프레스금형 제작 시 사용목적에 맞는 적합한 소재선택과 빠른 가공방법에 대한 연구는 금형제작시간을 줄이고 금형원가를 절감하는데 절대적으로 필요한 연구분야이다. 특히 장수명 프레스금형을 개발하기 위해선 열에 대한 고찰이 반드시 이루어져야 한다. 일반적으로 프레스금형의 주요부품 소재로는 Cr, W계 저합금 공구강, 고탄소 고크롬강, 고속도강 등 냉간 금형용 합금공구강이 많이 쓰이고 있다. 프레스금형부품을 가공하는 데는 주로 공작기계와 와이어 컷 방전가공을 사용하고 있다. 가공공정에 따라 금형부품의 가공시간 및 수명이 많은 차이가 난다. 밀링가공과 연삭가공으로 제작된 부품의 경우 제작시간과 비용은 많이 드는데 비해 금형의 수명이 길고 밀링가공과 와이어 컷 방전가공을 사용하면 제작시간과 비용은 절감되는 반면 금형수명은 줄어드는 현상이 나타난다. 따라서 본 연구에선 가공시간과 비용이 절감되는 가공방법으로 열처리를 사용하여 금형의 사용수명을 향상시키는 방법에 대해 고찰하고자 한다. 밀링가공-연삭가공, 밀링가공-와이어 컷 방전가공, 밀링가공-와이어 컷-고온템퍼링, 3가지 가공방법으로 시편을 제작하여 가공표면과 중심부를 SEM, EDS분석 및 표면조도분석으로 문제점을 고찰하였고 밀링가공-와이어 컷 방전가공-고온템퍼링의 가공방법으로 밀링가공-연삭가공과 동일한 금형의 수명을 만드는 방법을 도출하였다.
산업이 고도화됨에 따라 각종 기계·기구에 사용되는 부품의 고정도가 요구되면서 기존에 공구와 가공물이 직접 접촉하면서 절삭하는 가공방법으로는 절삭력에 의한 변형과 마찰열로 인하여 고정도 가공을 실현하는데 많은 어려움이 생기게 되었다 이러한 절삭가공법 중 연삭가공은 주로 가공물의 마무리에 이용되는 가공법으로서, 비교적 정밀하고 양호한 표면의 품위가 요구되어지는 부품에 사용되어왔다.(중략)
최근의 전자통신 및 정밀의료 부품들은 제품의 경량화 및 집적화로 인해 크기는 작으면서도 많은 기능이 요구되어지는 다기능ㆍ소형화 추세에 있다. 따라서, 부품들은 복잡한 형상에 초고기능과 초정밀도가 요구되어 고강도의 재료와 MEMS 및 Nano-technology로 성형ㆍ가공된다. 이러한 방법은 고비용을 요하며 실용화에 많은 문제점을 내포하고 있다. 반면에 이러한 부품들을 생산단가가 저렴한 전통적인 소성가공기술로 생산할 경우에는 부품의 강도 및 정밀도에 한계를 갖게 된다.(중략)
마이크로 일렉트로닉스(Microelectronics)를 중심으로 하는 산업혁명이 진행되고 있는 시점에서 전자, 광학 또는 신소재 부품에 대한 형상과 치수 또는 표면거칠기에 대한 정확도와 정밀도가 엄격하게 요구되고 있다. 예를 들어 경취 재료인 반도체의 웨이화( w-afer), 수정진동자 자기헷트, 비구면렌즈 또는 연질 금속의 레이저빔(Laser Beam) 프린터 용 포리곤 밀러(Polygon Mirror), 자기디스크, 복사기용 드럼(drum), 레저기기용 반사밀러 등 가공정밀도를 향상시키기 위해서는 과거의 가공기술을 대치할 수 있는 새로운 초정밀가공 기술의 도입이 활발하게 진행되고 있다. 경취성 재료의 초정밀가공은 지금까지는 랩핑(lappi- ng), 폴리싱(polishing)의 가공기술이 주체였으나, 최근의 엄격한 부품정밀도에 대응하기 위하여 전가공을 초정밀 연삭가공으로 평면도,표면거칠기, 가공변질층을 향상시키고 다듬질 가공은 폴리싱으로 하여 표면거칠기를 향상시켜야 하는 가공기술이 보급되고 있다. 일반연질 금속의 다듬질가공은 유리지립을 이용하는 랩핑이나 폴리싱으로 다듬질 가공을 진행하고 있었 으나 형상정도와 표면정밀도를 동시에 얻는다는 것이 어렵고 또 가공시간이 너무 길어서 매우 고가인 것이 되고 말았다. 그러나 유리에서 연질금속으로 재료를 전환시키고 저가격화, 양산 화의 요구, 정밀도 향상과 부품의 안정화 등등 여러 이유로서 다아아몬드(Diamond) 공구로 mirror surface 를 만드는 초정밀 경면연삭 가공기술(precision turning with diamond)의 발달 로 이제는 완전히 새로운 가공기술로 대치되고 말았다. 다이아몬드에 의한 초정밀절삭은 공구 끝이 매우 예리하고 마모가 매우 적은 단결정 다이아몬드를 이용하고 절삭가공 기계는 운동정도 를 피가공물에 정확히 전사 시키는 방법이며 따라서 가공기계는 고도의 운동정밀도가 요구되며 그외에 강성, 진동, 열변이, 제어면에서 엄격한 검도가 있어야 한다.
산업이 발전함에 따라 기계부품의 소형화, 고속화가 요구되는 세계적인 추세에서 정밀 가공기술은 기계 및 전자 부품 산업에서 중요한 위치를 차지하게 되었다. 특히, 원통형상을 가지는 부품의 가공에서 무심 연삭(Centerless Grinding) 공정은 높은 생산성과 정확한 치수 형성의 능력이 있어서 중요한 생산공정으로 발전되어 왔다. 예컨대 각종 Pin, Compressor의 Crankshaft, 소형 축, 연료분사기 등은 무심 연삭 공정을 통하여 높은 정밀도를 얻고 있다. 본 발표에서는 최근 생산 현장에서 요구되고 있는 고효율 연삭 공정을 위한 Shaft류의 외경과 단면의 복합공정 연삭 방법을 기술하였다.(중략)
조립체를 표현하는 가장 간단한 방법은 각 부품의 좌표간의 변환 행렬을 이용하여 위 치와 방향을 정의하는 것이다. 이때 각 부품은 가공단계에서 발생한 형상 오차를 가질 수 있는데 그 형용영역은 설계단게에서 공차로 지정된다. 이러한 형상 오차나 공차를 갖는 부품들이 조립시 가질수 있는 위치와 방향의 허용영역을 구한여 조립성을 판단할 수 있다. 조립성이란 주워진 위치에서 조립이 가능한 가 하는것과 조립경로가 존재하는 가 하는 것 이다. 본 연구에서는 조립성 확인을 위하여 인터벌 수를 세분하는 방법의 인터벌 분석을 이용한다.
초고속 정보통신망 구현에 필수적인 광학 연결용 부품인 광 Ferrule은 광섬유 커넥터의 중요부품으로서 우수한 치수정밀도와 내마모성을 갖추어야 한다. 현재, Ferrule로 사용되는 재료는 지르코니아, 알루미나 등 세라믹 물질이 많이 사용되고 있으며 기계적 강도나 내마모성 면에서는 우수하지만, 피연마속도가 석영섬유에 비해 현저히 작아서 특수한 연마방법을 채택해야 하며 성형성이나 가공성이 나빠 생산효율이 낮고 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다.(중략)
본 연구는 CAD데이터로 부터 부품의 형상을 인식하여 CAD시스템과 인터페이스된 자동공정설계시스템을 지식공학적 접근방법을 도입하여 개발하고자 함이 연구의 목적이다. 연구의 대상은 NC선반가공용 회전형상부품을 대상으로 하며, CAD시스템은 AutoCAD를, 소프트웨어개발에 사용된 프로그래밍언어는 Turbo-C(Version 2.0)를, 전문가시스템셀(Expert System Shell)은 CLIPS를 이용하여 개인용컴퓨터(PC)를 사용하여 개발한다. 본 연구의 내용은 NC선반가공용 회전형상부품을 대상으로 CAD/CAPP 데이터베이스 생성과 부품형상인식, 공정 및 작업의 선정, 가공순서의 결정에 대한 알고리즘을 개발하고, 공학적 규칙 및 전문가의 경험적 지식을 획득하여 지식베이스를 구축하며, 이 지식베이스를 사용한 공정설계 전문가시스템의 개발에 관한 연구의 중간결과이다.
재료의 중량과 강도는 기계부품 특히 항공기의 부품에 중요한 요소가 되므로 가볍고 강인한 열처리 강화 알루미늄이나 티타늄 등이 많이 사용된다. 그러나 알루미늄은 용융점이 낮기 때문에 기계 가공 시 발생되는 열에 의해 부품이 얇고 길수록 쉽게 변형된다. 본 연구는 end milling 가공에서 최적의 절삭 parameter를 선정하여 열 변형을 최소화한다. 밀링 가공의 절삭속도, 이송속도, 절삭 깊이를 실험 인자로 정하여 다구찌 방법으로 실험을 계획하고 얇은 시편을 절삭하여 특성을 측정한다. 결과를 분산분석 (ANOVA) 과 signal to noise 비를 (SNR) 분석하여 최소 열 변형의 절삭 parameter를 찾는다. 실험의 data를 SQL database 프로그램화하여 다양한 절삭 환경에서 최소 열 변형과 최소 표면거칠기의 parameter를 찾을 수 있도록 하였다.
광학세계에서는 일본 월간 옵트로닉스(OPTRONICS)에서 2004년 4월호부터 2006년 3월호까지 연재한 "광학부품의 ABC"를 보강하여 재편집한 책 "기초부터 살펴보는 광학부품"을 연재하고 있다. 이 책은 우리 주변의 광학 제품에 널리 사용되고 있는 각종 광학 부품의 기초적인 해설에 주안을 두고 총 24회에 걸쳐 월간 옵트로닉스에 연재됐던 글을 한데 엮은 것으로, 기초편과 부품편으로 구성돼 있다. 기초편에는 광학부품을 유용하게 활용하기 위한 기초 광학이론이 알기 쉽게 해설돼 있으며, 부품편에는 광학재료와 부품가공, 광학박막에 대한 개요를 비롯해 다양한 광학부품의 기능, 제작 방법, 응용 방법 등이 자세히 소개돼 있다. 국내에서는 (주)그린광학이 본 자료를 입수하여 사내자료로 활용하고 있을 만큼 시대와 장소를 띄어 넘어 광학 산업 현장에서 유용한 자료로 읽히고 있다. 국내 광학 업계에 종사하시는 분들에게 유용한 자료가 되었으면 하는 바람에 광학세계에서도 2013년 9월호부터 연재를 하게 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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