KR102527410B1 - Workpiece cutting method for obtaining a surface with high integrity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법에 관한 것으로, 공작물은 거친 절삭을 수행한 후 적어도 1회의 정방향 정밀 절삭과 적어도 1회의 역방향 정밀 절삭을 수행하고, 매회의 정방향 정밀 절삭과 역방향 정밀 절삭은 모두 복수의 단계로 수행되고, 인접한 두 단계에서 뒤 단계의 절삭은 앞 단계 절삭의 절삭으로 이미 가공한 표면을 거친다. 본 발명의 절삭 방법을 채택하면 공작물 표면의 잔류 인장 응력을 낮추고 표면 거칠기를 낮추며 경도를 합리적인 범위 내로 안정화시킬 수 있다.The present invention relates to a workpiece cutting method for obtaining a surface with high integrity, wherein the workpiece is subjected to at least one forward precision cutting and at least one reverse precision cutting after rough cutting, each time forward precision cutting and reverse direction. All precision cutting is performed in multiple steps, and in two adjacent steps, the cutting of the later step passes through the surface already machined by the cutting of the preceding step. Adopting the cutting method of the present invention can lower the residual tensile stress on the surface of the workpiece, lower the surface roughness, and stabilize the hardness within a reasonable range.
Description
본 발명은 절삭 가공의 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the technical field of cutting and, more particularly, to a method for cutting a workpiece to obtain a surface with high integrity.
선삭 가공은 종래의 기계 가공 분야에서 가장 일반적인 가공 방법이다. 종래의 선삭 가공 과정에서 거친 절삭과 정밀 적삭은 이송 방향이 동일하다. 또한 정밀 절삭은 한 번의 절삭 프로세스(정방향 절삭)로 완료된다. 본 발명인은 종래의 선삭 가공에서 가공된 부품의 표면이 대부분 잔류 인장 응력이라는 것을 발견하였다. 연구에 따르면 표면 잔류 응력은 부품의 피로 저항과 내마모성에 큰 영향을 미치며, 절삭 가공에 의해 표면 잔류 압축 응력이 발생하면 부품의 피로 수명이 길어지고, 표면 잔류 인장 응력이 발생하면 부품의 피로 강도와 화학적 저항성과 응력 부식 성능이 저하될 수 있다. 또한 표면 잔류 응력이 부품에 사용된 재료의 강도 한계를 초과하면 공작물 표면이 균열되어 부품의 피로 수명과 내마모성이 감소한다. 또한 기계 가공된 표면의 표면 거칠기와 경화 정도도 부품의 내피로성 및 내마모성 등 사용 성능에 큰 영향을 미친다. 표면 거칠기에 따라 표면 응력 집중 계수가 커지면 피로 균열이 발생할 가능성이 더 높다. 따라서 표면 거칠기를 낮추면 부품의 내피로성 및 내마모성을 개선하는 데 도움이 된다. 과도한 가공 경화는 부품의 표면 인성을 저하시키고 피로 탈락 현상을 동반한다.Turning is the most common machining method in the conventional machining field. In the conventional turning process, the feed direction for rough cutting and fine red cutting is the same. In addition, precision cutting is completed in one cutting process (forward cutting). The inventors have found that the surface of parts machined in conventional turning is mostly residual tensile stress. Studies have shown that surface residual stress has a great influence on the fatigue resistance and wear resistance of parts. If surface residual compressive stress is generated by cutting processing, the fatigue life of the part is prolonged, and if surface residual tensile stress is generated, the fatigue strength and Chemical resistance and stress corrosion performance may be reduced. In addition, if the surface residual stress exceeds the strength limit of the material used in the part, the workpiece surface cracks, reducing the fatigue life and wear resistance of the part. In addition, the surface roughness and the degree of hardening of the machined surface have a great influence on the use performance such as fatigue resistance and wear resistance of the part. When the surface stress concentration factor increases with the surface roughness, the possibility of fatigue cracking is higher. Therefore, lowering the surface roughness helps to improve the fatigue and wear resistance of the part. Excessive work hardening reduces the surface toughness of the part and is accompanied by fatigue failure.
본 발명인은 종래의 정밀 절삭 방법을 채택하면 가공 정밀도가 비교적 낮다는 것도 발견하였다.The inventors have also found that the machining accuracy is relatively low when the conventional precision cutting method is employed.
본 발명의 목적은 종래 기술의 결함을 극복하기 위하여, 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법을 제공함으로써, 공작물 표면 잔류 응력과 공작물 표층 경도값을 효과적으로 낮추어 합리적인 경화 정도를 유지하며 가공 정밀도를 높이는 데에 있다.An object of the present invention is to overcome the defects of the prior art, by providing a workpiece cutting and processing method for obtaining a surface with high integrity, effectively lowering the residual stress on the surface of the workpiece and the hardness value of the workpiece surface layer, maintaining a reasonable degree of hardening and improving machining accuracy. is to raise
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 기술적 해결책을 채택한다.To achieve the above object, the present invention adopts the following technical solution.
무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법에 있어서, 공작물은 거친 절삭을 수행한 후 적어도 1회의 정방향 정밀 절삭과 적어도 1회의 역방향 정밀 절삭을 수행하고, 매회의 정방향 정밀 절삭과 역방향 정밀 절삭은 모두 복수의 단계로 수행되고, 인접한 두 단계에서 뒤 단계의 절삭은 앞 단계 절삭의 절삭에서 이미 가공한 표면을 거친다.A workpiece cutting processing method for obtaining a surface with high integrity, wherein the workpiece is subjected to at least one forward precision cutting and at least one reverse precision cutting after rough cutting, and each round of forward precision cutting and reverse precision cutting are both performed. It is carried out in a plurality of steps, and in two adjacent steps, the cut of the later step passes through the surface already machined in the cut of the previous step.
더 나아가, 거친 절삭 후, 먼저 역방향 정밀 절삭을 수행한 후 정방향 정밀 절삭을 수행한다.Furthermore, after rough cutting, reverse precision cutting is first performed, and then forward precision cutting is performed.
더 나아가, 거친 절삭 후, 역방향 정밀 절삭-정방향 정밀 절삭의 순서에 따라 역방향 정밀 절삭과 정방향 정밀 절삭을 여러 번 번갈아 절삭을 수행한다.Furthermore, after rough cutting, reverse precision cutting and forward precision cutting are alternately performed several times according to the sequence of reverse precision cutting and forward precision cutting.
더 나아가, 역방향 정밀 절삭과 정방향 정밀 절삭의 횟수의 합은 5회 이하이다.Furthermore, the sum of the number of times of reverse precision cutting and forward precision cutting is 5 times or less.
더 나아가, 상기 정방향 정밀 절삭의 구체적인 단계는 다음과 같다. 즉, 커터(cutter)가 정방향 절삭의 시작점으로부터 정방향으로 이송되고, 공작물의 제1 소정 거리 범위 내 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제1 단계 정방향 절삭을 완료하며, 공작물은 시작점으로 돌아가 다시 정방향을 따라 이송되고, 공작물 2배의 제1 소정 거리 범위 내 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제2 단계 정방향 절삭을 완료한다. 동일한 방법으로 공작물이 제N-1 단계 절삭을 완료할 때마다, 시작점으로 돌아가 다시 정방향을 따라 이송되며, 공작물 N배의 제1 소정 거리 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제N 단계 절삭을 완료한다. 이는 공작물의 모든 절삭 대상 표면에 대한 절삭 작업이 완료될 때까지 수행된다.Furthermore, specific steps of the forward precision cutting are as follows. That is, the cutter is fed in the forward direction from the starting point of forward cutting, performs cutting on the surface within the first predetermined distance range of the workpiece, and completes the first stage forward cutting of the workpiece, and the workpiece returns to the starting point again. It is fed along the forward direction, and cutting is performed on the surface within a first predetermined distance range twice as large as the workpiece, thus completing the second step forward cutting of the workpiece. In the same way, whenever the workpiece completes the N-1th step cutting, it returns to the starting point and is transported again along the forward direction, and cutting is performed on the surface within the first predetermined distance range N times the workpiece to complete the Nth step cutting. do. This is done until all cutting surfaces of the workpiece have been cut.
더 나아가, 상기 정방향 절삭의 단계수 N은 3 내지 5이다.Furthermore, the number of steps N of the forward cutting is 3 to 5.
더 나아가, 상기 역방향 정밀 절삭의 구체적인 단계는 다음과 같다. 즉, 커터가 역방향 이송의 시작점으로부터 이송되고, 공작물의 제2 소정 거리 범위 내 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제1 단계 역방향 절삭을 완료하며, 공작물은 시작점으로 돌아가 다시 역방향을 따라 이송되고, 공작물 2배의 제2 소정 거리 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제2 단계 역방향 절삭을 완료한다. 동일한 방법으로 공작물이 제M-1 단계 절삭을 완료할 때마다, 시작점으로 돌아가 다시 역방향을 따라 이송되며, 공작물 M배의 제2 소정 거리 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제M 단계 절삭을 완료한다. 이는 공작물의 모든 절삭 대상 표면에 대한 절삭 작업이 완료될 때까지 수행된다.Furthermore, specific steps of the reverse precision cutting are as follows. That is, the cutter is fed from the starting point of reverse feed, cuts the surface of the workpiece within the second predetermined distance range, and completes the first step reverse cutting of the workpiece, and the workpiece returns to the starting point and is fed back along the reverse direction. , performing cutting on the surface within a second predetermined distance range of twice the workpiece, thus completing the second step reverse cutting of the workpiece. In the same way, whenever the workpiece completes the M-1st step cutting, it returns to the starting point and is transported again in the reverse direction, and cutting is performed on the surface within the second predetermined distance range M times the workpiece to complete the Mth step cutting. do. This is done until all cutting surfaces of the workpiece have been cut.
더 나아가, 상기 역방향 절삭의 단계수 M은 3 내지 5이다.Furthermore, the number of steps M of the reverse cutting is 3 to 5.
더 나아가, N배의 제1 소정 거리가 충족되면, N배의 제1 소정 거리의 절삭을 완료한 후, 절삭에 의해 생성된 스트립 모양의 절삭분이 끊어진다.Furthermore, when the N times the first predetermined distance is satisfied, after completing the cutting of the N times the first predetermined distance, the strip-shaped chips generated by the cutting are cut off.
더 나아가, M배의 제2 소정 거리가 충족되면, M배의 제2 소정 거리의 절삭을 완료한 후, 절삭에 의해 생성된 스트립 모양의 절삭분이 끊어진다. Furthermore, when M times the second predetermined distance is met, after completing the cutting of the M times the second predetermined distance, the strip-shaped chips generated by the cutting are cut off.
본 발명의 유익한 효과는 이하와 같다.Advantageous effects of the present invention are as follows.
1. 본 발명의 공작물 절삭 방법은 거친 절삭 후 여러 번의 정방향 절삭과 역방향 절삭을 수행하므로, 가공 표면의 잔류 인장 응력을 현저하게 감소시키거나 표면 압축 응력을 현저하게 도입하여, 공작물 표면 거칠기를 낮출 수 있으며, 공작물의 경화 정도가 안정적이고 합리적인 경향을 나타내도록 함으로써, 가공 품질을 향상시키고 공작물의 피로 수명 및 내마모성 등의 사용 성능을 개선한다.1. The workpiece cutting method of the present invention performs multiple forward and reverse cuts after rough cutting, so that the residual tensile stress on the machined surface can be significantly reduced or the surface compressive stress can be significantly introduced to lower the surface roughness of the workpiece. In addition, by making the degree of hardening of the workpiece exhibit a stable and reasonable trend, the processing quality is improved and the use performance such as fatigue life and wear resistance of the workpiece is improved.
2. 본 발명의 공작물 절삭 방법은 정방향 절삭과 역방향 절삭 모두 단계적 절삭을 채택하여, 뒤 단계의 절삭이 모두 앞 단계의 절삭에서 절삭한 가공물 표면을 거치므로, 앞 단계에서 절삭한 공작물 표면을 다시 한 번 절삭할 수 있어 앞 단계 절삭 후에 생성되는 스프링백(spring back) 부분을 절삭함으로써 공작물의 가공 정밀도가 더욱 우수하도록 보장할 수 있다.2. The workpiece cutting method of the present invention adopts step-by-step cutting for both forward and reverse cutting, so that all subsequent cuttings pass through the workpiece surface cut in the previous step, so that the workpiece surface cut in the previous step is cut again. It can cut once, so it can ensure that the machining precision of the workpiece is better by cutting the spring back part generated after the previous step cutting.
3. 본 발명의 공작물 절삭 방법은 정방향 절삭과 역방향 절삭의 각 단계 이송 거리가 모두 절삭 요건을 충족하여 절삭이 완료된 후에는 스트립 모양의 절삭분이 끊어지므로, 절삭분이 엉키지 않아 공작물 표면에 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있다.3. In the workpiece cutting method of the present invention, the feed distances of each step of forward cutting and reverse cutting both meet the cutting requirements, and after the cutting is completed, the strip-shaped cuttings are cut off, so the cuttings are not tangled and scratches occur on the surface of the workpiece can prevent
본 출원의 일부를 구성하는 명세서의 첨부 도면은 본 출원의 이해를 돕기 위해 사용되며, 본 출원의 예시적인 실시예 및 그 설명은 본 출원을 해석하기 위한 것으로, 본 출원을 한정하지 않는다.
도 1은 본 발명 실시예 1에 따른 절삭 방법의 모식도이다.
도 2는 표 1의 각 그룹 실험에서 가공 후 공작물 표면의 잔류 응력 값에 대한 히스토그램이다.
도 3은 표 1의 각 그룹 실험에서 가공 후 공작물 표면 거칠기와 표면 잔류 응력의 그래프이다.
도 4는 실험 1에서 가공된 공작물의 표면 이미지이다.
도 5는 실험 3에서 가공된 공작물의 표면 이미지이다.
도 6은 표 1의 각 그룹 실험에서 가공 후 공작물의 표면 경도와 표면 잔류 응력의 그래프이다.
도 7은 표 2의 공작물 표면 잔류 응력에 대한 실험 절삭 깊이의 영향 규칙에 대한 모식도이다.
도 8은 표 2의 공작물 표면 거칠기에 대한 실험 절삭 깊이의 영향 규칙에 대한 모식도이다.
도 9는 표 2의 공작물의 표면 경도에 대한 실험 절삭 깊이의 영향 규칙에 대한 모식도이다.The accompanying drawings in the specification, which constitute a part of this application, are used to aid understanding of this application, and the exemplary embodiments and descriptions of this application are for interpreting this application, but do not limit this application.
1 is a schematic diagram of a cutting method according to Example 1 of the present invention.
2 is a histogram of the residual stress values of the workpiece surface after machining in each group experiment of Table 1.
3 is a graph of surface roughness and surface residual stress of a workpiece after machining in each group test of Table 1;
4 is a surface image of a workpiece machined in
5 is a surface image of a workpiece machined in
6 is a graph of the surface hardness and surface residual stress of the workpiece after machining in each group test of Table 1.
7 is a schematic diagram of the influence rule of the experimental cutting depth on the residual stress on the surface of the workpiece in Table 2.
8 is a schematic diagram of the influence rule of the experimental cutting depth on the surface roughness of the workpiece in Table 2.
9 is a schematic diagram of the influence rule of the experimental cutting depth on the surface hardness of the workpiece in Table 2.
이하의 상세한 설명은 모두 예시적인 것으로, 본 출원을 더욱 상세하게 설명하기 위한 것임에 유의해야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.It should be noted that the following detailed description is all illustrative and is intended to describe the present application in more detail. Unless otherwise specified, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this application belongs.
여기에서 사용된 용어는 구체적인 실시 방식을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 출원에 따른 예시적인 실시 방식을 제한하려는 의도가 아님에 유의해야 한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 문맥상 달리 명시되지 않는 한, 단수형은 또한 복수형을 포함한다. 또한, 본 명세서에 "포함하는" 및/또는 "포괄하는"이라는 용어가 사용되는 경우, 이는 특징, 단계, 조작, 장치, 구성요소 및/또는 이들의 조합이 존재한다는 것을 말한다.It should be noted that the terminology used herein is only for describing a specific implementation manner, and is not intended to limit the exemplary implementation manner according to the present application. As used herein, the singular also includes the plural unless the context clearly dictates otherwise. Also, when the terms "comprising" and/or "comprising" are used herein, it refers to the presence of features, steps, operations, devices, components, and/or combinations thereof.
설명의 편의를 위해, 본 발명에 "상", "하", "좌", "우" 용어가 사용되는 경우, 이는 첨부 도면 자체의 상, 하, 좌, 우 방향과 일치한다는 의미일 뿐 구조를 제한하지 않는다. 이는 본 발명을 간략하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 가리키는 장치 또는 구성요소가 반드시 특정한 방위를 나타내고 특정한 방위 구조를 갖고 조작되어야 한다는 것을 의미하거나 암시하지 않으므로, 이는 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다.For convenience of description, when the terms "upper", "lower", "left", and "right" are used in the present invention, this only means that they coincide with the up, down, left, and right directions of the accompanying drawings themselves. does not limit This is only for brief description of the present invention, and does not imply or imply that the device or component indicated must necessarily exhibit a specific orientation and be operated with a specific orientation structure, so it should not be construed as limiting the present invention.
배경 기술에서 소개한 바와 같이, 종래의 공작물 절삭 방법은 공작물 표면 잔류 인장 응력이 비교적 높고, 공작물의 피로 강도, 내화학성 및 응력 부식 성능이 낮으며 정밀도가 낮다. 이러한 문제점을 감안하여 본 출원은 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 방법을 제공한다.As introduced in the background art, in the conventional workpiece cutting method, the residual tensile stress on the surface of the workpiece is relatively high, the fatigue strength, chemical resistance and stress corrosion performance of the workpiece are low, and the precision is low. In view of these problems, the present application provides a method for cutting a workpiece to obtain a surface with high integrity.
본 출원에서 "정방향"은 종래의 절삭 가공에서 커터가 이송되는 방향과 동일한 방향을 말하며, "역방향"은 "정방향"과 반대인 방향을 말한다.In this application, "forward direction" refers to the same direction as the direction in which the cutter is fed in the conventional cutting process, and "reverse direction" refers to a direction opposite to the "forward direction".
본 출원의 전형적인 실시 방식에 따른 실시예 1에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 방법은 길이가 30mm인 피스톤 알루미늄-실리콘 합금 ZL109 공작물(1)에 대해 절삭을 수행한다. 수치 제어 가공 센터 PUMA200A를 채택하여 수행하며, 먼저 정방향을 따라 공작물에 대해 거친 절삭을 수행한 후, 공작물에 대해 1회 정방향 정밀 절삭과 1회 역방향 정밀 절삭을 수행하고, 거친 절삭은 초경합금 커터(모델: YD101 CCGX09T308-LC)로 수행하며 정밀 절삭은 다결정 다이아몬드 커터 2(모델: CCMW09T308F-L1, 중간 입도)로 수행한다.In
상기 거친 절삭의 가공 매개 변수는 절삭 속도: v=150m/min, 절삭 깊이: ap=0.5mm, 이송량 f=0.15mm/r이다.The machining parameters of the rough cut are: cutting speed: v = 150 m/min, cutting depth: a p = 0.5 mm, feed amount f = 0.15 mm/r.
상기 정밀 절삭의 가공 매개 변수는 절삭 속도: v=300m/min, 절삭 깊이: ap=0.2mm, 이송량 f=0.05mm/r이다.The processing parameters of the precision cutting are cutting speed: v = 300 m/min, cutting depth: a p = 0.2 mm, and feed amount f = 0.05 mm/r.
상기 정방향 절삭은 3단계(N=3)로 수행된다. 먼저, 커터는 정방향 절삭 시작점 A지점(공작물 일단 단면 B지점으로부터 5mm 떨어진 지점)로부터에서 정방향을 따라 이송되어 C지점까지 이송되고, 제1 소정 거리 10mm 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제1단계 정방향 절삭을 완료한 후, 공작물이 정방향 절삭의 시작점인 A지점으로 돌아오며, 다시 정방향을 따라 25mm 이송되어 D지점에 도달하고, 공작물 2배의 제1 소정 거리 20mm 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제2 단계 정방향 절삭을 완료한 후, 공작물이 정방향 절삭의 시작점인 A지점로 돌아가 다시 정방향을 따라 40mm 이송되어 F지점에 도달하며, 공작물 3배의 제1 소정 거리 30mm 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제3단계 정방향 절삭을 완료함으로써, 공작물의 정방향 절삭을 완료한다. F지점과 공작물의 타단 단면 E지점에는 5mm의 안전거리가 유지된다.The forward cutting is performed in three steps (N=3). First, the cutter is fed along the forward direction from the forward cutting start point A (a
제1 단계 정방향 정밀 절삭 커터가 C지점에 도달한 후, 커터가 공작물을 이탈한 후 형성되는 스트립 모양의 절삭분이 끊어지며, 제2단계 정방향 정밀 절삭 커터가 D지점에 도달한 후, 커터가 공작물을 이탈한 후 형성되는 스트립 모양의 절삭분이 끊어지며, 제3 단계 정방향 정밀 절삭 커터가 E지점에 도달한 후, 커터가 공작물을 이탈한 후 형성되는 스트립 모양의 절삭분이 끊어진다. 스트립 모양의 절삭분이 끊어진 후 절삭분이 엉키지 않으므로 공작물 표면에 스크래치가 생기는 것이 방지된다.After the first step forward precision cutting cutter reaches point C, the strip-shaped cutting chips formed after the cutter leaves the workpiece are cut off, and after the second step forward precision cutting cutter reaches point D, the cutter After the third step forward precision cutting cutter reaches point E, the strip-shaped cuttings formed after the cutter leaves the workpiece are cut off. After the strip-shaped chips are broken, the chips do not get tangled, preventing scratches on the surface of the workpiece.
제2 단계의 정방향 절삭은 제1 단계 정방향 절삭에서 절삭된 표면을 지나며, 제1 단계 정방향 절삭 후 표면에 대해 다시 절삭을 수행하고, 제1 단계 정방향 절삭의 절삭 표면(C지점과 B지점 사이의 표면)의 스프링백(spring back) 부분을 다시 절삭하여 거품 모양의 절삭분을 생성한다. 마찬가지로 제3 단계 정방향 절삭은 제2 단계 정방향 절삭의 D지점과 B지점 사이 표면의 스프링백 부분을 다시 절삭하여 거품 모양의 절삭분을 생성함으로써, 공작물의 가공 정밀도를 보장한다.The second step forward cutting passes the surface cut in the first step forward cutting, performs cutting again on the surface after the first step forward cutting, and cuts the cutting surface of the first step forward cutting (between points C and B). The spring back part of the surface) is cut again to produce foam-like chips. Likewise, the third step forward cutting re-cuts the springback portion of the surface between points D and B of the second step forward cutting to generate bubble-shaped chips, thereby ensuring the machining accuracy of the workpiece.
상기 역방향 절삭도 3단계(M=3)로 수행된다. 제1 단계 역방향 절삭 커터는 F지점에서 D지점으로 이송되며, 공작물 제2 소정 거리(10mm, E지점과 D지점 사이의 영역) 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제1 단계 역방향 절삭을 완료한다. 커터는 F지점으로 돌아간 후, 다시 C지점까지 역방향 이송되고, 공작물 2배의 제2 소정 거리(20mm, E지점과 C지점 사이 영역) 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제2 단계 역방향 절삭을 완료한다. 커터는 F지점까지 돌아간 후, A지점까지 역방향 이송되며, 공작물 3배의 제2 소정 거리(30mm, E지점과 B지점 사이의 영역) 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행한다.The reverse cutting is also performed in three steps (M=3). The first step reverse cutting cutter is transferred from point F to point D, and performs cutting on the surface within the range of the second predetermined distance (10 mm, the area between points E and D) to complete the first step reverse cutting. . After returning to point F, the cutter is fed back to point C, and cuts the surface within the range of a second predetermined distance (20mm, the area between points E and C) twice the workpiece to perform reverse cutting in the second step. complete After returning to point F, the cutter is fed backward to point A, and cuts the surface within a range of a second predetermined distance (30 mm, an area between points E and B) three times the workpiece.
정방향 정밀 절삭의 원리와 유사하게, 역방향 정밀 절삭도 3단계로 수행되어 가공 정밀도를 보장할 수 있으며, 절삭분이 엉키지 않아 공작물 표면이 훼손되는 것을 방지할 수 있다.Similar to the principle of forward precision cutting, reverse precision cutting can also be performed in three steps to ensure machining accuracy and prevent the workpiece surface from being damaged due to the entanglement of cutting chips.
본 실시예에 있어서, 거친 절삭 후에도 역방향 정밀 절삭-정방향 정밀 절삭 순서에 따라 역방향 정밀 절삭과 정방향 정밀 절삭을 여러 차례 번갈아 수행할 수 있으나, 정방향 정밀 절삭과 역방향 정밀 절삭의 횟수는 5회 이하로 하여, 매회 너무 얕게 절삭되어 작업 효율이 낮아지는 것을 방지한다. 본 실시예에 있어서 제1 소정 거리와 제2 소정 거리는 사전에 상이한 공작물 재료를 시험하여 제1 소정 거리와 제2 소정 거리의 값을 획득할 수 있다.In this embodiment, even after rough cutting, reverse precision cutting and forward precision cutting can be alternately performed several times according to the reverse precision cutting-forward precision cutting sequence, but the number of forward precision cutting and reverse precision cutting is set to 5 or less. , to prevent low work efficiency due to too shallow cutting each time. In this embodiment, the first predetermined distance and the second predetermined distance may be obtained by testing different workpiece materials in advance to obtain values of the first predetermined distance and the second predetermined distance.
표 1은 16 중 정밀 절삭 방식의 방식표이다.Table 1 is a method table of 16 precision cutting methods.
표 1 정밀 절삭 방식표Table 1 Precision cutting method table
실험 1은 1회 일반 정방향 절삭으로, 공작물 시작단으로부터 가공을 완료해야 하는 부위까지 중단 없이 절삭한다. 실험 2는 1회 일반 역방향 절삭으로, 실험 1과 절삭 방향만 다르다. 실험 3은 1회 정방향 절삭이다. 실험 4는 1회 역방향 절삭이다. 실험 5는 먼저 정방향 절삭을 수행한 후 역방향 절삭을 수행한다. 실험 6은 먼저 역방향 절삭을 수행한 후 정방향 절삭을 수행한다. 실험 7은 2회 절삭을 수행하며 모두 정방향 절삭이다. 실험 8은 2회 절삭을 수행하며 모두 역방향 절삭이다. 실험 9는 3회 절삭을 수행하며 모두 정방향 절삭이다. 실험 10은 3회 절삭을 거치며 앞 2회는 정방향 절삭이고 제3회는 역방향 절삭이다. 실험 11은 3회 절삭을 거치며 이는 정방향, 역방향, 정방향 순서로 절삭을 수행한다. 실험 12는 3회 절삭을 거치며 제1회는 정방향 절삭이고, 제2회와 제3회는 모두 역방향 절삭이다. 실험 13은 3회 절삭을 거치며 제1회는 역방향 절삭이고 제2회와 제3회는 정방향 절삭이다. 실험 14는 3회 절삭을 거치며 제1회는 역방향 절삭이고 제2회는 정방향 절삭이고 제3회는 역방향 절삭이다. 실험 15는 3회 절삭을 거치며 앞 2회는 역방향 절삭이고 제3회는 정방향 절삭이다. 실험 16은 3회 절삭을 거치며 모두 역방향 절삭이다. 실험 1과 실험 2를 제외한 기타 실험에서의 정방향 절삭과 역방향 절삭은 모두 3단계로 나누어 수행된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 거친 절삭 후 여러 번의 정방향 절삭과 역방향 절삭을 수행하므로, 공작물 표면의 잔류 인장 응력을 감소시키고 잔류 압축 응력을 도입할 수 있다. 정밀 절삭의 횟수와 방향이 다른 경우, 가공 표면 잔류 응력 변화가 현저하므로, 정밀 절삭 방향과 횟수를 조절함으로써 잔류 응력 크기를 제어할 수 있다. 정밀 절삭 횟수가 많을수록 표면 잔류 응력이 작고 안정적이며, 합리적인 정밀 절삭 방향과 횟수는 표면 잔류 응력을 낮출 수 있어 표면 잔류 압축 응력을 획득할 수 있기 때문에, 가공 부품의 피로 수명과 내마모성을 향상시킬 수 있다. 실험 6은 최대의 잔류 압축 응력을 획득할 수 있으며, 실험 6의 실험 효과가 가장 우수하였는데, 이는 바로 본 출원 실시예 1의 절삭 방식이다.As shown in FIG. 2 , since several forward and reverse cuts are performed after rough cutting, residual tensile stress on the surface of the workpiece can be reduced and residual compressive stress can be introduced. When the number and direction of precision cutting are different, since the change in residual stress on the machined surface is significant, the magnitude of residual stress can be controlled by adjusting the direction and number of precision cutting. The greater the number of precision cutting, the smaller and more stable the surface residual stress, and the reasonable precision cutting direction and frequency can lower the surface residual stress and obtain the surface residual compressive stress, thereby improving the fatigue life and wear resistance of the machined part. .
도 3에 도시된 바와 같이, 실험 6의 방식은 비교적 작은 공작물 표면 가공 거칠기를 획득할 수 있으며, 실험 1 및 실험 3에서 알 수 있듯이, 정방향 절삭은 단계를 나누어 수행하면 공작물 표면의 거칠기가 현저하게 낮아진다. 이는 단계를 나누는 방식을 채택하면 가공 표면에 스크래치가 생기는 것을 방지하고 가공 품질을 향상시킬 수 있으며, 실험 1의 가공 표면은 도 4에 도시된 바와 같고, 실험 3의 가공 표면은 도 5에 도시된 바와 같다.As shown in FIG. 3, the method of
도 6에 도시된 바와 같이, 실험 16에서 경도 최댓값은 138HV0.025이고, 최솟값은 85HV0.025이며, 재료 경도는 표면층으로부터 기판까지, 기판 경도가 80HV0.025가량까지 처음에는 작았다가 다시 커지고, 정밀 절삭 횟수가 증가함에 따라 가공 표층 경도 변화 범위가 감소하며 값이 점차 안정적이게 된다. 여기에서 3회 정밀 절삭을 거친(실험 9-16)의 표면층 경도는 90-110HV0.025 사이에서 안정되고, 대응하는 표면 잔류 응력 값은 비교적 작다. 따라서 가공 경화는 정밀 절삭 횟수의 영향을 받으며, 정밀 절삭 횟수가 많을수록 가공 표층 경도가 안정적이고, 경화 정도가 더욱 합리적이며 표면 잔류 응력이 비교적 작다.As shown in Fig. 6, in
도 2 내지 도 6에서 알 수 있듯이, 실험 6이 가장 바람직한 절삭 방식이라는 것을 알 수 있는데, 이는 바로 본 출원 실시예 1의 절삭 방식으로, 공작물 표면의 잔류 인장 응력을 현저하게 낮추고 잔류 압축 응력을 도입하며 표면 거칠기를 낮춘다.2 to 6, it can be seen that
표 2는 절삭 매개 변수 변화 시 먼저 역방향 정밀 절삭 후 다시 정방향 정밀 절삭을 수행한 실험 방식이다.Table 2 is an experimental method in which reverse precision cutting is performed first and forward precision cutting is performed again when the cutting parameters are changed.
표 2 절삭 매개 변수 변화 시 먼저 역방향 정밀 절삭 후 다시 정방향 정밀 절삭을 수행한 실험 방식표Table 2 Table of experimental methods in which reverse precision cutting is performed first and forward precision cutting is performed again when the cutting parameters are changed
도 7에 도시된 바와 같이, 정방향 역방향의 양방향 정밀 절삭법을 채택하는 경우, 1) 절삭 깊이가 0.15mm 내지 0.30mm 범위 내에 있을 때, 가공 표면 잔류 응력이 절삭 깊이가 커짐에 따라 감소한다. 2) 절삭 깊이가 0.20mm 내지 0.30mm 범위 내에 있을 때, 절삭하여 표면 잔류 압축 응력을 획득한다. 이는 절삭 매개 변수가 합리적일 때 정방향 역방향의 양방향 정밀 절삭법이 표면 잔류 응력을 낮추고 표면 잔류 압축 응력을 획득하여 가공 부품의 피로 저항 및 내마모성을 향상시킬 수 있음을 보여준다. 3) 절삭 깊이가 0.05mm 내지 0.15mm 범위 내에 있을 때, 가공 표면의 잔류 응력이 크게 변동하는데, 이는 주로 커터 원호 반경이 존재하고 절삭 깊이에 합리적인 매개 변수 범위가 존재하기 때문이다. 절삭 매개 변수가 작으면 이상적인 가공 효과를 얻을 수 없다.As shown in FIG. 7 , in the case of adopting the forward and reverse bidirectional precision cutting method, 1) when the cutting depth is in the range of 0.15 mm to 0.30 mm, the residual stress on the machining surface decreases as the cutting depth increases. 2) When the cutting depth is within the range of 0.20 mm to 0.30 mm, cutting to obtain surface residual compressive stress. This shows that when the cutting parameters are reasonable, the two-way precision cutting method in the forward and reverse directions can lower the surface residual stress and acquire the surface residual compressive stress, thereby improving the fatigue resistance and wear resistance of the machined part. 3) When the cutting depth is in the range of 0.05mm to 0.15mm, the residual stress on the processing surface fluctuates greatly, mainly because the cutter arc radius exists and the cutting depth has a reasonable parameter range. If the cutting parameters are small, the ideal machining effect cannot be obtained.
도 8에 도시된 바와 같이, 정방향과 역방향의 양방향 정밀 절삭법을 채택할 경우, 절삭 깊이가 0.05mm 내지 0.30mm 범위 내에 있을 때, 가공 표면 거칠기는 모두 0.4μm 미만이다. 이는 먼저 역방향 절삭 후 정방향 절삭을 진행하는 정밀 절삭법이 가공 표면 거칠기를 현저하게 낮추고 표면 응력 집중 계수를 낮추며 표면 피로 저항 및 내마모성을 향상시킬 수 있음을 설명한다.As shown in FIG. 8 , when the two-way precision cutting method in the forward and reverse directions is adopted, when the cutting depth is in the range of 0.05 mm to 0.30 mm, the processed surface roughness is less than 0.4 μm. This explains that the precision cutting method, which first proceeds with reverse cutting and then forward cutting, can significantly lower the roughness of the machined surface, lower the surface stress concentration factor, and improve surface fatigue resistance and wear resistance.
도 9에 도시된 바와 같이, 정방향과 역방향의 양방향 정밀 절삭법을 채택할 경우, 표면 경도 최댓값은 117.7HV0.025이고 최솟값은 89.03HV0.025이다. 표면층 경도는 89-118HV0.025 사이에서 안정적이며 가공 경화 정도는 합리적이다. 이는 먼저 역방향 절삭 후 정방향 절삭을 진행하는 정밀 절삭법을 채택하면 경화 정도가 합리적인 가공 표면을 획득하며, 과도한 경화로 인해 표층이 탈락되고 인성을 저하되는 것을 방지하여, 표면 피로 저항 및 내마모성을 향상시킬 수 있음을 보여준다.As shown in FIG. 9, when adopting the two-way precision cutting method in the forward and reverse directions, the maximum surface hardness value is 117.7HV 0.025 and the minimum value is 89.03HV 0.025 . The hardness of the surface layer is stable between 89-118HV 0.025 and the degree of work hardening is reasonable. This means that by adopting the precision cutting method of first reverse cutting and then forward cutting, a processed surface with a reasonable degree of hardening is obtained, and surface layer is prevented from falling off and toughness is lowered due to excessive hardening, thereby improving surface fatigue resistance and wear resistance. show that you can
상기에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시방식을 설명하였으나, 본 발명의 보호 범위는 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 본 발명의 기술적 해결책을 기반으로 창조적인 작업 없이 다양한 수정 또는 변형을 가할 수 있으며 이는 모두 본 발명의 보호 범위 내에 속한다는 점을 이해한다.In the above, specific embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the scope of protection of the present invention is not limited thereto. It is understood that those skilled in the art to which the present invention belongs may make various modifications or variations based on the technical solution of the present invention without creative work, all of which fall within the protection scope of the present invention.
1: 공작물
2: 다결정 다이아몬드 커터 1: Workpiece
2: polycrystalline diamond cutter
Claims (9)
공작물은 거친 절삭을 수행한 후 적어도 1회의 정방향 정밀 절삭과 적어도 1회의 역방향 정밀 절삭을 수행하고, 매회의 정방향 정밀 절삭과 역방향 정밀 절삭은 모두 복수의 단계로 수행되고, 인접한 두 단계에서 뒤 단계의 절삭은 앞 단계 절삭의 절삭에서 이미 가공한 표면을 거치고;
상기 정방향 정밀 절삭의 구체적인 단계는, 커터(cutter)가 정방향 절삭의 시작점으로부터 정방향으로 이송되고, 공작물의 제1 소정 거리 범위 내 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제1 단계 정방향 절삭을 완료하며, 공작물은 시작점으로 돌아가 다시 정방향을 따라 이송되고, 공작물 2배의 제1 소정 거리 범위 내 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제2 단계 정방향 절삭을 완료하고, 동일한 방법으로, 공작물이 제N-1 단계 절삭을 완료할 때마다, 시작점으로 돌아가 다시 정방향을 따라 이송되며, 공작물 N배의 제1 소정 거리 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제N 단계 절삭을 완료하고, 이는 공작물의 모든 절삭 대상 표면에 대한 절삭 작업이 완료될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.In the workpiece cutting method for obtaining a surface with high integrity,
After rough cutting, the workpiece is subjected to at least one forward precision cutting and at least one reverse precision cutting, each forward precision cutting and reverse precision cutting being performed in a plurality of steps, and two adjacent steps to the next step. The cutting is through the surface already machined in the cutting of the previous stage cutting;
In the specific step of forward precision cutting, a cutter is fed in a forward direction from the starting point of forward cutting, cutting is performed on the surface of the workpiece within a first predetermined distance range, and the first stage forward cutting of the workpiece is completed. , the workpiece returns to the starting point and is fed along the forward direction again, and cutting is performed on the surface within the first predetermined distance range of twice the workpiece, completing the second step forward cutting of the workpiece, in the same way, the workpiece is Nth -Every time the first stage cutting is completed, it returns to the starting point and is fed along the forward direction again, and cutting is performed on the surface within the first predetermined distance range of N times the workpiece to complete the Nth stage cutting, which completes all cutting of the workpiece. A workpiece cutting processing method for obtaining a surface with high integrity, characterized in that the cutting operation on the target surface is performed until completion.
거친 절삭 후, 먼저 역방향 정밀 절삭을 수행한 후, 정방향 정밀 절삭을 수행하는 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 1,
A workpiece cutting and processing method for obtaining a surface with high integrity, characterized in that after rough cutting, first reverse precision cutting is performed, and then forward precision cutting is performed.
거친 절삭 후, 역방향 정밀 절삭-정방향 정밀 절삭의 순서에 따라 역방향 정밀 절삭과 정방향 정밀 절삭을 여러 번 번갈아 절삭을 수행하는 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 1,
A workpiece cutting and processing method for obtaining a surface with high integrity, characterized in that, after rough cutting, reverse precision cutting and forward precision cutting are alternately performed several times in the order of reverse precision cutting-forward precision cutting.
역방향 정밀 절삭과 정방향 정밀 절삭의 횟수의 합은 5회 이하인 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 1,
A workpiece cutting and processing method for obtaining a surface with high integrity, characterized in that the sum of the number of reverse precision cutting and forward precision cutting is 5 or less.
상기 정방향 절삭의 단계수 N은 3 내지 5인 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 1,
The workpiece cutting and processing method for obtaining a surface with high integrity, characterized in that the number of steps N of the forward cutting is 3 to 5.
상기 역방향 정밀 절삭의 구체적인 단계는, 커터가 역방향 이송의 시작점으로부터 이송되고, 공작물의 제2 소정 거리 범위 내 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제1 단계 역방향 절삭을 완료하며, 공작물은 시작점으로 돌아가 다시 역방향을 따라 이송되고, 공작물 2배의 제2 소정 거리 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여, 공작물의 제2 단계 역방향 절삭을 완료하고, 동일한 방법으로, 공작물이 제M-1 단계 절삭을 완료할 때마다, 시작점으로 돌아가 다시 역방향을 따라 이송되며, 공작물 M배의 제2 소정 거리 범위 내의 표면에 대해 절삭을 수행하여 제M 단계 절삭을 완료하고, 이는 공작물의 모든 절삭 대상 표면에 대한 절삭 작업이 완료될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 1,
In the specific step of the reverse precision cutting, the cutter is fed from the starting point of reverse feed, cutting is performed on the surface of the workpiece within a second predetermined distance range, and the first step reverse cutting of the workpiece is completed, and the workpiece returns to the starting point. It is fed back along the reverse direction again, and cutting is performed on the surface within the second predetermined distance range of twice the workpiece, so that the second step reverse cutting of the workpiece is completed, and in the same way, the workpiece is subjected to the M-1st step cutting. At each completion, it returns to the starting point and is fed along the reverse direction again, and cutting is performed on the surface within the second predetermined distance range of M times the workpiece to complete the Mth stage cutting, which cuts all surfaces to be cut on the workpiece. A workpiece cutting method for obtaining a surface with high integrity, characterized in that the work is performed until completion.
상기 역방향 절삭의 단계수 M은 3 내지 5인 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 6,
The workpiece cutting and processing method for obtaining a surface with high integrity, characterized in that the number of steps M of the reverse cutting is 3 to 5.
N배의 제1 소정 거리가 충족되면, N배의 제1 소정 거리의 절삭을 완료한 후, 절삭에 의해 생성된 스트립 모양의 절삭분이 끊어지는 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 1,
When the N times the first predetermined distance is met, after completing the cutting of the N times the first predetermined distance, the workpiece cutting to obtain a surface with high integrity is characterized in that the strip-shaped chips generated by the cutting are broken. processing method.
M배의 제2 소정 거리가 충족되면, M배의 제2 소정 거리의 절삭을 완료한 후, 절삭에 의해 생성된 스트립 모양의 절삭분이 끊어지는 것을 특징으로 하는 무결성이 높은 표면을 획득하는 공작물 절삭 가공 방법.According to claim 6,
When M times the second predetermined distance is satisfied, after completing the cutting of the M times the second predetermined distance, the workpiece cutting to obtain a surface with high integrity characterized in that the strip-shaped chips generated by the cutting are cut off. processing method.
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