인체의 특성을 고려한 맞춤형 자유 곡면은 현대생활의 많은 부분에서 필요하지만 그 개발은 복잡하여 수리적으로 단순한 모델링을 하기가 어렵다. CAD를 이용하여 모델링을 하기도 하지만 이런 경우 특성점을 입력하여야 하는데 자유 곡면에서는 특성점을 찾기가 어렵기 때문에 역공학을 이용하여 모델링한다. 본 논문에서는 자유 곡면으로서 인체의 특성에 잘 맞는 개인 맞춤형 곡면을 모델링하여 이를 공작기계에서 가공하는 방법에 대하여 연구한다. 자전거의 안장은 자유 곡면으로서 개인의 신체특성에 맞도록 설계하며 역공학의 방법을 이용하여 모델링한다. CAD를 이용하여 수정하고 이를 가공하기 위한 공구경로를 생성한다. 가공경로를 그래픽 시뮬레이션으로 검증 하고 이를 3축 공작기계에서 생산하여 안장곡면 생산을 위한 금형개발의 기초로 하는 것이 본 연구의 주요 내용이다.

High speed machining is a machining process which cuts materials with the fast movement and rotation of a spindle in a machine tool. It reduces machining time because of the high feed and the high speed of a spindle. In addition it gets rid of post proces

최근 고속가공에 있어서 고속가공 기술의 도입으로 금형소재의 고정밀 및 고능률가공에 대한 요구가 급증하고 있다. 가공정밀도의 개선은 제품의 부가가치를 높여주고, 생산성의 개선은 가공경비를 감소시켜 가격 경쟁력을 높여 준다. 그러나 기존의 일반절삭에 의해서는 각종 공구 및 공작물의 재질에 따른 절삭조건의 제한으로 이러한 요구에 부응하지 못하고 있다. 이러한 관점에서 고속가공은 황․정삭 가공 개념 없이 생산성 향상과 밀접한 관계가 있으며 가공 능률 향상과 공정감소로 인한 경비절감을 꾀할 수 있어 최근 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 고속가공에 있어서 그 표면거칠기를 모델링하여 최적화하고자 한다. 고속가공에서 주축회전수, 이송속도를 변화시켜가며 가공 실험하여 얻은 표면거칠기 데이터를 바탕으로 bicubic polynomial 곡면보간법으로 주축회전수와 이송속도에 따른 표면거칠기 곡면 근사식을 유도한다. 즉 이 근사식을 이용하여 표면거칠기의 최적해를 구하고자 한다.

곡면가공에서 5축 가공은 복잡한 형상의 공작물에 대한 가공의 필요성이 증대되면서 3축가공보다 자유곡면 가공을 위한 시도와 연구가 활발히 이루어지고 있으나 가공시 충돌과 간섭의 문제를 해결해야하는 어려움으로 공구경로 생성에 많은 문제점을 내포하고 있다. 이러한 문제를 해결하고자 최근에는 다양한 5축 CAD/CAM S/W가 개발 되었고 이를 활용하는 사례가 늘어나고 있다. Impeller의 곡면의 형상에 따라 터보 기계의 효율이 크게 좌우 되므로 고 정밀가공이 요구된다. 고 정밀가공을 위해 impeller의 CAD modeling과 공구경로생성 및 검증에 관한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 자유곡면으로 이루어진 impeller의 복잡한 형상을 상용 S/W를 이용하여 모델링하고 곡면가공을 위한 공구경로를 생성한다. 생성된 공구경로는 충돌 및 간섭의 유무를 확인하기 위해 Graphic simulation S/W를 이용하여 이상 유무를 검증하고 이를 수정한다.