부산대 기계공학응용실험 절삭력 측정실험 보고서 A+

최초 등록일
2020.06.08
최종 저작일
2019.09
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목차

1. 실험목적

2. 실험장치 및 방법
가. 실험 장치
나. 실험 방법

3. 선행 학습
가. 절삭력 측정 실험

4. 실험결과 (데이터 2 사용)
가. 주축회전속도 변화
나. 이송량 변화
다. 절삭깊이 변화

5. 고찰

본문내용

1. 실험목적

압전형 힘센서를 부착한 공구동력계를 사용하여 선반작업에서 바깥지름 절삭을 시행함으로써 절삭력을 측정한다. 센서로 측정된 값을 이용하여 절삭기구의 특성이 이해하고, 절삭조건의 변화에 따른 절삭력의 변화특성을 파악하여 공작기계의 설계변수에 있어 가장 중요한 강성결정과 최적 절삭조건 선정에 이용한다.

<중 략>

3. 선행 학습

가. 절삭력 측정 실험

1) 압전형 센서의 종류 및 특성 [2]

가) 힘 센서

압전 효과를 직접 이용하는 것이 힘 센서이다. 1000kN을 넘는 힘도 측정할 수 있으며, 강성은 109∼1010N/m 정도로 매우 높다. 이러한 점이 왜곡 게이지식보다 뛰어나다. 압전체에서 발생한 전극은 전류-전압 변환회로를 이용함으로써 측정할 수 있다. 연산증폭기의 반전 입력에 압전체를 접속한다. 그리고 출력과 비반전 입력 사이에 콘덴서 C를 접속한다. 콘덴서에 병렬로 저항 R을 접속하지 않은 회로에서는 직류의 오프셋이 있으면 출력전압이 포화되고 만다. 따라서 저항을 접속한 회로로하고, 저주파 성분을 통하지 않도록 한다. 이 때의 차단주파수는 1/2πCR이 된다. 실제 차지 앰프에서는 0.1∼1Hz 정도이다. 따라서 통상은 정적인 출력을 얻을 수는 없다. 그러나 역전달 함수보상법을 이용함으로써 준정적인 힘도 측정할 수 있다.
노이즈의 원인에는 센서ㆍ전하증폭기 사이의 케이블을 구부렸을 때 발생하는 마찰전기, 사용온도변화에 의한 초전효과에 의한 전하 발생, 장착부의 왜곡의 영향 등이 있다. 매우 강성이 높기 때문에 절삭이나 연삭 가공 시에 발생하는 힘을 측정하기 위한 동력계에도 많이 이용되고 있다.
수정에 가해지는 외력에 의해 공진주파수가 변화하는 것을 이용한 파지력 센서가 제안되고 있다. 항상 공진 상태가 되도록 변화시키는 구동주파수로부터 힘을 계산하기 때문에 노이즈에 강하다는 특징을 가진다.

참고 자료

기계공학응용실험(제3판, 청문각, 기계공학실험교재편찬위원회)
압전형 센서 종류, 특성, 원리[출처:http://procon.co.kr/pdf/2002%204/2002%204%20special-5.pdf]
구성인선[출처: http://engineershelp.tistory.com/185]

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