 연속적으로 단속이 되는 절삭 작용을 하게 되며, 절삭 작용을 통해 다양한 두께의 C형상의 칩(Chip)을 생산해낸다. 밀링 커터는 하나나 그 이상의 다중 날(인서트)을 갖고 각 날 별로 일정량의 소재를 절삭하게 된다. 한 번 회전시 각 날별로 최소한 하나 이상의 칩이 다양한 두께로 만들어지게 된다. 실제로는 모든 전단 작업이 주요 절삭날에 의해서 이루어지며, 모든 밀링면은 메인 축과 수직이 아니기 때문에 모든 절삭 표면의 표면 품질은 이 주요 절삭날에 의해 결정된다.
2.2. 밀링 파라메터(Milling Parameter)
절삭속도는 커터의 원주속도와 같으며, 절삭속도(V)는 커터 직경(D)과 커터 회전속도(n)의 곱으로 계산할 수 있다. 이는 가공물의 표면을 단위 시간당 얼마나 많이 절삭하는지를 나타내는 지표이다.
칩의 두께는 공작물 진행방향에 따른 커터와 공작물 사이의 상대운동에 기인하며, 직선형 커터날을 사용하는 경우 칩 절삭 깊이(t)는 커터날 당 이송량(s)과 절삭 깊이(d)의 곱으로 계산할 수 있다.
절삭날 당 이송량(s)은 가공물의 이송 속도(f)를 커터의 절삭날 개수(z)로 나누어 구할 수 있다. 이는 단위 시간당 절삭이 얼마나 이루어지는지를 나타내는 지표이다.
이와 같이 절삭속도, 칩 두께, 절삭날 당 이송량은 밀링 가공에서 중요한 파라미터로, 이들의 적절한 조합을 통해 생산성과 가공 품질을 향상시킬 수 있...
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