레이저 정밀 가공은 고품질의 집속 광에너지를 이용하여 재료를 미세하게 가공하는 특수 가공으로 정밀 제조 분야에 적용되고 있다. 그러나 레이저 가공 시 열적 효과로 인해 재료 특성을 저하 시킬 수 있다. 또한, 압연 강재 및 강판의 경우 공정 단계에서 강한 압력으로 제작하기 때문에 반드시 잔류응력이 존재한다. 하지만 압연 강재에 존재하는 잔류응력의 양은 정량적인 예측이 불가능하다. 이러한 잔류응력이 존재하는 재료의 레이저 가공 시 레이저에 의한 부가적인 응력 발생 및 재료에 미치는 열적 영향의 예측 및 평가는 정밀 가공에 있어서 반드시 고려해야 하는 사항이다. 본 연구에서는 레이저 홀 가공 시 발생되는 온도 및 응력을 유한요소 해석과 실험적 방법으로 분석하였다. 재료의 열응력을 예측하기 위해 레이저 홀가공 실험을 수행하여 가열 및 냉각 등의 대한 결과를 도출하였다. 또한 냉각 시간에 따른 응력의 변화를 파악하였고 유한요소 해석으로 예측된 응력을 홀드릴링 응력 측정 기법에 의해 도출된 응력과 비교 검증하였다.
비규면의 경면 가공으로 대표되는 초정밀 가공 기술은 '90년대에 와서는 이미 일반화되어가고 있으며, 양산화 시대를 맞이하고 있다고 보아야 할 것이다. 최근의 초정밀 가공 기술은 레이저 가공기를 비롯하여 일상용품으로 많이 사용되는 카메라, 컴팩트 디스크, 콘택트렌즈, 컴퓨터 디스크 등에 활용됨은 물론 대구경천채망원경, 우주 및 군사용의 레이저, X-선을 중심으로한 광기술에 점점 그 용도가 확대되어 가고 있다. 현재 초정밀 가공기가 응용되고 있는 부품의 예를 들어보면 표1과 같다. 우리나라의 초정밀 가공 시스템 기술은 선진국에 비하여 아직은 한단계 낮은 수준으로 평가되나, 최근 전자, 컴퓨터 산업의 발전과 더불어, 그 수요가 증가되고 있어 최근에는 그 응용기술, 가공시스템에 관한 연구개발이 산,학,연 여러 곳에서 활발해 지고 있다. 본 고에선 초정밀 절삭,연삭 가공시스템을 중심으로 가공기와 요소기술의 개발동향에 관하여 살펴 보고자 한다.
Drilling process is one of the most common, yet complex operations among manufacturing processes. The performance of a drill is largely dependent upon drilling forces. Many researches focused on the effects of drill parameters on drilling forces. In this paper, the stresses occurring in drilling process are analyzed by finite element method. The analytic drilling forces considering the drill parameters and drilling conditions are used. Also, with ANSYS, geometric modeling and mesh generation of drill is performed automatically. From the study, optimal drill design and drilling condition determination may be achieved.
A practical example of the axisymmetric deep drawing process is simulated by the elastic-plastic finite element analysis using updated Lagrangian approach considering the large deformation. An approach is suggested to solve the problem of the ductile fracture that may encounter during the deep drawing process. The result can be applied to the design of the die for the axisymmetric deep drawing.
Mathematical description of arbitrarily-shaped tool surface are introduced by parametric patch approaches along with the related contact search algorithm. In order to maintain the advantages of membrane elements and to incoporate the bending effect, a BEAM(Bending Energy Augmented Membrane) element is proposed. Computation are carried out for some complex axisymmetric multi-stage deep drawing to verify the validity and the effectiveness of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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