미세봉(Fine Rod) 혹은 매우 가는 바늘등의 미세가공은 전자산업계나 공구의 제작등에 있어서 최근 수요가 점차 증가하고 있다. 예를 들면 잉크젯 프린터 헤드의 대량생산에 필요한 펀치나 이온빔장치의 에미터전극(Emitter Electrode)등은 지름이 100 .mu. m이하이며, 방전가공을 이용 하여 미세구멍을 가공할 때 지름 수십마이크로미터인 전극의 가공은 문제가 되고 있다. 본 연구 에서는 미세봉의 제작을 위해 초음파화학가공(Ultrsonic-Assisted Chemical Machining)이라는 새로운 방법을 제시하였으며, 원통형의 가공물을 제작할 경우, 화학가공에 대한 기본적인 이론을 소개하고 그에 대한 실험을 수행한 후 그 결과에 대해 기술하였다.
최근 미래지향적 첨단 산업 전반에 걸친 고부가가치 부품의 소재대체로 추진되고 있는 제 3의 소재 화인 세라믹스는 우수한 특성과 다양한 기능성으로 각광을 받고 있는 신소 재이나 고경도와 취성등으로 난삭재에 속한다. 화인 세라믹스는 제조법상 소결 공정을 필수로 하여그 수축현상을 피할 수 없으며, 고정도의 요소 부품화를 위해선 후가공을 필요로한다. 국내에선 일종의 세라믹스인 보석등의 미세구멍 가공등에만 국한되어 사용되어질뿐, 아직 화인 세라믹스의 형상 제거 가공등에는 그 가공법이 거의 적용되어 지지 않고 있는 초음파 가공에 대한 실험적 연구를 수행함으로써, 향후 최적 가공기술을 정립하는데 있어 지침이 되고자 한다.
Although ceramic plates with many micro-hales are used as MCP (Micro-channel plate) for electron amplification, catalytic converters, filters, electrical insulators and thermal conductors in integrated circuits, the drilling of micro-hales in the ceramics is difficult because of their low thermal conductivity, high hardness and brittleness. Therefore, in this work, the machining of ceramic green body fellowed by sintering of green body was employed fur fabricating ceramic plates with many micro-holes. The micro-drilling of alumina green body was performed with diamond abrasive WC drills, and the cutting force w.r.t. drilling times was measured for the determination of toot life. From the investigation of the wear of micro-drill tip w.r.t. drilling times, the wear mechanism of tip during micro-drilling of ceramic green body was suggested.
Ultrasonic machining technology has been developed over recent years for the manufacture of and quality-assured precision parts for several industrial application such as optics, semiconductors, aerospace, and automobile application. The past decade has seen a tremendous in the use of ceramics in structural application. The excellent thermal, chemical and wear resistance of these material can be realized because of recent improvements in the overall strength and uniformity of advanced ceramics. Ultrasonic machining, in which abrasive particles in slurry with water are presented to the work surface in the presence of an ultrasonic-vibrating tool, is process which should be of considerable interest, as its potential is not limited by the electrical or chemical characteristics of the work material, making it suitable for application to ceramics. This paper intends to further the understanding of the basic mechanism of ultrasonic machining for brittle material and ultrasonic machining of ceramics based in the fracture-mechanic concept has been analyzed.
Ultrasonic machining technology has been developed over recent years for the manufacture of cost-effective and quality-assured precision parts for several industrial application such as optics, semiconductors, aerospace, and automobile. Ultrasonic machining process is an efficient and economical means of precision machining of ceramic materials. The process is non-thermal, non-chemical and non-electric and hardly creates changes to the mechanical properties of the brittle materials machined. This paper describes the characteristics of the micro-hole of $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$ by ultrasonic machining with tungsten carbide tool. The effects of various parameters of ultrasonic machining, including abrasives, machining force and pressure, on the material removal rate, hole quality, and tool wear presented and discussed. The ultrasonic Machining of micro-holes in ceramics has been under taken and the machining mechanism in the ultrasonic machining of ceramics based on the fracture-mechanics concept has been analyzed.
By the localization of electro-chemical dissolution region, we succeeded in a few micrometer size hole drilling on stainless steel with the radial machining gap of about 1 ${\mu}{\textrm}{m}$. Tens of nanosecond duration voltage pulses were applied between WC micro-shaft and stainless steel in the 0.1 M $H_2SO_4$ solution. Pt balance electrode was used to drill the high aspect ratio micro-hole without generation of Cr oxide layer on the machined surface. The effects of applied voltage, pulse duration, and pulse period on localization distance were investigated according to machining time. We suggested the taper reduction technique especially brought up on blind-hole machining. High quality micro-holes with 8 ${\mu}m$ diameter with 20 ${\mu}m$ depth and 12 ${\mu}m$ diameter with 100 ${\mu}m$ depth were drilled on 304 stainless steel foil. The various hole shapes were also produced including stepped holes and taper free holes.
수치제어(Numerical control)의 개념은 1800년대부터 시작되었다. 프랑스의 Joseph Jacquard는 1801년에 구멍을 낸 카드(Perforated cards)를 이용하여 베틀기계에 직물의 모양을 Design하는데 자동적으로 Control 하는 방법을 창조해냈다. 그 후 구멍을 낸 카드를 이용하여 페달을 밟아 얻어진 공기를 Air motor와 Valve 를 조정하므로서 자동적으로 Piano를 연주하게 하는 방법도 역시 수치제어다. 이 NC의 개념이 실제 공작기계 에 적용된 것은 제2차 대전후의 일이다. 미공군(US Air force)에서는 복잡한 형상의 항공기부품가공과 그것을 검사할 검사용 Gauge를 고정밀도로 효율있게 제작할 필요성이 절실해졌다. 미국 Michigan주 Traverse시에 있던 Parsons회사도 Helicopter의 Rotor blade의 윤곽을 정확하게 검사하는 Plate gauge를 가공할 수 있는 기계를 개발하고 있었으며 그 회사의 사장 John T. Parsons씨는 Jig boringmachine을 전자적으로 제어하는 Plate gauge를 가공하는 방법을 미공군에 제안을 하였다. 1948년 미공군에서는 설계번경이 수없이 일어나는 Missile 의 부품을 단시간 내로 제작하기 위해서 Persons사와 기술계약을 맺고 새로운 공작기계 개발에 착수하므로서 NC공작기계 연구를 시작한 역사적인 시발점이 되었다.
In this study, to create circular holes on an inclined conic face, we developed a novel process of vertical piercing on the plane before drawing, instead of applying an expensive cam-piercing method. The pierced holes are deformed during the drawing, and their shapes are affected by the size of the center hole. Using the Abaqus CAE program, the deformation tendency of the holes, according to the diameter of the center hole, was identified, and the diameter for securing the roundness of the side holes were determined through actual experiments. The developed process was successfully applied to mass production of the part, and a cost reduction is expected.
한국은행의 지식기반산업의 국민 경제적 역할 분석에 따르면, 91년부터 99년까지 지식기반산업의 연평균 성장률은 13.7%로 다른 산업의 4.1%보다 3배 이상 높은 것으로 조사되었다. 그중 항공기, 사무계산 및 회계용 기기, 의약품, 영상 음향 통신장비 등 첨단제조업은 이 기간 중 연평균 20.1% 성장을 기록하였다. 이와 같은 첨단제조업에서는 제품 내 부품의 정밀가공 기술이 필수적이다. 그 중에서도 미세 가공에 대한 관심은 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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