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고온가공 공구 개발 실험 보고서

고온절삭실험보고서


1. 서 론
1. 1 배경
1. 2 최종목표 및 내용

2. 고온가공기법의 이론 해석
2. 1 공작물의 온도해석
2. 2 유한요소해석
2. 3 해석결과

3. 실험
3. 1 실험조건 및 실험장치
3. 2 실험결과

4. 결론

5. 참고문헌

2.2 유한요소해석

2.2.1 열원의 모델링

일반적으로 절삭가공에 있어서 가공기구에 대한 모델링은 매우 어렵다. 여기서는 드릴가공에 대한 해석을 위해 2차원 비정상 열전도 모델을 사용하였다. Fig. 1은 드릴가공의 해석을 위한 열원의 모델링 형태를 보여주고 있다. 열원은 드릴의 선단에서 균일하게 분포되어 있다고 가정하여 직사각형 형태의 모양을 하고 있다.

2.2.2 유한요소모델

Fig. 2는 드릴가공 중 공작물의 온도분포를 계산하기 위한 유한요소 계산모델이다. 여기서는 직경이 6mm인 드릴공구를 이용하여 공구직경의 4배인 24mm의 구멍을 뚫는 경우에 대하여 해석하였다.
24mm의 구멍을 가공하는데 8번의 단계로 나누어 3mm씩 가공했을 때마다 해석을 하였으며, 각각의 해석은 비정상열전도 문제로 간주하여 해석하였다. 매 단계의 결과를 이용하여 다음 단계의 해석을 위한 데이터로 사용하였다.
Fig. 2에서 공작물의 상면과 측면을 경계조건으로 공작물과 대기 사이에 대류에 의한 열전달 조건을 설정하였다.

2.2.3 해석조건 및 방법

온도해석을 위해 구조해석용 패키지인 ANSYS를 이용하여 계산을 수행하였으며 각각의 조건은 Table 1과 같이 주어졌다.

Table 1 해석에 사용되는 재료의 물성치
드릴가공 시 발생되는 열은 드릴의 선단부에서 발생되며 여기서는 2차원적으로 해석하였다. 그리고 상온에서 가공했을 때와 재료를 200℃로 가열하여 가공했을 때를 비교하였다.

2.3 해석결과

Fig.3,4,5는 상온조건에서 가공을 할 때의 결과를 보여주고 있으며,. Fig. 7,8,9는 고온가공 조건에서의 결과를 보여준다.
Fig. 4에서 9까지는 8단계의 해석 중 처음과 중간, 그리고 마지막 위치에서의 드릴가공 시 공작물 내부의 온도분포의 결과를 보여준다.


자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/detail.asp?pk=16203290&sid=ddangkung&key=