[기계 공학 응용 실험] 11. 절삭력 측정 실험 (A+자료)

소개글

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목차

1. 서론
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적 배경

2. 본론
2-1 실험장치의 구성 및 방법
2-2 실험 결과
2-3 고찰

3. 결론

4. 참고 문헌

본문내용

가진 전류를 흘리면 2차측에도 같은 주파수의 전류가 흐르는 것을 이용한 것이다.
즉, 입력측의 정지 코일에 들어온 전류는 공극을 통과하는 자속을 만들어 회전 코일로 전달되고 나서 브리지로 유도되며, 출력측의 회전 코일로부터 정지코일로 전도되어 계기 출력신호로 된다. 그러므로, 토크미터의 한계 회전수는 2만(rpm)에 달한다.
점성도 센서 - 인쇄용 임크의 점성도 조정
가장 간단하게 점성도를 측정하려면 그림(a)에 나타낸 바와 같은 일정량의 유체가 노즐로부터 떨어지는 데 걸리는 시간을 측정하는 방법, 또는 그림(b)에 나타낸 바와 같은 금속구를 유체가 들어 있는 실린더에 넣어 낙하 시간을 측정하는 방법 등이 일반적이다.
그러나 어느 것이나 외부로의 신호로 꺼낼 수는 없다.
점성도를 외부로 전기 신호로서 출력하려면 그림에 나타낸 바와 같은 모터토크식 점성도 센서가 사용된다. 이것은 베어링으로 지지된 싱크로너스 모터의 케이스에 소용돌이 스프링 및 퍼텐쇼 미터를 붙이고 싱크로너스 모터의 회전축을 자기 이음을 통해 측정실의 회전자와 연동시킨 것이다.
그 측정실에 액체가 들어오면 액체의 점성도에 따라서 회전자에 토크가 발생하고 그 반동으로 소용돌이 스프링에 지지되어 있는 싱크로너스 모터가 회전과는 반대 방향으로 비틀린다. 이 비틀림 각도를 퍼텐쇼미터의 저항변화로 검출하고 지시계나 컨트롤러로 출력하면 액체의 점성도 조정이 가능하게 된다.
■ 실험 조건
절삭속도(rpm)
이송량(mm/rev)
절삭깊이(mm)
이송량 0.125mm/rev
절삭깊이 1.0mm
절삭속도 500rpm
절삭깊이 1.0mm
절삭속도 500rpm
이송량 0.125mm/rev
200
0.062
0.5
500
0.125
1.0
700
0.249
1.5
■ 절삭 속도에 따른 경향
(a) 절삭 속도에 따른 절삭력 측정값
(b) 절삭 속도에 따른 평균 절삭력
결과
우리가 실험을 한 환봉형태를 가공하는 선반 작업에서 작용하는 절삭력은 3방향으로 측정이 되고, 각각을 주 절삭력, 이송분력, 배분력이라 한다. 이 중에서 주 절삭력이 가장 크게 작용되기 때문에 우리는 주절삭력을 측정을 하였다.
(a)는 절삭속도에 따른 절삭력을 측정한 그래프 이고 (b)는 절삭속도에 따른 평균 절삭력을 나타낸 그래프이다. 위 그래프에서 200rpm일때의 측정된 값은 표준편차가 아주 크고 측정이 제대로 이루어 지지 않은 것으로 보이므로 이를 무시하는것이 좋을 것 같다. 절삭속도(RPM)가 500과 700일때 측정된 평균 절삭력(N)은 각각 346.65과 318.45으로 절삭속도가 증가함에 따라 평균 절삭력이 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉, 절삭속도가 증가함에 따라 절삭력은 감소하게 된다.
■ 이송량에 따른 경향
(a) 이송량에 따른 절삭력 측정값
(b) 이송량 변화에 따른 평균 절삭력
결과
(a)와 (b)의 그래프는 각각 이송량 변화에 따라 측정된 절삭력과 이의 평균 절삭력을 나타낸다. 여기서 이송량이란 공작물의 매 회전 당 축방향으로 공구가 움직인 거리이다. (b) 평균 절삭력 그래프를 보게 되면 Feed(mm/rev)가 0.062, 0.125, 0.249로 증가함에 따라 평균 절삭력(N)이 각각 249.90, 275.25, 293.48으로 증가 하는 것을 볼 수가 있다. 즉, 이송량이 증가하게 되면 절삭력은 증가하게 된다.
■ 절삭 깊이에 따른 경향
(a) 절삭깊이에 따른 절살력 측정값
(b) 절삭깊이에 따른 평균 절삭력
결과
(a)와 (b)의 그래프는 각각 절삭깊이에 따라 측정된 절삭력과 이의 평균 절삭력을 나타낸다. 여기서 절삭깊이는 봉으로부터 제거되는 금속의 두께이며, 반경방향에서 측정된다. (b) 절삭깊이에 따른 평균 절삭력 그래프를 보게 되면 Depth(mm/rev)가 0.5, 1.0, 1.5로 증가 함에 따라 평균 절삭력(N)이 각각 178.72, 258.75, 400.63 으로 증가 하는 것을 볼수가 있다. 즉, 절삭깊이가 증가하게 되면 절삭력은 증가하게 된다.
■ 고찰 및 결론
이번 실험은 선반작업에서 바깥지름 절삭실험을 행하면서 절삭조건(절삭속도,이송량,절삭깊이)의 변화에 따른 절삭력의 변화 특성을 파악 하는 것이다. 일반적으로 절삭속도와 이송은 최적의 절삭공정을 하기 위해서 작업자가 조정할 수 있는 중요한 변수가 되고 절삭 깊이는 주로 봉의 초기 크기와 제품에 요구되는 치수에 의해 정해진다. 실험결과로부터 우리는 선반 작업에서 절삭력은 절삭속도에 반비례 하고 이송과 절삭깊이의 증가량에 따라 직접적으로 비례하면서 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.
이 실험에서 몇 가지 오차 발생을 예상할 수 있는데, 우선 첫 번째 실험에서 주축의 회전속도가 일정하게 유지되므로 작업이 진행되고 있으므로 공구의 끝단의 선 속도는 일정하지 않고 변화하게 된다. 또한 실험을 할 때 봉을 완전히 끝까지 가공을 하는 것이 아니라 편의를 위해 조금씩 절삭을 하고 그 뒤에서 다시 또 하게 측정을 하게 되면서 절삭 깊이가 일정하게 유지시키는 것이 어려워 보였다. 그리고 A/D변환기에서 0점을 조절을 하게 되면 다음 실험을 하기 전에 다시 0으로 고정 되어있지 않고 다시 0점에서 떨어져 있는 것을 볼 수 있었다. 이러한 것들에 의해서 오차가 발생 될 수 있을 것이라 예상 할 수도 있지만 측정 결과에서 보듯이 이 영향은 실험결과에 크게 작용하지 않는다는 것을 볼 수가 있다.
위의 절삭조건 세가지를 이용하여 절삭력을 구해내고 또한 선반 가공에서 단위 시간당, 단위 동력당 효율을 구해 낼 수가 있다. 하지만 절삭력을 너무 높이게 되면 공구의 마모가 심해지게 될 것이므로, 적당한 절삭력으로 가공을 하도록 하는 것이 중요할 것이다.
결론적으로, 우리가 실험결과에서 확인한 세가지 절삭조건에 따른 절삭력의 특성은 절삭가공에서의 최적 절삭조건 선정에 가장 중요하며, 이 세 가지의 조건이 절삭 공정의 효율을 나타내는데 중요한 변수가 된다는 것을 알 수 있다.
■ 참고 문헌
기계공학 응용실험, 기계공학실험교재편찬회, 2009
절삭가공 METAL CUTTING, Edward M.Trent, Paul K. Wright 공저, 2006
센서의 활용, 이종락 옮김, 1997

키워드

기계 공학 응용 실험,   응용 실험,   절삭력 측정