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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

정지용 (영남대학교, 영남대학교 대학원)

지도교수
고태조
발행연도
2016
저작권
영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

초록· 키워드

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연삭을 이용한 Surface Texturing에서 패턴의 폭과 기울기의 변화에 관한 연구


정 지 용


영남대학교 대학원

기계공학과 기계공학전공

(지도교수 고 태 조)


요 약

에너지 효율향상과 저감은 인류가 에너지를 사용하는 한 항상 직면하게 되는 어려운 해결과제이다. 현재 인류는 대부분의 에너지를 석탄, 석유와 같은 화석연료에 의존하고 있다. 하지만 화석연료는 매장량이 한정되어 있고, 점점 고갈되고 있다. 현재 화석연료를 대체하기 위해 여러 종류의 에너지원들을 개발하고 사용하고 있지만 아직 그 대체 효과는 미미한 편이다. 이에 최근에는 에너지 효율향상과 저감을 위한 연구와 기술개발이 여느 때보다도 활발히 이뤄지고 있다.
대부분의 기계들은 마찰력에 의해 많은 에너지손실이 발생한다. 뿐만 아니라 마찰력에 의한 마모도 기계의 성능 및 수명 저하를 가져온다. 그러므로 기계에 사용되는 에너지의 효율향상과 저감을 위해서는 기계의 표면에서 발생하는 마찰력을 줄이는 것이 무엇보다 중요하다.
Surface texturing은 마찰이 작용하는 물체의 표면에 리블렛(Riblet), 딤플(Dimple)과 같은 패턴을 생성하여 마찰력을 저감시키는 기술이다. 이러한 Surface texturing을 하기 위한 방법에는 레이저를 이용한 방법, 입자분사가공방법, 소성가공법 등 여러 가지가 있다. 이러한 다양한 방법들이 있지만 최근에는 절삭, 연삭과 같은 기계적인 가공방법이 주목받고 있다. 그 중에서 연삭을 이용한 방법은 넓은 면적의 표면을 빠르게 패터닝할 수 있기 때문에 대형 기계의 표면에 패턴을 생성하는데 적합하다.
본 논문은, 연삭을 이용한 Surface texturing에 관한 것으로써 패턴의 폭과 기울기가 연삭조건에 따라 어떻게 변하는지에 관해 연구한 것이다. 이를 위해 우선, 패턴의 폭과 기울기에 영향을 미치는 연삭조건을 선정하였다. 그리고 이러한 연삭조건이 패턴의 폭과 기울기에 어떻게 영향을 미치는지에 관해 수학적 모델링과 실험을 통해 연구하였다. 이를 통해 연삭조건에 해당하는 주축회전수, 이송속도, 공작물의 곡률이 패턴의 폭과 기울기의 변화에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 수학적인 모델을 만들었고, 이를 실험을 통해 검증하였다. 그러므로 본 논문에서 제시한 수학적인 모델을 이용하여 연삭조건에 따른 패턴의 폭과 기울기를 예측할 수 있다.

목차

목 차
감사의 글.......................................................................................................... iii
목차.................................................................................................................. vi
List of Figure.................................................................................................. x
List of Table................................................................................................. xiii
제1장 서론........................................................................... 1
1.1 연구 배경......................................................................................... 1
1.2 연구 목적......................................................................................... 3
1.3 논문 개요......................................................................................... 4
제2장 연삭을 이용한 Surface texturing 방법..................... 5
2.1 실험도구.......................................................................................... 5
2.1.1 연삭숫돌................................................................................ 6
2.1.2 다이아몬드 드레서................................................................. 7
2.1.3 3축 밀링머신......................................................................... 7
2.2 장치구성.......................................................................................... 8
2.3 패턴생성 방법.................................................................................. 9
2.4 다양한 형상의 패턴생성 방법........................................................ 12
2.5 공작물 표면의 형상에 따른 패턴생성 방법................................... 13
2.5.1 평면..................................................................................... 13
2.5.2 원호면.................................................................................. 14
2.5.2.1 고려사항................................................................. 14
2.5.2.2 공작물 모델링........................................................ 17
2.5.2.3 시뮬레이션.............................................................. 17
2.5.2.4 패턴생성 실험 및 결과........................................... 19
2.5.3 자유곡면.............................................................................. 20
2.5.3.1 패턴생성 순서........................................................ 21
2.5.3.2 패턴생성 실험 및 결과........................................... 21
2.5.3.3 에어포일(Airfoil)에 적용........................................ 22
2.6 트라이볼로지(Tribology) 실험...................................................... 25
2.6.1 트라이볼로지 장치............................................................... 25
2.6.2 패턴의 종류......................................................................... 27
2.6.3 실험 조건............................................................................. 28
2.6.4 실험 결과............................................................................. 28
제3장 수학적 모델링.......................................................... 31
3.1 변수 선정....................................................................................... 31
3.2 평면............................................................................................... 33
3.2.1 패턴의 폭............................................................................. 33
3.2.1.1 주축회전수와 이송속도를 고려하지 않을 경우....... 34
3.2.1.2 주축회전수와 이송속도를 고려할 경우................... 38
3.2.1.3 실제 패턴의 폭 계산.............................................. 40
3.2.2 패턴의 기울기...................................................................... 41
3.2.2.1 주축회전수와 이송속도를 고려하지 않을 경우....... 41
3.2.2.2 주축회전수와 이송속도를 고려할 경우................... 42
3.3 원호면............................................................................................ 44
3.3.1 패턴의 폭............................................................................. 44
3.3.1.1 주축회전수와 이송속도를 고려하지 않을 경우....... 44
3.3.1.2 주축회전수와 이송속도를 고려할 경우................... 44
3.3.2 패턴의 기울기...................................................................... 45
3.3.2.1 주축회전수와 이송속도를 고려하지 않을 경우....... 45
3.3.2.2 주축회전수와 이송속도를 고려할 경우................... 50
제4장 실험 및 고찰............................................................ 52
4.1 평면............................................................................................... 52
4.1.1 실험구성.............................................................................. 52
4.1.2 실험결과.............................................................................. 54
4.1.3 수학적 모델링과의 비교...................................................... 56
4.2 원호면............................................................................................ 58
4.2.1 실험구성.............................................................................. 58
4.2.2 실험결과.............................................................................. 60
4.2.3 수학적 모델링과의 비교...................................................... 62
4.3 고찰............................................................................................... 65
4.3.1 오차..................................................................................... 65
4.3.2 수학적 모델링 확인............................................................. 67
제5장 결론......................................................................... 68
참고문헌............................................................................. 71
영문요약
국문요약

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