• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.302-302
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• 2012

본 연구에서는 아크 소스를 이용하여 TiAlN을 코팅하였으며 공정 변수 중 질소 유량에 다른 TiAlN 박막의 물성 변화를 관찰하였다. TiAlN은 고경도 난삭재의 고능률 절삭 분야에 사용되어 공구의 수명을 향상하기 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. TiAlN 박막은 아크 소스에 장착된 TiAlN 타겟(Ti-50 at %Al)을 사용하여 스테인리스 강판 위에 코팅 하였으며 이 때 기판과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이었다. 기판을 진공용기에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$ torr까지 진공배기를 실시한 후 아르곤 가스를 진공용기 내로 공급하여 공정 압력인 $7{\times}10^{-4}$ torr로 제어한다. 공정 압력에서 아크 소스에 약 70 A의 전류를 인가하여 아크를 발생시키고 기판 홀더에 약 -400 V의 직류전압을 인가하여 약 5분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝나면 기판에 인가된 전압을 차단하고 질소 가스를 진공용기에 공급하여 TiAlN을 코팅하였다. 질소 유량이 30 sccm일 경우 TiAlN 박막의 경도가 약 2510 Hv로 가장 높았으며, 질소의 유량이 40 sccm 이상으로 증가할 경우 TiAlN 박막의 경도는 1500 Hv로 주목할 만한 변화는 없었다. 질소 유량이 증가하면 TiAlN 박막의 색상은 회색에서 어두운 보라색으로 변화하였고 주사전자현미경 분석을 통해서 거대 입자(macro particle)가 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며 이는 질소 유량이 증가할수록 TiAlN 박막의 표면조도 또한 증가하는 분석결과와 일치하였다. X-선 회절 분석을 통해 질소 유량이 30 sccm 이상에서 박막의 질화가 일어나고 2500 Hv 이상의 경도를 가지는 최적 조건임을 확인하였으며, 이는 절삭 공구 등과 같이 고경도 유지를 위한 코팅 분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 질소 유량 외에 다른 공정 조건을 변화시켜 TiAlN 코팅을 실시한다면 다양한 색상 구현, 고경도, 내마모성 등 TiAlN 박막의 기능성을 향상할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권12호
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• pp.1322-1329
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• 2004

End-milling has been used widely in industrial system because it is effective to a material manufacturing with various shapes. Recently the end-milling processing is needed the high-precise technique with good surface roughness and rapid time in precision machine part and electronic part. The optimum mechanical vibration of main spindle, surface roughness and cutting temperature have an effect on end-milling condition such as, cutting direction, revolution of spindle, feed rate and depth of cut, etc. Therefore, this study carried to decide the working condition for optimum mechanical vibration of main spindle, surface roughness and cutting temperature using design of experiments, ANOVA and characteristic function. From the results of experimentation, mechanical vibration has an effect on revolution of spindle, radial depth of cut, and axial depth of cut. The surface roughness has an effect on cutting direction, revolution of spindle and depth of cut. And then the optimum condition used design of experiments is upward cutting In cutting direction, 600 rpm in revolution of spindle, 240 mm/min in feed rate, 2 mm in axial depth of cut and 0.25 mm in radial depth of cut. By design of experiments and characteristic function, it is effectively represented shape characteristics of mechanical vibration, surface roughness and cutting temperature in end-milling.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권8호
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• pp.93-98
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• 2021

The complex effects of the machining parameters make it is difficult to control and predict surface roughness. The theoretical surface roughness observed during mechanical machining with a round tool is determined by the tool radius and pitch. However, it was revealed that other parameters, such as the depth of cut and cutting speed, also affect surface roughness. This study adapted the Taguchi method, which can analyze the effects of cutting parameters quantitatively with an efficient number of experiments, to optimize the parameters for better surface roughness. Experiments were designed based on an orthogonal array, and the quantitative effects on the surface roughness were analyzed using the S/N ratio. The surface roughness was affected by all parameters, especially the tool radius. The optimum cutting parameter values obtained in this study showed better surface roughness than the other combinations of the parameters.

• 자원리싸이클링
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• 제30권2호
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• pp.61-67
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• 2021

밀링 및 터닝 가공 중 발생되는 칩 형태 타이타늄 스크랩을 세라믹스 원료로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 우선, 칩 형태 타이타늄 스크랩에 포함되어 있는 다량의 절삭유와 철 성분 제거를 위해 유기세정 및 산 세정 과정을 거쳐 스크랩 표면 세척을 진행하였다. 아세톤과 질산을 사용한 세정 과정을 통해 스크랩 내 유기물과 철 함량은 5 wt.% 수준에서 0.07 wt.% 이하로 감소하는 것을 확인하였고 세정에 이어진 산화 과정을 통해 타이타늄 스크랩은 이산화타이타늄화 되었다. 타이타늄 스크랩의 이산화타이타늄화 과정은 800 ℃ 이상의 온도에서 이루어졌으며 이산화타이타늄은 고에너지 밀링 과정을 통해 나노 결정립으로 미세화되어 탄소에 의한 환원 및 탄화 반응은 기존 이산화타이타늄 탄화환원 온도인 1500 ℃보다 낮은 1200 ℃에서 가능하게 되었다. 이산화타이타늄 탄화환원을 통해 얻어지는 타이타늄 탄화물은 질소 및 타이타늄 이외 전이금속 원소의 첨가 및 고용을 통해 물성이 개선될 수 있었다. 타이타늄 탄화물 내 질소 첨가 및 고용상 형성 가능성은 열역학 계산을 통해 예측되었고 질소 첨가 및 전이금속 고용에 의해 타이타늄 탄화물의 특성 중 경도 및 파괴인성 제어가 가능하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.41.2-41.2
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• 2010

최근 태양전지 제조비용 절감을 위해 초박형 실리콘 태양전지 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이에 따라 후면전계(Back Surface Field, BSF) 특성에 대한 관심이 높아지는 추세이다. 이에 본 연구에서는 후면의 결정방향 및 표면구조에 따라 형성되는 후면전계(BSF)의 특성에 대해 알아보고자 하였다. 후면이 절삭손상층 식각(Saw damage etching) 후 (100)면이 드러난 실리콘 기판과 텍스쳐링(Texturing) 후 (111)면이 드러난 실리콘 기판에 후면 전극을 스크린 인쇄 후 Ramp up rate을 달리 하여 소성 공정(RTP system)을 통해 후면전계(BSF)를 형성하여 비교하였다. 후면전계(BSF)의 형상과 특성만을 평가하기 위하여 염산을 이용하여 후면 전극층을 제거하였다. 후면 전극 제거 후 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)과 3차원 미세형상측정기(Non-contacting optical profiler)로 후면전계(BSF)의 형상을 비교하였다. 또한 후면전계(BSF)의 특성을 평가하고자 Quasi-Steady-State Photo Conductance(QSSPC)를 사용하여 포화전류(Saturation current, $J_0$)을 측정하였고, 면저항 측정기(4-point probe)로 면저항을 측정하여 비교하였다. 후면 전계(BSF)는 (100)면과 (111)면에서 모두 Ramp up rate이 빠를수록 향상된 특성을 보였고, (111)면에서 더 큰 차이를 보였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.414-417
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• 2005

Single point diamond turning technique for optical crystals is studied in this paper. The main factors which are influential the machined surface quality are discovered and regularities of machining process are drawn. Optical crystals have found more and more important applications in the field of modern optics. Optical crystals are mostly brittle materials of poor machinability. The traditional machining method is polishing which has many shortcomings such as low production efficiency, poor ability to be automatically controlled and edge effect of the workpiece. The purpose of our research is to find the optimal machining conditions for ductile cutting of optical crystals and to apply the SPDT technique to the manufacturing of ultra precision optical components of brittle material(Ge). Many technical challenges are being tried for the large space infrared telescope, which is one of the major objectives of the National Strategic Technology Road Map (NSTRM).

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1017-1020
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• 2002

The pure Ti is taken annealing process for one hour at 90$0^{\circ}C$. The pure Ti is sufficient for ASTM B348 Grade2. The rolling mill roll the Ti-8Ta-3Nb(wt%) which became vacuum melting in arc furnace until the length is about 45mm and the thickness is about 6.05mm. Then it is made 6mm$\times$6mm$\times$44mm by wire cutting with EDM and it is made ∮ 6mm by rough cutting with the general purpose lathe. The machining accuracy of implant parts in the dental and medical science are decided by dimension, shpe, straightness, surface roughness. It is difficult to cut for the Ti alloy. It is caused problems of straight degree and surface roughness to the Ti alloy have many cases which length is smaller than diameter in cutting. Total 24 specimens different kind of 4 alloies are used in experiment to gain a cutting property. According to the cutting velocity, cutting depth, cutting temperature, feed and clearance angle experiments are performed. Conclusively it is expected that cutting depth of 0.5mm, feed velocity of 0.07mm/rev and cutting velocity of 80m/min could make a suitable result.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권12호
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• pp.68-75
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• 2000

This paper presents the construction of an ultra-precision machining system and machining experiments using the developed system. The system is composed of air bearing system, granite bed, air pad, and linear feeding mechanism. The cutting conditions have great effect on the surface quality in ultra-precision machining. the ultra-precision machining is mainly processed by several ${\mu}{\textrm}{m}$ depth of cut and feed rate. For this, tools with sharper cutting edge and less tool wear are needed. To satisfy these requirement, diamond is generally used as a tool material for ultra-precision machining. In order to evaluate the cutting characteristics of the PCD and MCD tools on the aluminum alloy, the machining experiments performed using the developed system.

• 한국기계가공학회지
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• 제2권1호
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• pp.57-62
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• 2003

Machining technique for optical crystals with single point diamond turning tool is reported in tills paper. The main factors influencing the machined surface quality are discovered and regularities of machining process are drawn. Optical crystals have found more and more important applications in the field of modern optics. Optical crystals are mostly brittle materials of poor machinability The traditional machining method is polishing which has many shortcomings such as low production efficiency, poor ability to be automatically controlled and edge effect of the workpiece. SPDT has been widely used in manufacturing optical reflectors of non-ferrous metals such as aluminum and copper which are easy to be machined for their proper ductility. But optical crystals being discussed here are characterized by their high brittleness which makes it difficult to obtain high quality optical surfaces on them. The purpose of our research is to find the optimum machining conditions for ductile cutting of optical crystals and apply the SPDT technique to the manufacturing of ultra precision optical components of brittle materials. As a result, the cutting force is steady, the cutting force range is 0.05-0.08N. The surface roughness is good when spindle is above 1400rpm, and feed rate is small. The influence of depth of cut is very small.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권4호
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• pp.40-46
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• 2013

When impeller machining needs to be machined over a length in order to avoid interference with neighboring surfaces between material and tool, there are no databases about cutting condition according to tool slenderness ratio. So selection and machining of cutting condition depends on expert's experience. Therefore, the purpose of this paper is deciding cutting condition in roughing and finishing process of impeller according to slenderness ratio of AL7075's end-mill that is the most commonly used for impeller. We have tested for about relation between Slenderness ration and fluctuation width of the cutting force, surface roughness and depth of cut ratio to observe cutting characteristics according to slenderness ratio. The experiments of cutting characteristics and processing criteria are compared with AL5052 which is existing information.