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연삭 모델을 응용한 자기입자연마 공정에서 자기입자의 수직력 추정에 관한 연구
곽성웅(S. U. Kwak),이강현(K. H. Lee),김욱수(U. S. Kim),박정우(J. W. Park) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 연구는 자기입자연마(Magnetic Abrasive Finishing, MAF)공정에서 자기입자의 인력을 시뮬레이션하고, 이를 바탕으로 연삭이론을 이용해 자기입자의 수직력을 추정하는 연구이다. MAF 공정은 자기입자와 자석간의 인력을 절삭력으로 활용하여 표면을 연마하는 가공방식이다. 본 연구의 MAF 가공은 내부 표면 연마에 사용하는 방식 중 자석과 입자 사이에 공작물을 고정하고 자석에 진동을 주어 표면을 연마하는 방식을 적용하였다. 이 때 공작물의 한점 기준으로 보면 자기입자가 좌우로 진동하며 연마하는 길이는 연삭이론에서 연삭휠의 1 회전에 상당하는 원주와 같다고 볼 수 있다. 따라서 연삭 Fc (Cutting Force)를 계산하는 식에 연삭휠 직경, 연삭휠의 RPM 대신 연마입자배열 길이와 진동수를 각각 대입하고, 일정시간동안 MAF 를 진행한 결과에 따른 단일 자기입자의 재료제거율(Material Removal Rate, MRR)과 절삭시 소재의 비에너지(Specific Energy)값을 대입하여 Fc 를 계산하고 수직력을 추정한다. 이 결과는 다중물리해석결과와 비교하여 분석하였고, 유사한 결과를 나타냈기에 이러한 방식으로 수직력을 추정하는 것이 가능하다고 볼 수 있다. 본 연구에서 MAF 는 측정 용이성의 이유로 평판에 진동을 주어 실험하였으나, 기존 MAF 내부 가공에 그대로 적용 가능하다고 판단된다. 본 연구결과는 MAF 를 활용한 다양한 하이브리드 가공에서 비에너지 차이를 분석하여 가공 특성과 효율을 비교하는데 활용할 예정이다.