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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

원성재 (영남대학교, 영남대학교 대학원)

지도교수
고태조
발행연도
2016
저작권
영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수26

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2017

초음파 진동에 따른 CFRP의 출구 구멍 버 생성
원성재 ,  이상평 ,  박기문 외 1명 한국기계가공학회지 2017.02 학술저널

2016

CFRP 에서 초음파 구멍 가공이 구멍 결함에 미치는 영향
원성재 ,  고태조 ,  모피줄 외 1명 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2016.05 학술대회자료
CFRP 재료의 구멍가공 결함과 초음파 구멍가공을 이용한 제거
원성재 기계공학과 기계공학 전공 2016.01 학위논문

초록· 키워드

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최근 급격하게 발전하는 산업에 ?른 전문화된 산업 사회에서 새로운 재료에
의한 강도와 우수한 기계적 특성에 따른 초경량화 및 금속재료의 대체 가능성
이 높은 신소재 개발과 응용 분야에 관심이 집중되고 있다. 그 중 대표적으로
탄소섬유복합재는 비강성과 비강도, 내마멸성, 피로 특성 등 우수한 기계적 특
성으로 인해 ㅕ러 분야에서 응용된다. 특히, 항공기, 자동차, 선박, 스포츠용품
및 의료기기 산업 등에서 많이 사용되고 있으며, 알루미늄 합금에 비해 비중은
절반수준이고 그에 비해 강도가 훨씬 뛰어난 특성을 가지고 있어 경량화가 필
요한 항공기 기체나 자동차 구조 및 부품재료로써 사용량이 증가하는 추세에
있다. 신소재인 CFRP 복합재료의 이용이 다양하게 증가됨에 따라 절삭가공 중
드릴 가공에 대한 연구도 절실히 요구되고 있지만 아직 미흡한 실정이며 복합
재료의 적층 배향각이나 적층수 차이에 따른 가공기술 향상 및 가공특성에 대한 연구가 필요하다.
복합재료는 절삭 가공시 금속재료와는 달리 이방성 재료이므로 가공조건이나
드릴의 형상 재질들에 따라서 나타나는 가공 특성이 금속 재료와는 다르다. 가
공시 발생하는 burr 현상 및 박리현상은 복합재료 가공에서 가장 큰 단점으로
지적되고 있다. 따라서 본 연구에서는 머시닝센터 공작기계 및 초음파 로터리
스핀들 머시닝 센터를 사용하여 CFRP 복합재료를 드릴 가공하고 결함 발생에
대하여 분석하고 그 발생된 결함에 대하여 2차 제거 가공을 실시하여 결함을
제거 하고자 하였다. 또한 드릴 가공시의 최적의 가공 조건을 찾고 2차 결함
제거 가공시 각각의 조건을 세분화 하여 각 조건에 따른 효율성과 결함 제거에
대한 타당성을 알아보았다.
CFRP 소재의 구멍 가공에서가공 조건 중 공구 1회전당 이송량의 영향이 지배
적이다. 작은 이송 속도에서는 출구 결함이 많이 일어나는 반면 이송속도가 점
점 빨라질 경우 입구측 결함이 생성되는 점과 동시에 출구 측 결함은 줄어드는
것을 알 수 있다. 또한 구멍 결함 가고에서는 공구의 기하학적 형상 특히, 공구
선단각은 구멍 결함에 큰 비중을 차지 한다. 결과적으로 선단각이 더 작은 조건
에서 출구측 결함이 더 작다. 초음파 진동 절삭 구멍 가공의 경우 초음파 진동
의 영향으로 인해 이송속도의 증가 현상을 가져와서 구멍 결함을 줄여주는 것
을 알 수 있다. 그러나 이미 발생된 구멍 가공 결함에 대해서는 미절삭 섬유 및
폴리머가 기계적 강도가 작아 초음파 진동 절삭으로 2차 가공을 진행하여도 큰
영향이 없었다. 효율적인 버 제거를 위해서는 새로운 공구의 개발 및 연구가 더
필요한 실정이다.

목차

제1장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 3
1.3 논문 개요 4
제2장 실험장치 구성 및 초음파 가공원리 5
2.1 CFRP 시편 및 절삭 공구와 실험장치 구성 5
2.1.1 CFRP 시편 5
2.1.2 절삭 공구 7
2.1.3 3축 머시닝센터 8
2.2 초음파 가공 원리 9
2.2.1 초음파 가공 효과 및 원리 9
2.2.2 초음파 가공 장비 10
제3장 가공 결함 생성원리 분석 12
3.1 CFRP 구멍 가공 예비 실험 12
3.1.1 rpm 실험-1 (800rpm, 6mm/min, 공구직경 4mm) 13
3.1.2 rpm 실험-2 (15000rpm, 6mm/min, 공구직경 6mm) 16
3.1.3 rpm 실험-3 (20000rpm, 6mm/min, 공구직경 6mm) 16
3.2 구멍 가공 결함 형태와 영향 인자 18
3.2.1 섬유 방향성에 따른 구멍 가공 결함 위치 19
3.2.2 이송속도가 구멍 가공 결함에 미치는 영향 21
3.2.2.1 이송속도 구멍 가공 21
3.2.2.2 이송과 결함 면적의 경향성 분석 25
제4장 초음파 구멍 가공 27
4.1 초음파 진동 가공 및 일반 가공의 가공성 비교 27
4.1.1 선단각 118° 29
4.1.1.1 rpm(고정)/이송 변화에 따른 가공성 비교(Fabric) 29
4.1.1.2 rpm(고정)/이송 변화에 따른 가공성 비교(UD) 31
4.1.1.3 이송(고정)/rpm 변화에 따른 가공성 비교(Fabric) 33
4.1.1.4 이송(고정)/rpm 변화에 따른 가공성 비교(UD) 35
4.1.2 선단각 140° 37
4.1.2.1 rpm(고정)/이송 변화에 따른 가공성 비교(Fabric) 37
4.1.2.2 rpm(고정)/이송 변화에 따른 가공성 비교(UD) 37
4.1.2.3 이송(고정)/rpm 변화에 따른 가공성 비교(Fabric) 40
4.1.2.4 이송(고정)/rpm 변화에 따른 가공성 비교(UD) 40
4.2 초음파 진동의 영향력 분석 43
4.2.1 구멍 가공 열/칩배출 분석 43
4.2.2 초음파 진동의 영향력 분석 45
4.3 초음파를 이용한 구멍가공 결함 제거 47
제5장 결론 50
참고문헌 52
영문요약
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