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볼 타입 공구를 이용한 SPIF 공정의 표면 특성 분석
경준현(J. H. Kyeong),윤형원(H. W. Youn),이병협(B. H. Lee),이선재(S. J. Lee),조경훈(K. H. Cho),이창환(C. H. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
판재점진성형은 정해진 공구 경로에 따라 판재를 성형하는 공법으로 CNC, 로봇 팔과 같은 공작기계로 성형한다. 일반적으로 반구형 금속공구를 사용하는데 소재와의 마찰로 인해 표면에 공구 자국이 남고, 표면이 손상된다. 이때, 3 축 자유도가 있는 볼 공구가 마찰을 최소화할 수 있는 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 볼 타입 공구를 이용한 점진성형공정의 표면 특성 분석을 수행하였다. 3 축 회전 자유도가 있는 Ball Roller 공구를 제작하고, 같은 공구 직경의 반구형 공구와 비교실험을 실시했다. 실험계획은 다음과 같다. CNC 3 축 가공기에서 SPIF 공정으로 진행했으며, 공구이송속도 4,000 mm/min, 공구회전속도 125 RPM 으로 고정하고, 공구 경로는 Coutour 로 하였다. StepDown은 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2 mm 로 설정하였다. 형상은 사각 피라미드로 AA5052 판재를 성형하였다. 성형된 판재를 표면 거칠기 측정기로 성형면의 Ra, Rz 를 측정하여 공구이동간격에 대한 경향을 비교하였다. 측정결과, 볼 타입 공구와 일반 반구형 공구의 공구이동간격에 대한 Ra, Rz 경향은 유사하였다. 그리고 전자주사현미경과 공초점 현미경을 통해 표면 형태를 분석했다. 일반 반구형 공구는 원소재의 표면 흔적이 없고, 공구와의 마찰 면에 선 속도 차이에 의한 표면 상태가 확인되었다. 볼 타입 공구로 성형했을 경우, 소성변형으로 인한 Orange Peel Effect 가 나타났고, 원소재의 표면 상태를 다소 유지시킬 수 있음을 확인했다.
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