이 MEMS연구는 상당히 넓은 분야를 포함하나, 그 핵심은 바로 마이크로가공 기 술(micromachining technology)에 있다. (막연히 작은 것이 아닌 마이크로미터 단위의 가공이라는 점을 살리기 위해, "마이크로" 가공이라 부르겠다.) 이 글에서는 우선 MEMS란 무엇인가에 대해 언급한 후, MEMS에 있어서의 마이크로가공(micromachining)이 어떤 것인지를 소개, 설명함에 주력한다. 마이크로가공 기본개념의 전달에 있어서는, 처음 대하는 이들의 이해를 돕기위해 되 도록 인용을 줄이고 핵심개념만 담아 최대한 단순화시켜 설명하였다. 이러한 핵심 개념을 바탕 으로하여 설명되는, 뒤 따르는 실제 예로는 기계공학적으로 관련이 있어 보이는 몇 가지를 인 용하였다.지를 인 용하였다.
본 연구에서는 여러가지 평판 캠 기구에 대하여 효율적이며 정밀한 설계 및 가공을 할 수 있도록 CAD/CAM 소프트웨어를 개발하는데 목적이 있다. 즉, 주어진 캠 곡선과 캠 기구의 구성조건을 바탕으로 포락선 이론에 의하여 캠 형상을 구하고, 원하 는 가공 방법을 선정하여 황삭가공과 정삭가공에 대한 NC 파트프로그램을 얻는 기능들 을 하나의 통합된 CAD/CAM 소프트웨어로 구성하여 생산성과 효율성 및 정밀성 향상에 기여하고자 한다.
미래지향적 고부가가치의 첨단산업 전반에 걸쳐 기계요소 부품 재료로서 주목받고 있는 화인 세라믹스의 가공에 있어 다이아몬드 연삭 숫돌에 의한 연삭, 절단 가공은 가장 중요한 위치를 차지하고 있는 기계적 제거 가공법이다. 그러나 세라믹스는 고경도, 고강도, 경취성 재료이기 때문에 다이아몬드 지립의 절인 마모가 빨라 능률적인 가공을 장시간 유지하기가 곤란하다. 여기서는 국내 기계 가공 작업 현장에 있어서 부품의 신소재 대체에 따라 필연적으로 사용하게 된 다이아몬드 연삭 숫돌에 대하여 작업자들이 범용 숫돌 사용시의 고정 관념만을 갖고 새로운 공구에 관한 기초 지식이나 Know-how없이 가공작업에 임하는 경우가 많아, 압력 절입 방식에 있어서의 연삭 능률 비교를 중심으로 평면 연삭이나 절단 등의 강제 절입 방식에 있어서의 연삭비, 연삭저항 등의 데이터도 첨부하여 세라믹스 가공을 위한 다이아몬드 연삭공구의 조건에 대해 논하고자 한다.
최근 기계가공은 제품생산의 리드타임(lead time)의 단축 및 가공시간 단축을 통하여 비용을 절감하고 생산성을 극대화하는데 초점이 맞춰지고 있다. 고속가공(HSM: high-speed machining)은 별도의 연마 공정 없이 그 자체로 고품위, 고정도의 가공물을 생성하여 공정을 축소시키며, 가공시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 이러한 고속가공에 있어서 가공특성은 공작기계의 특성, 공구 및 가공조건뿐만 아니라 제품 형상 등의 다양한 요인에 의해 결정되어진다.(중략)
여기에서는 최근에 방전가공과 전해가공의 원리와 동향에 대하여 개설하였다. 앞으로 진행되는 재료혁명과 더불어 가공연구를 거듭함에 따라 적용의 다양화, 생력화는 물론 정밀화와 APT 의 발달로 인하여 점차 NC system과 조화되면 인수부족에 대처할 무인화 plant도 가능할 것으로 믿는다. 우리 나라에서도 전기가공법 발달에 적극적인 연구의 필요시기가 왔다고 보며 이 조그만 글이 도움이 된다면 다행이로 믿는 바이다.
본 연구에서는 나노스케일 절삭가공(nanometric cutting process)시에 미세 팁과 가공표면사이에서 발생하는 현상들에 대하여 분자동역학적 시뮬레이션을 통하여 살펴보았다 본 연구의 목적은 실험적으로는 파악하기 어려운 극미세 가공에서 발생하는 나노트라이볼로지적 현상을 이해하고, 이를 토대로 기계적 가공에 기반하여 개발된 '기계-화학적 나노리소그래피(Mechano-Chemical Scanning Probe Lithography)' 공정을 개선, 발전시키는데 있다. 기계-화학적 나노리소그래피 기술은 극초박막의 리지스트(resist)를 미세탐침을 이용하여 기계적 가공으로 제거하고 이로인해 표면으로 드러난 모재부분을 화학적 에칭에 의해 추가로 가공하여 원하는 패턴형상을 얻어내는 기술이다.(중략)
기계산업의 발달과 함께 꾸준히 공작기계의 발달에 발맞추어 절삭가공 공구도 꾸준한 발전을 요구받아왔다. 점차로 기계가공이 고정밀도를 요구하고 원가절감을 위한 생산성의 극대화를 오래전부터 추구한 결과 공작기계의 위치정밀도의 향상과 고강성구조 및 computer와 robot의 발달에 따른 CIM(Computer Integrated Manufacturing)이 가능하게 되었다. 그에 따른 절삭가공의 최첨병인 절삭공구의 성능도 꾸준히 발전되어 왔다. 아무리 공작기계의 정도 및 강성이 뛰어난다 할지라도 공구의 성능이 따라가지 못할 때에는 그앞의 모든 노력이 결실을 거두기는 어렵다. 절삭공구에 요구되는 성능을 요약하면 첫째로 고정밀 가공용공구, 둘째로는 생산성을 높일 수 있는 공구(즉 고속, 고이송에서 수명이 긴 공구), 그리고 세째로는 산업의 다양화에 따른 피삭재의 변화에 민감한 공구, 즉 난삭재 가공이 가능한 공구로 분류할 수 있다.
채터진동은 공작기계에서 가공중에 소재와 공구사이에 나타나는 급격한 상대진동을 말한다. 이러한 진동은 가공 소재 품질에 심각한 영향을 미치는 요소일 뿐만 아니라 가공툴과 기계에 손상을 유발시키는 인자이기도 하다. 본 연구는 공작기계의 구동 중 발생되는 채터진동을 실시간으로 감지하여 공구의 회전속도와 이송 속도를 제어하여 자율보정함으로써 보다 빨리 채터진동의 영향을 보상함을 물론 보다 정밀한 가공물을 생산할 수 있는 채터진동 감지 및 보정에 관한 것이다. 실시간 처리를 위하여 본 연구에서의 공작기계의 채터진동 보상장치는 공작기계에 임베디드 형태의 디바이스로 개발되었으며, 구성은 공작기계의 채터진동을 감지하는 센서와 센서로부터 감지된 채터진동에 따라 보상값을 예측하여 산출하는 채터보상기를 포함하여 공작기계의 CNC제어기의 연계 구성됨을 특징으로 한다.
파인 세라믹은 대부분의 기계적 특성에 있어서 일반금속보다 우수한 특성을 가지기 때문에 각종기계 및 부품 재료로서의 기대가 크다. 그러나 세라믹재료의 고경강도, 고취성에 기인하는 난가공성 및 가공손상층의 발생은 이들 재료의 실용화에 큰 장애로 되어 있다. 현재, 다종의 세라믹이 개발되어져 있고, 이들을 어떠한 제품의 형태로 만들기 위해서는 기계적 가공을 필요로 하게된다. 오늘날, 세라믹의 기계적 가공법으로서 가장 일반적으로 사용되어지는 것은 다이야몬드숫돌에 의한 연삭가공이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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