End milling is an important and common machining operation because of its versatility and capability to produce various profiles and curved surfaces. This paper presents an experimental study of the cutting force variations in the end milling of SM25C with HSS(high speed steel) and carbide tool. This paper involves a study of the Taguchi design application to optimize cutting force in a end milling operation. The Taguchi design is an efficient and effective experimental method in which a response variable can be optimized, given various control and noise factors, using fewer resources than a factorial design. This study included feed rate, spindle speed and depth of cut as control factors, and the noise factors were different cutting tool in the same specification. An orthogonal array of $L_9(3^3)$ of ANOVA analyses were carried out to identify the significant factors affecting cutting force, and the optimal cutting combination was determined by seeking the best cutting force and signal-to-noise ratio. Finally, confirmation tests verified that the Taguchi design was successful in optimizing end milling parameters for cutting force.
Recent industrial developments are constantly advancing, and rapid technological development is demanding high technology level in related fields. The need for polishing is increasing even more to improve quality. In order to improve the surface quality, the final finishing process or polishing process is a very important part. Research on super precise polishing method using MR fluid is actively being carried out in domestic and foreign countries. Fine magnetic abrasive grains are aligned in the direction of a magnetic force line formed by a magnetic field and serve as a brush to polish a metal surface. This method has the advantage that the shape of the tool is not fixed and is not affected by the shape of the workpiece or the machining area. We will design the electromagnets for the MR polish polishing system and apply the magnetic field analysis using the magnetic field analysis program (ANSYS). The data obtained through this process suggests an efficient method to increase the magnetic flux density important for polishing. We will investigate the influence of the Al6061-T6 specimen on the surface of the MR polishing machine based on the optimized design.
Ternary Ti-X-N coatings, where X = Al, Si, Cr, O, etc., have been widely used for machining tools and cutting tools such as inserts, end-mills, and etc. Ti-Al-N-O coatings were deposited onto silicon wafer and WC-Co substrates by a cathodic arc evaporation (CAE) technique at various negative substrate bias voltages. In this study, the influence of substrate bias voltages during deposition on the microstructure and mechanical properties of Ti-Al-N-O coatings were systematically investigated to optimize the CAE deposition condition. Based on results from various analyses, the Ti-Al-N-O coatings prepared at substrate bias voltage of -80 V in the process exhibited excellent mechanical properties with a higher compressive residual stress. The Ti-Al-N-O (-80 V) coating exhibited the highest hardness around 30 GPa and elastic modulus around 303 GPa. The improvement of mechanical properties with optimized bias voltage of -80 V can be explained with the diminution of macroparticles, film densification and residual stress induced by ion bombardment effect. However, the increasing bias voltage above -80 V caused reduction in film deposition rate in the Ti-Al-N-O coatings due to re-sputtering and ion bombardment phenomenon.
Song, Je Heon;Yu, Jin Hee;Lee, Jun Ho;Jang, Won Keun;Lee, Dong Gil
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.24
no.5
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pp.213-216
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2013
This paper presents a combination of linear Fresnel lenses optimized for ${\times}25$ solar concentration. The combined lens consists of $5{\times}5$ linear Fresnel lenses. Each Fresnel lens is of $10{\times}10$ mm and optimized to tilt the incoming light onto a solar cell of the same size. All of the optimized Fresnel segments have the same pattern height of 35 ${\mu}m$, draft angle of $4^{\circ}$, and edge groove round of 1 ${\mu}m$ but with different facet angles varying from $14.1^{\circ}$ to $31.2^{\circ}$. The solar concentrating efficiency of the combination is shown to be over 80% and more robust than a conventional single ${\times}25$ circular Fresnel lens in terms of pointing misalignment and manufacturing errors. A sensitivity analysis finds that the edge groove round should be kept as small as machining allows since the concentrating efficiency drops ~5% per 1 ${\mu}m$ increase of the edge groove.
Nanoimprint lithography (NIL) is a new lithographic method that offers a sub-10nm feature size, high throughput, and low cost. One of the most serious problems of NIL is the stiction between mold and resist. The antistiction layer coating is very effective to prevent this stiction and ensure the successful NIL results. In this paper, an antistiction layer was deposited by VSAM (vapor self assembly monolayer) method on silicon samples with FOTS (perfluoroctyltrichlorosilane) as a precursor for making an antistiction layer. A specially designed LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) was used for this experiment. All experiments were achieved after removing the humidity. First, the evaporation test of FOTS was performed for checking the evaporation temperature at low pressure. FOTS was evaporated at 5 Tow and $110^{\circ}C$. In order to evaluate the temperature effect on antistiction layer, chamber temperature was changed from 50 to $170^{\circ}C$ with 0.1ml of FOTS for 1 minute. Good hydrophobicity of all samples was shown at about $110^{\circ}$ of contact angle and under $20^{\circ}$ of hysteresis. The surface energies of all samples calculated by Lewis acid/base theory was shown to be about 15mN/m. The deposited thicknesses of all samples measured by ellipsometry were almost 1nm that was similar value of the calculated molecular length. The surface roughness of all samples was not changed after deposition but the friction force showed relatively high values and deviations deposited at under $110^{\circ}$. Also the white circles were founded in LFM images under $110^{\circ}$. High friction forces were guessed based on this irregular deposition. The optimized VSAM process for FOTS was achieved at $170^{\circ}C$, 5 Torr for 1 hour. The hot embossing process with 4 inch Si mold was successfully achieved after VSAM deposition.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.11
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pp.99-107
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2009
Since a long work piece influences the natural frequency of the entire system with a miniature high speed spindle, a bar-feeder is used for a long work piece to improve the vibration characteristics of a spindle system. Therefore, it is very important to design optimally support positions between a bar-feeder and a long work piece for a miniature high speed spindle system. The goal of the current paper is to present an optimization method for the design of support positions between a bar-feeder and a long work piece. This optimization method is effectively composed of the method of design of experiment (DOE), the artificial neural network (ANN) and the genetic algorithm (GA). First, finite element models which include a high speed spindle, a long work piece and the support conditions of a bar-feeder were generated from the orthogonal array of the DOE method, and then the results of natural vibration analysis using FEM were provided for the learning inputs of the neural network. Finally, the design of bar-feeder support positions was optimized by the genetic algorithm method using the neural network approximations.
Compared to one made of glass, an aluminum mirror features light weight, compact design, low cost, and quick manufacturing. Reflective mirrors and supporting structures can be made from the same material, to improve the athermal performance of the system. With the rapid development of ultraprecise machining technologies, the field of applications for aluminum mirrors has been developed rapidly. However, most of them are rotationally symmetric in shape, and are used for infrared applications. In this paper, the design and manufacture of an off-axis aluminum mirror used for a three-mirror-anastigmat (TMA) optical system at visible wavelengths is presented. An optimized, lightweight design provides a weight reduction of more than 40%, while the surface deformation caused by earth's gravity can meet the required tolerance. The two pieces of an off-axis mirror can be diamond-turned simultaneously in one setup. The centrifugal deformation of the off-axis mirror during single-point diamond turning (SPDT) is simulated through the finite-element method (FEM). The techniques used to overcome centrifugal deformation are thoroughly described in this paper, and the surface error is reduced to about 1% of the original value. After post-polishing, the form error is $1/30{\lambda}$ RMS and the surface roughness is better than 5 nm Ra, which can meet the requirements for visible-light imaging.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.1
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pp.105-111
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2013
The spindle is the main component in machine tools. The static and dynamic characteristics of the spindle directly affect the machining accuracy of workpieces. The characteristics of the spindle depend on the shaft size, bearing span, built-in motor location, and so on. Therefore, the appropriate selection of these parameters is important to improve the spindle characteristics. This paper presents the analysis of the static and dynamic characteristics and optimization design of a 40,000-rpm high-speed spindle. Statistical analysis for optimization and finite element analysis were performed. This study uses the response surface method to optimize the objective function and design factors. The targets are the natural frequency and displacement. The design factors are the shaft length, shaft diameter, bearing span, and motor location. The optimized design provides better results than the initial model, and these results are expected to improve the static and dynamic characteristics of the spindle.
Kim, Dong-Seon;Zhen, Qin;Beak, Gwon-In;Wu, Yu-Ting;Jeon, Nam-Sul;Lyu, Sung Ki
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.4
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pp.93-99
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2019
A cross drilling/milling Unit is an important mechanical part which is widely used in many kinds of machining tool, and various gear trains with good accuracy and reliability features are widely used in power transmission systems. A study on a novel power transmission optimization method for driving gear trains in cross drilling/milling units is presented in this paper. A commercial program for gear system simulation, Romax Designer, was used in this research to intuitively observe the gear meshing and the load distribution conditions on the gear teeth. We obtained the optimal modification value through comparing the results of repeated experiments. For validation, optimized gears were fabricated and then measured with a precision tester.
Kim, Kyu-Young;Seo, Jung-Hwa;Kim, Kyoung-Rok;Kim, Bo-Ram
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.6
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pp.1-9
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2020
The manufacturing processes of high-precision parts for PGM (Precision Guided Missiles) have not been improved for decades; they still depend on machining or high-precision casting. These processes have an advantage when making small amounts of high-reliability parts in the usual case of a PGM system. In the case of a PGM system, however, which has been made for striking an extensive area, requires hundreds of bomblet units that require mass productivity. In addition, in the case of a part that is very difficult to machine, mass productivity and quality cannot be satisfied at the same time. In particular, cost reduction is an essential precondition to strengthening the export competitiveness of Korean defense articles. This study examined whether the MIM process is appropriate for manufacturing high-precision parts that require mass productivity. The optimized MIM process condition was determined after carrying out fundamental research. Comparisons of the quality of prototype parts with original parts and a functional test of a fuse that had been made with MIM parts highlighted the application possibility of the MIM process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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