다. 이종공정 순차 하이브리드 가공의 공작물 회전속도 고찰
2. 연마입자 크기에 따른 순차 하이브리드 가공특성
본 실험은 3장의 PECP->MAF 교차가공에서 보이는 낮은 표면거칠기 값과 Micro-pit 가 없는 표면 혹은 더 높은 품질의 표면이 얻어지는지 확인하기 위한 실험이다. 먼저 이전 실험에서 회전하며 PECP를 진행하는 경우 기존 PECP보다 전기화학적 반응이 덜 일어나기 때문에, 사전실험에 비해 가공영역을 줄여 전류밀도를 높여서 하이브리드 가 공을 진행했다. 가공영역은 13mm만큼 전해액에 잠긴 넓이가 폴리싱된다. 폴리싱 영역 의 넓이는 13mm2이고, 가공영역의 4.5배가 전체 가공영역이기 때문에 이전 PECP연구 에서 180초가 폴리싱 기준시간으로 적합하기 때문에, 원판 전체 가공시간은 180초의 4.5배인 810초로 진행했다. Fig. 5.6은 공작물에서 PECP가 진행되는 영역을 나타낸 개 략도이다. 실험조건은 Table 5.3과 같이 진행했다. Fig. 5.7은 공작물의 CCD카메라 관찰 위치 및 AFM 측정 위치를 나타내었다. 여기서 공작물의 9시 방향은 MAF가 마지막으 로 진행되고 공정이 끝난 표면이기 때문에 입자에 의한 Scratch mark가 반드시 발생한 다. 따라서 9시 방향 표면은 측정 표면에서 제외한다. 전해액에 침지된 6시 방향의 표 면 또한 전기화학반응이 진행된 시간이 짧으므로 Micro-pit가 발생하며 이 표면 또한 목적표면과 거리가 멀기 때문에 제외한다. 두 영역을 제외한 표면에서 MAF와 PECP가 순차 하이브리드 가공된 영역 내에 공작물 끝단에서 10mm 위치에 마커로 표시하고, 마커 근처 300μm이내의 영역에서 12시, 3시, 6시, 9시 방향 표면을 관찰하고 대표되는 표면을 관찰하고, 측정하였다.
Fig. 5.6 Schematic diagram of PECP area
Table 5.3 Experimental condition of controlled application of process mechanisms hybrid machining according to abrasive particle size
Electrical condition
Current density 0.5 A/cm2
Electrode gap 5 mm
Frequency 425 Hz
Duty factor 50%
Polishing time 810s
MAF condition
Abrasive slurry mixing ratio (7:1) Magnetic particle 1.75g (STS304 powder)
WA 0.25g – 0.5μm, 1.5μm, 3~5μm
Lubricant 2.5ml
Vibration Hz 15Hz
Fig. 5.7 Measurement area
Fig. 5.8 CCD camera view according to abrasive particle size
Fig. 5.9 AFM images of surface according to abrasive particle size
Fig. 5.7는 각 연마입자크기에 따른 순차 하이브리드 가공 표면의 CCD 카메라 화면 이고, Fig. 5.8는 AFM 측정결과를 나타낸 것이다. 먼저 CCD카메라를 보면 A는 표면에 입자에 의한 스크래치마크가 보이지 않고, 평활한(Smoothness)표면을 보이지만, AFM 측정 이미지에서 확인될 정도로 표면에 큰 표면파형이 보인다. Fig. 5.8의 A를 보면 단 면선도에서도 평활하지만 평탄하지 않고 파상도가 큰 단면선도가 관찰된다. Fig. 5.8의 B를 보면 큰 표면파형은 보이지 않지만, 부분적으로 거친표면이 보인다. Fig. 5.8 B를 보면 입자에 의한 스크래치마크가 부분적으로 분포되어있지만, A보다 평탄한 표면을 보인다. 이는 Ra, Sa값으로도 확인할 수 있다. 이 측정결과로 CCD카메라 화면과 같은 형태의 표면이 측정됨을 확인할 수 있다. Fig. 5.8 C는 3~5μm 크기의 연마입자를 사용 한 가공결과 표면이다. A, B, C중 가장 평탄한 표면으로 보인다. Fig. 5.8 C를 보면 단 면선도와 Ra, Sa값에서도 평탄한 표면을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 하지만 평활 화가 잘된 A표면에 비해 단면선도에 요철(凹凸)부가 보인다. 하지만 B에 비해 요철(凹 凸)부가 적다. 하지만 세 가공결과 모두 전기화학적 반응에 의한 Micro-pit가 AFM 측 정 이미지에서 관찰된다. Fig. 5.8에서 각 조건에 따른 표면을 면의 범위에서 측정하여 같은 경향을 나타내는 것을 확인했다. 또 순차적으로 가공이 되었지만 PECP만 진행한 표면처럼 광택이 관찰되었고, Fig. 5.9는 순차 하이브리드 가공한 표면과 가공 전 표면 의 광택정도를 비교한 사진이다.
Fig. 5.10 A comparison of surface glosses