• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2006년도 창립 25주년 기념 특별심포지엄
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• pp.59-79
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• 2006

쉴드터널 공사에 있어서 커터도구의 절삭능력은 터널시공의 성패를 좌우하는 주요 변수이기 때문에 지반에 적합한 커터도구의 형상, 규격 및 재질의 선정은 무엇보다 중요하다. 1818년 쉴드공법 발명 이래 암반에 대한 커터도구는 많은 실험과 연구를 통해 발전해 왔으나, 풍화토 및 풍화암 지반에서의 커터도구에 대한 연구는 미진한 상황이다. 본 논고에서는 쉴드공법으로 설계된 서울지하철 7호선 연장 703공구 구간중 최대연장 920m의 풍화대 지반에 대하여 굴착중 커터도구의 무교체 시공과 굴착효율 증진을 위한 커터의 선정을 위하여 커터의 형상 및 재질에 대한 비교 분석을 하였으며, 그 선정사유에 대하여 소개하였다. 또한 국내외로 연구가 미진하였던 풍화토 및 풍화암 지반에서의 커터 마모량 평가방법을 제시하여 설계의 타당성을 검증하였으며, 특히 해외의 시공사례에 대한 분석을 통하여 커터 종류에 따른 지반별 마모계수를 제시하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1223-1227
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• 2005

Fine microgroove is the key component to fabricate micro-grating, micro-grating lens and so on. Conventional groove fabrication methods such as etching and lithography have some problems in efficiency and surface integrity. This study deals with the creation of ultra-precision micro grooves using non-rotational diamond tool and CNC machining center. The shaping type machining method proposed in the study allows to produce V-shaped grooves of $40\mu{m}$ in depth with enough dimensional accuracy and surface. For the analysis of machining characteristics in micro V-grooving, three components of cutting forces and AE signal are measured and processed. Experimental results showed that large amplitude of cutting forces and AE appeared at the beginning of every cutting path, and cutting forces had a linear relation with the cross-sectional area of uncut chip thickness. From the results of this study, proposed micro V-grooving technique could be successfully applied to forming the precise optical parts like prism patterns on light guide panel of TFT-LCD.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권2호
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• pp.28-33
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• 2017

Recently, the operation of precision pocket machining has been studied for the high speed and accuracy in industry to increase production and quality. Moreover, the demand for products with complex 3D free-curved surface shapes has increasing rapidly in the development of computer systems, CNC machining, and CAM software in various manufacturing fields, especially in automotive engineering. The type of aluminum (Al6061) that is widely used in aerospace fields was used in this study, and end-mill down cutting was conducted in fillet cutting at a corner with end-mill tools for various process conditions. The experimental results may demonstrate that the end mill cutter with four blades is more advantageous than that of the two blades on shape forming in the same condition precise machining conditions. It was also found that cutting forces and tool deformation increased as the cutting speed increased. When the tool was located at $45^{\circ}$ (four locations), the corner was found to conduct the maximum cutting force rather than the start point of the workpiece. The experimental research is expected to increase efficiency when the economical precision machining methods are required for various cutting conditions in industry.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.104-111
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• 2008

The objective of this study is to evaluate micro end-milling characteristics and tool wear behavior of AlN-hBN composites. First, AlN based composites with hBN contents in the range of 10 to 20vol% were prepared by hot-pressing. Vickers hardness and flexural strength of the prepared composite specimens were measured and compared according to the vol% of hBN variations. Then, cutting force variations were measured and analyzed using a tool dynamometer during the micro end-milling experiments; and machined surface shapes and roughness were investigated using a 3D non-contact type surface profiler. After micro end-milling, worn tools were investigated using a tool microscope and SEM images. From the experimental results, it can be observed that the cutting forces decreased, and surface qualities were improved with increasing hBN contents. At low content of hBN, tool chipping was observed; and tool wear rate decreased with increasing hBN contents. The results of this study insist that proper machining conditions, including tool wear behavior investigation, should be determined for the micro end-milling of AlN-hBN composites for its further application.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권9호
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• pp.72-80
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• 2019

In this task, the tool dynamometer design and manufacture, and the Ansys S/W structural analysis program for tool attachment that satisfies the cutting force measurement requirements of the tool dynamometer system are used to determine the cutting force generated by metal cutting using 3-axis static structural analysis and the LabVIEW system. The cutting power in a cutting process using a milling tool for processing metals provides useful information for understanding the processing, optimization, tool status monitoring, and tool design. Thus, various methods of measuring cutting power have been proposed. The device consists of a strain-gauge-based sensor fitted to a new design force sensing element, which is then placed in a force reduction. The force-sensing element is designed as a symmetrical cross beam with four arms of a rectangular parallel line. Furthermore, data duplication is eliminated by the appropriate setting the strain gauge attachment position and the construction of a suitable Wheatstone full-bridge circuit. This device is intended for use with rotating spindles such as milling tools. Verification and machining tests were performed to determine the static and dynamic characteristics of the tool dynamometer. The verification tests were performed by analyzing the difference between strain data measured by weight and that derived by theoretical calculations. Processing test was performed by attaching a tool dynamometer to the MCT to analyze data generated by the measuring equipment during machining. To maintain high productivity and precision, the system monitors and suppresses process disturbances such as chatter vibration, imbalances, overload, collision, forced vibration due to tool failure, and excessive tool wear; additionally, a tool dynamometer with a high signal-to-noise ratio is provided.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권6호
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• pp.508-514
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• 2019

In the development of advanced ceramic tools, material improvements and design freedom are critical in improving tool performance. However, in the die press molding method, many factors limit tool design and make it difficult to develop innovative advanced tools. Ceramic 3D printing facilitates the production of prototype samples for advanced tool development and the creation of complex tooling products. Furthermore, it is possible to respond to mass production requirements by reflecting the needs of the tool industry, which can be characterized by small quantities of various products. However, many problems remain in ensuring the reliability of ceramic tools for industrial use. In this study, alumina inserts, a representative ceramic tool, was manufactured using the digital light process (DLP), a 3D printing method. Alumina inserts prepared by 3D printing are pressurelessly sintered under the same conditions as coupon-type specimens prepared by press molding. After sintering, a hot isostatic pressing (HIP) treatment is performed to investigate the effects of relative density and microstructure changes on hardness and fracture toughness. Alumina inserts prepared by 3D printing show lower relative densities than coupon specimens prepared by powder molding but indicate similar hardness and higher fracture toughness values.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.838-844
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• 2000

절삭공구 재료나 내마모 재료와 같은 용도의 $TiB_2$기 서멧합금을 제조하기 위해서는 소결성과 기계적 특성이 우수한 결합상이 요구된다. 본 연구에서는 경도 및 인성이 뛰어난 새로운 $TiB_2$기 서멧합금의 결합금속으로 SUS316L을 착안하였다. $TiB_2$-SUS316L 서멧합금은 상압소결에 의해 $1650^{\circ}C$ 이상에서 상대 밀도 99% 이상으로 치밀화되었다. 소결중 $Fe_2B$상이 생성되었지만 10vo1%SUS316L의 조성에서 1290MPa가지의 강도를 얻었다. 또한 비커스 경도 180pa 이상에서 $6MPam^{1/2}$까지의 파괴인성값을 얻을 수 있었고 이러한 경도 및 인성의 균형은 종래의 서멧합금에 비해 우수한 것이다. 약 $800^{\circ}C$ 부근에서 고온강도의 급격한 저하는 SUS316L 결합상의 소성변형으로 인한 것이었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권6호
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• pp.7-14
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• 2017

This study manufactured a minimum quantity lubrication (MQL) supply system and identified the optimal MQL machining cutting conditions for plastic mold steel (SCM440). A series of experiments were consisted of twice. Optimal cutting conditions were derived using the Taguchi method, and cutting force variance; surface roughness; tool wear; and cutting temperature in dry, wet, and MQL machining were measured experimentally for these optimal conditions. The measured results decreased from dry to wet and MQL machining, being particularly large for dry machining due to increased cutting time. Measured MQL machining metrics were similar to those for wet machining, particularly for surface roughness, which is an index of machining quality.

• 실천공학교육논문지
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• 제15권1호
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• pp.119-126
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• 2023

오늘날 자동차의 연비 향상 과 동적 거동 향상을 위해서 자동차 부품의 경량화 및 간소화 시대가 형성되고 있다. 설계와 제작의 간소화를 위해 제품 형상을 다양한 부품의 일체화로 진행되고 있다. 예를 들어 3개의 제품을 1개의 제품화 시키기 위해서 아주 협소한 부분까지 제품 가공하는 일이 발생되고 있다. 기존의 부품의 경우 가공의 편의성을 위해 정밀 다이캐스팅 또는 주물 생산으로 가공 후 조립하는데 다중 조립체(multi-piece) 방식은 공정수가 많이 필요로 하며, 부품의 정밀도와 강도를 저하시키는 요인이 된다. 가공 공정을 단순화 시키고 부품의 강도를 확보하기 위해서 일체형으로 제작하는 것이 단점을 극복하는데 매우 유리하지만 깊고 좁은 포켓 부분을 가공 할 경우 장비 자체 스핀들로는 가공이 불가능하다. 문제점을 해결하고자 절삭가공에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 다축 복합가공 기술은 이러한 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 지금까지 하나의 공작기계로 여러 공정에 따른 유연한 절삭가공이 어려웠던 복합 형상에도 절삭가공이 가능하다는 등 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 고가의 장비로 인하여 제조경비 상승과 기계를 운영할 수 있는 기술자가 부족한 것이 현실이다. 5축 절삭 가공기에서는 깊고 협소한 구간의 제품을 생산할 때 공구의 간접으로 제품 생산에 사이클 타임이 늘어남은 물론 가공상에 문제점들이 많이 발생된다. 따라서 전용 공작기계 및 다축 복합가공기를 사용해야 한다. 그 대안으로 3축 머시닝센터에서 5축 이상의 다축 복합가공을 할 수 있는 특수 공구로서의 앵글 스핀들(angle spinde)이 사용될 수 있다. 앵글 스핀들 사용함으로 가공 진동 흡수, 낮은 열 발생과 작동 안정성, 우수한 치수 안정성, 강도 확보와 같은 분야에서 다양하고 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.26-26
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• 2011

Fe계 TiC 합금은 미량의 합금원소를 첨가시켜 경화능, 내식성, 내마모성 성질을 개선한 특수 공구용 재료로서 현재 절삭, 내마모성, 광산, 금형재료 등의 분야에 널리 사용되고 있다. 금속과 세라믹의 복합재료인 초경합금은 비열처리용 공구강으로 WC, TiC 등의 4, 5, 6족 금속탄화물에 Co, Ni, Fe등의 철족이 결합금속으로 소결한 복합재료로 WC-Co계 초경합금이 주종을 이루고 있으나, 전략 소재로서 고가인 Co 원료를 대체하기 위한 재료로서 초경재료의 고경도와 공구강의 경제성 및 가공성의 장점을 이용한 Fe-TiC계 초경합금의 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 Fe기지에 서브마이크론 크기의 미세한 TiC 입자가 균일하게 분산된 Fe-TiC 복합분말을 경제적으로 제조하기 위해 순수한 Fe, Ti 원료분말에 비해 단가가 낮고 미세 분쇄가 용이한 FeO, $TiH_2$ 분말을 고에너지 밀링 후 반응 열처리 시키는 유사 기계화학적 공정을 시도하였다. 조성비 Fe-30wt%TiC 복합분말을 제조하기위해 마이크론(micron) 크기의 FeO, $TiH_2$, C 분말을 사용하였고, 1단계로 FeO와 C을 고에너지 밀링으로 혼합 후 반응시켜 환원시키는 공정과 2단계로 이렇게 환원된 분말과 TiH2를 고에너지 밀링으로 다시 혼합, 분쇄한 후 반응열처리 하는 두 단계 공정을 사용하였다. FeO의 환원 단계에서는 $700{\sim}1,000^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간 유지하였고, 고에너지 밀링 시 밀링시간, 회전속도를 변수로 두고 실험하였다. 환원된 분말은 수평관상로를 이용해 아르곤분위기에서 $1,000{\sim}1300^{\circ}C$까지 1시간 유지하여 반응열처리시켜 Fe-TiC 복합분말을 제조하였다. 준비된 복합분말을 XRD와 FE-SEM, EDS, 입도분석기 (LPSA) 등을 이용해 분말의 형태와 특성, 상, 조성, 입도, 분산도 등을 조사하였다. 제조된 Fe-TiC 나노복합분말을 방전플라즈마소결(SPS) 과 상압소결 실험을 진행하였다. Fe-TiC 복합분말 제조공정의 첫 번째 단계인 FeO의 환원반응은 $800^{\circ}C$이상의 온도에서 Fe로 환원이 진행됨을 확인하였다. 두 번째 단계인 반응열처리공정에서는 $1,000^{\circ}C$ 이상에서 TiC가 형성됨을 XRD 상분석을 통해 확인할 수 있었고, $1,100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응열처리를 했을 때 XRD 분석결과와 산소 조성 분석 결과로부터 반응의 완결성과 순도에서 최적 온도 조건임을 확인하였다. 온도를 $1,300^{\circ}C$로 증가시킬 경우 반응의 완결성에 큰 변화가 없는 반면 분말입자간의 목형성이 일어나 가소결 되는 것을 FE-SEM을 통해 관찰하였다. 또한 최적조건으로 제조된 Fe-TiC 복합분말의 입도분석과 FE-SEM/EDS 관찰/분석을 시행한 결과 평균 입도 0.6 ${\mu}m$의 미세한 Fe-TiC 복합분말 내에 Fe분말 주변과 내부에 나노크기의 TiC입자가 균일하게 분산되어 존재하는 것을 확인하였다.