밀링 작업 시 절삭력 측정

밀링 작업 시 어떤 절삭력이 작동하나요?

밀링 시의 절삭력은 접선이며 가장 중요한 힘 중 하나인 작용 절삭력 Fc를 말합니다(예: 아래 그림 1). 가해지는 힘 측정을 위한 동력계의 유형과 직접 측정할 수 있는 힘에 따라 다양한 방식으로 계산할 수 있습니다.

밀링 가공 시 절삭력 측정 방법은?

밀링 시 힘을 측정하기 위해 고정식 및 회전식 동력계(RCD)를 모두 사용할 수 있습니다. 

밀링 가공 시 고정식 동력계를 통한 절삭력 측정 방법은?

고정식 동력계는 공작 기계 테이블에 장착되고 공작물은 테이블 위에 배치됩니다. 동력계 위의 질량을 줄이고 역학에 미치는 부정적인 영향을 최소화하기 위해 공작물은 동력계에 직접 볼트로 고정됩니다. 이로 인해 무거운(그리고 많은 경우 연식) 바이스가 필요하지 않습니다. 

아래의 그림 1과 그림 2에 표시된 바와 같이, 밀링 시 2차원적 힘 성분 이송력 Ff, 수직 이송력(normal feed force) FfN 및 비 활성 힘(passive force) Fp는 고정식 동력계로 직접 측정할 수 있습니다. 활성 힘(active force) Fa는 측정된 Ff 및 FfN를 통해 계산할 수 있습니다. 측정된 Ff, FfN 및 Fp로 절삭력 Fc 및 수직 절삭력(normal cutting force) FcN을 계산할 수도 있습니다.

밀링 가공 시 회전식 동력계를 통한 절삭력 측정 방법은?

공구가 적합한 공구 홀더를 지닌 RCD에 연결되어 있는 동안 회전식 동력계(RCD)가 공작 기계 스핀들에 직접 삽입됩니다. RCD는 공작 기계 스핀들에 연결되어 있으므로 RCD는 작동 시 스핀들과 함께 회전합니다. 설치된 멀티 컴포넌트 센서를 사용하면 전체 측정 시 스핀들 모멘트 Mz를 직접 측정할 수 있습니다. 

RCD로 힘을 측정하면서 좌표축도 회전하지만 고정식 동력계를 사용하여 측정할 때는 좌표축은 고정되어 있습니다. 고정식 동력계로 측정된 힘 Fx 및 Fy는 녹색 벡터로 표현되고, RCD로 측정된 Fx 및 Fy 힘 성분은 청색 벡터로 표현되는 그림 2을 참조하십시오.

RCD 사용 시, 작업 평면에 작용하는 활성 힘(active force) Fa는 힘 Fx와 Fy를 통해 계산할 수 있습니다. 작용 절삭력 Fc 및 수직 절삭력(normal cutting force) FcN은 스핀들 모멘트 Mz, 공구 반경 및 활성 힘(active force) Fa를 통해 계산할 수 있습니다.  

The milling process is a highly dynamic process and thus puts high demands on machine-process stability. By measuring cutting forces one can:

  • Understand and optimize the tool performance
  • Monitor and reduce machine-process abnormalities
  • Understand and compare machinability of different materials
  • By monitoring and controlling the forces, production KPIs (such as cost, delivery time, quality, environmental impact) can be improved
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