• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.91-91
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• 2003

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.132-132
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• 2016

기계 가공품의 정밀화, 경량화 요구로 난색재로 분류되는 비철분야 및 복합재 가공용 공구개발에 대한 수요가 급증하고 있으나, 기존 난삭재 가공 시 절삭공구의 마모가 빠르고, 상대재의 융착 불량 등이 공구 수명 감소의 주요 영향으로 보고된다. 상기문제를 해결하기 위해 절삭가공 공정 중 과다한 절삭유의 사용에 따른 가공비용, 에너지소모 증가, 환경오염 등으로 절삭유의 최소화 또는 절삭유를 사용하지 않는 표면처리기술등의 친환경 가공기술의 개발이 필요하다. 내융착 및 내마모 특성 향상을 위한 표면코팅 방법으로 수소가 포함되지 않은 고경도 비정질 카본 (ta-C)이 있으나, ta-C 코팅 막은 경도 30 - 80 GPa, 잔류응력 3 - 10 GPa 범위로 일반 경질 코팅 막 (AlTiN, TiSiCrN : 평균 3 GPa)에 비해 높고 산업적 활용이 가능한 0.5 - 1.5 um 두께 수준의 후막화가 힘들어 매우 우수한 절삭공구용 코팅 막 특성에도 불구하고 적용사례가 매우 적다. 따라서, 본 연구에서는 아크플라즈마 방식 (Filtered Cathode Vacuum Arc Plasma, FCVA)을 활용한 고경도/무수소 카본 코팅 막을 후막형태로 증착하여 비철금속가공용 절삭 공구류의 수명향상 기법을 제시하고자 한다. ta-C 코팅 막의 기초 공정개발 단계에서는 바이어스 전압, 공정시간을 달리하여 ta-C 코팅 막의 기계적 물성(경도: $50{\pm}3GPa$, 잔류응력: $6{\pm}1GPa$, 밀착력: 30N 이상 및 트라이볼로지 특성: 마찰계수 0.1 이하, 마멸량: $1.85{\times}10-14mm^3$)을 확보하여 절삭공구로의 공정실용화 적용검토를 실시하였다. ta-C 코팅 막은 (1) WC 공구 및 기존 상용품인 (2) TiAlN/TiN/WC 구조에 대해 증착을 실시하였으며 코팅 막의 두께 변화에 따른 실제 절삭환경에서의 내수명 관측을 진행하였다. 시험결과, ta-C/WC의 단일막 구조인 절삭공구의 경우, 실제 절삭환경에서 쉽게 박리가 발생하여 코팅 막으로서의 효과를 나타내지 못하였다. 이는, 기초 공정개발 단계에서의 밀착력 기준이 실제 환경과 부합하지 않는 것을 의미하며 추후 공정개선을 통해 극복하고자 한다. 반면에, 상용품인 (2) TiAlN/TiN/WC 구조의 절삭공구 대비 ta-C/TiAlN/TiN/WC 구조에서 내수명 증가는 약 2.5배 (기존 300회, 코팅 후 800회)로 증가하였으며 ta-C 코팅 막의 두께가 $0.6-0.8{\mu}m$일 때 최대치를 취한 후 감소하였다. 이를 통해, 절삭공구로의 ta-C 코팅 막 효과는 최외각 층의 두께 범위와 모재 강도보강을 할 수 있는 적절한 중간층 막 (TiN/TiAlN 층)이 혼합되어 나타난 것으로 사료되며 현재 산업계로의 적용을 위한 대량생산용 코팅장비의 개발 및 비용절감을 위한 공정개발이 진행 중이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.1067-1082
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• 1991

본 연구에서는 비교적 강성이 약한 볼 엔드밀 공구에 있어서 처짐으로 인한 그 가공 특성을 알기 위하여, 변화된 칩 두께 및 처짐 모델로부터 절삭력을 예측하며 또한 절삭력에 의한 공구의 처짐으로 인하여 공구의 플랭크 부위와 공작물간의 발생하 는 간섭 특성을 고찰하고, 이러한 특성이 절삭성과 가공 오차에 미치는 영향을 실험을 통하여 분석하여 본다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.139-144
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• 1991

본 연구에서는 절삭가공시 생성되는 칩의 형상해석의 일환으로 2차원 절삭시 칩은 절삭날에 수직한 방향으로 공구경사면을 흘러간다는 기본적인 전제조건과 Kluft 등의 칩흐름각 예측에 대한 제안중 노으즈반경(nose radius) 및 기울임각의 영향을 중 첩시키고, 또한 절삭날에 연하여 미변형 칩두께(undeformed chip thickness)가 달라지 는 경우 칩흐름의 세기는 이에 비례한다는 Baart등의 가정을 도입하여 칩흐름각에 대 한 새로운 해석을 시도하였다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집 - 한국공작기계학회
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• pp.3-7
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• 2000

In this study, a modified model for prediction of cutting force components in up end milling process is presented. Using this cutting force components of 4-tooth endmils with various helix angles have been predicted. Predicted value of cutting force components are well coincide with the measured ones. As helix angle increases overlapping effects of the active cutting edges increase and as a result the amplitudes of cutting force components decrease and the specific cutting energy consumed also decreases

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.58-63
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• 1995

절삭가공 중에서도 높은 비중을 차지하는 구멍가공은 전자제품, 공작기계 뿐만 아니라 산업 전반에 걸쳐 소형 화, 다양화, 대량생산화 함에 따라 미세화, 고속화하게 되었다. 본 연구에서는 미세드릴 가공시에 발생하는 스러스트를 측정하여 이송, 절삭속도, 피삭재 두께 변화 등 각 절삭조건이 공구수면과 가공확대오차에 미치는 문제점을 해결하기 위한 방안으로 스텝이송 방식을 채택하여 그 효과에 대한 평가를 목적으로 한다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.609-615
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• 1995

Chip machining에 의한 U$_3$Si 분말제조시 절삭가공조건이 분말 입도 분포에 미치는 영향을 조사하기 위하여 U$_3$Si ingot를 선반에서 초경공구를 사용하여 절삭속도 및 이송속도를 변화시키면서 chip을 가공하였고, 가공된 chip의 형상을 광학현미경으로 관찰하고 칩의 크기를 측정하였다. 모든 절삭조건에서 톱니모양의 칩(saw toothed chip)이 형성되었으며, 일정한 절삭속도에서 공구의 이송속도를 변화시켰을 때 이송속도가 증가함에 따라 칩 두께의 증가와 함께 chip segment의 폭도 증가하여 chip segment 의 크기가 뚜렷이 증가함을 보였다. 또한 chip segment의 크기는 절삭속도 보다는 공구의 이송속도에 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었고 분말의 입도 분포에도 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1059-1062
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• 1995

In cutting system, relative displacement between rool and workpiece is very important. Even though there have been so many works for modeling cutting process of end-milling, most of them have considered only one displacement of either tool or workpiece instead of both. In this paper, the relative displacement between tool and workpiece is considered for modeling cutting process of end-milling using simple experimental modal analysis and cutting force simulation program is developed. In cutting force model, instantaneous uncut chip thickness model is used and Runge-Kutta method is used for the simulation of time varying cutting system.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.166.1-166.1
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• 2016

각종 부품의 내마모성 및 내식성을 개선하기 위해서 금속물질에 나노두께의 보호막층을 입혀 경도를 높이는 표면처리 기술이 개발되고 있다. TiN막은 기계적 경도, 내마모성 및 내식성이 우수하여 수없이 연구되어 왔으며 박막의 두께에 따라 다양한 색상표현이 가능하다는 연구도 진행되고 있다. 이러한 TiN 박막의 연구결과로 높은 경도와 강도를 요하는 절삭공구에 하드 코팅을 이용하여 높은 절삭력으로 고효율적인 작업환경을 조성할 수 있다. 기존에 연구되어 온 TiN박막은 Ar과 N2의 혼합가스 분위기에서 증착된 반면 본 실험에서는 영구자석을 이용한 고밀도 플라즈마로 높은 점착성과 균일한 박막 및 대면적 공정이 가능한 RF-magnetron sputtering방법을 이용하여 N2 분위기에서 TiN박막을 $100^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$의 온도범위에서 $100^{\circ}C$간격으로 열처리 후 증착하여 비교실험을 하였다. 이와 같이 제작된 TiN박막을 XRD(X-ray Diffraction)를 사용하여 결정성을 확인한 결과 온도가 높을수록 (111)방향의 결정성장이 뚜렷하게 나타났으며 그 외 Scratch Test와 HM-220(Micro-vicker's tester)를 사용하여 경도특성을 확인하고 SEM(Scanning Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope)를 이용하여 박막의 표면형상을 측정하였다. 이러한 측정 결과로 향후에는 높은 내마모성 및 초경도가 요구되는 절삭공구 및 경질표면코팅이 필요한 금속산업분야에 적용이 가능 할 것이라 사료된다.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.73-80
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• 2006

This paper describes a analysis on the chip thickness model required for cutting force simulation in ball-end milling. In milling, cutting forces are obtained by multiplying chip area to specific cutting forces in each cutting instance. Specific cutting forces are one of the important factors for cutting force predication and have unique value according to workpiece materials. Chip area in two dimensional cutting is simply calculated using depth of cut and feed, but not simply obtained in three dimensional cutting such as milling due to complex cutting mechanics. In ball-end milling, machining is almost performed in the ball part of the cutter and tool radius is varied along contact point of the cutter and workpiece. In result, the cutting speed and the effective helix angle are changed according to length from the tool tip. In this study, for chip thickness model analysis, tool and chip geometry are analyzed and then the definition of chip thickness and estimation method are described. The resulted of analysis are verified by compared with geometrical simulation and other research. The proposed chip thickness model is more precise.