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평행연삭과 자기연마에 의한 유리렌즈 성형용 코어 금형의 표면가공 특성
Investigation for Mirror-surface Machining Properties of Mold Core of Glass Molding Press by Parallel Grinding and Magnetic Assistance Polishing 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.27 no.12, 2010년, pp.22 - 27  

이용철 (연암공업대학 컴퓨터응용기계과) ,  김경년 (거제대학 기계공학과) ,  곽태수 (국립진주산업대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The usage of ultra-precision machining is increasing by the manufacturing of precision optical elements such as camera lens, laser printer, CD player, DVD and microscope parts etc.. The WC alloy material is in wide use by mold core to improve the productivity and accuracy in manufacturing those prec...

주제어

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제안 방법

  • Table 1에 제시한 연삭조건에 따라 입도별로 연삭했을 때의 연삭특성을 파악하기 위해서 각각에 대해서 표면거칠기와 형상정밀도를 측정하였다. 표면거 칠기 측정 에 는 3차원 표면구조해석 현미 경 (NewView 5032, Zygo)을, 형상정밀도 즉정에는 3 차원 자유곡면 형상측정기 (UA3P, Panasonic)를 사용하였다.
  • 안내면의 위치 정밀도는 1 펄스당 Inm 의 이송이 가능하며, 테이블의 스트로크는 300 X 100 x250mm 이다. 공작물 축은 최대 6, 000rpm 까지 가능한 진공 척을 사용하였고, 연삭 헤드의 공구축은 최대 60, 000rpm 까지 가능한에어터빈 스핀들이 장착된 연삭 헤드를 제작.설치하였다.
  • 본 연구는 두산 인프라코어(쥐에서 개발한 초정밀 자유곡면 가공기 (NT300F)를 사용하여 평행 연삭에 의한 초경합금재의 나노 수준의 경면연삭 가공을 수행하고, 연삭 가공한 시편을 자기연마가공법에 의한 연마가공을 실시하여, 연삭 흔적 제 거와 표면 거칠기 향상 등 유리렌즈 성형용 코어 금형의 표면 가공특성을 분석하였다.
  • 본 연구에 사용된 초정밀 자유곡면 가공기는 X, Y, Z 축 슬라이드 3개의 직선 이송축과 B'C2 개의 회전축 위에 연삭 헤드를 설치 하여 연삭 실험을 실시하였다. 이 가공기는 LM 가이드와 나노스케일을 이용하여 정밀이송이 가능하며, 유정압 베어링에 의해 구동되고, 3개의 유정압 슬라이드가 교차하는 구조로 되어있다.
  • 본 연구에서는 2.1 절에서 서술한 바와 같이 경 면 연삭한 평면과 구면 시편을 가지고, 초경합금재에 적합한 자성지립을 사용하여 자기 연마가공을 실시하였다. Fig.
  • 향상을 위한 가공법이다. 본 연구에서는 비교적 장치구성과 가공이 간단할 뿐만 아니라 자기력과 자성 지립의 입도 조절로 연마 효율이 높은 자기연마(MAP : Magnetic Assisted Polishing)'* 를 시험하였다.
  • 숫돌입도 #600, #1, 200, #2,000 으로 연삭한 면의 중심선 표면거칠기 Ra 와 최대표면 거칠기를 PV 두 종류로 하였으며, 측정위치는 가공물을 원주 방향으로 3 등분하고 각도를 90 도 회전시키면서 전체 12 부위를 측정한 후 이들의 평균값을 취했다. 형상정밀도는 RMS 와 PV 두 종류로 하였으며 측정 길이는 유효경을 감안하여 평면시편은 10mm, 구면시편은 8mm 로 하였다.
  • 초정밀 자유곡면 가공기 및 CNC 머시닝 센터에서 형상가공에 평행연삭법을 활용하고 다듬질 가공에 자기 연마법 을 이용하여 유리렌즈 성 형용 금형 코어 재료인 초경합금을 나노수준의 경 면 가공실험을 수행하였다. 평행연삭에 있어서 선행 연구 %4 와 예비실험을 통해서 얻은 Table 1의 연삭숫돌 입도별 연삭 가공 조건을 활용하여 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 있다. 평면과 구면시편 다같이 연삭 가공효율과 요구되는 가공정밀도를 고려하여 입도별로 #325, #600, #1, 200, #2,000으로 각각 연삭하였다.
  • 평행연삭에 의한 평면과 구면시편을 이용하여, Table 2에 제시한 자기연마조건으로 연마했을 때 표면 거칠기의 변화를 측정.고찰하였다.
  • 취했다. 형상정밀도는 RMS 와 PV 두 종류로 하였으며 측정 길이는 유효경을 감안하여 평면시편은 10mm, 구면시편은 8mm 로 하였다. 측정위치는 공작물을 45 도 회전시키면서 4 회 측정하여 평균값을 취했다.

대상 데이터

  • 시편은 표면가공 특성을 파악하기 위하여 평면과 구면 두 종류를 선정하였다. 또한 연삭 숫돌은 레진 본드 미립다이아몬드 숫돌로 황삭용 SD#325, 중삭용 SD#600, 정삭용으로 SD#l, 200 과 SD#2, 000 두 종류를 사용하였다. 숫돌별 연삭조건은 기초 예비실험과 저자들의 앞선 연구결과 £6 를 통해서 선정하였다.
  • 소결 재로 사용된 코발트가 많이 함유되면 불순물로 작용하여 금형 코어의 가공성과 내구성에 많은 영향을 미치므로 최대한 적게 함유된 소재가 요구된다. 시편은 표면가공 특성을 파악하기 위하여 평면과 구면 두 종류를 선정하였다. 또한 연삭 숫돌은 레진 본드 미립다이아몬드 숫돌로 황삭용 SD#325, 중삭용 SD#600, 정삭용으로 SD#l, 200 과 SD#2, 000 두 종류를 사용하였다.
  • 연구에 사용된 공작물은 유리렌즈 성 형 용 금형 코어 재로 널리 쓰이는 초경합금(WC)으로 코발트 (Co)함량이 0.5%이하로 처리된 것이다. 소결 재로 사용된 코발트가 많이 함유되면 불순물로 작용하여 금형 코어의 가공성과 내구성에 많은 영향을 미치므로 최대한 적게 함유된 소재가 요구된다.

이론/모형

  • 측정하였다. 표면거 칠기 측정 에 는 3차원 표면구조해석 현미 경 (NewView 5032, Zygo)을, 형상정밀도 즉정에는 3 차원 자유곡면 형상측정기 (UA3P, Panasonic)를 사용하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Park, S. S. and Lee, H. J., "Research on Ultra-precision Grinding Method," J. of the KSPE, Vol. 23, No. 6, pp. 14-21, 2006. 

  2. Kim, H. U., Jeong, S. H., Lee, D. K., Kim, S. S., Kim, H. J. and Kim, J. H., "A Study on Improvement of WC Core Surface Roughness by Feedrate Control," J. of the KSPE, Vol. 26, No. 1, pp. 57-62, 2009. 

  3. Kuriyagawa, T., Saeed, M., Zahmaty, S. and Syoji, K., "A new grinding method for aspheric ceramic mirrors 1," J. of the Materials Processing Technology, Vol. 62, No. 4, p. 387, 1996. 

  4. Kwak, T. S., Lee, Y. C., Kim, G. N., Choi, D. B., Yamanoi, M. and Ohmori, H., "Nano-precision combined process of electrolytic in-process dressing grinding and magnetic assisted polishing on optics glass material," Trans. Nonferrous Met.. Soc. of China, Vol. 19, Suppl. 1, pp. s301-s306, 2009. 

  5. Kim, S. S., Lee, Y. C., Lee, D. K., Kim, H. J. and Kim, J. H., "Ultra-precision Grinding Optimization of Mold Core for Aspheric Glass Lenses using DOE and Compensation Machining," J. of the KSPE, Vol. 24, No. 6, pp. 45-50, 2007. 

  6. Kwak, T. S., Kim, G. N. and Lee, Y. C., "Study on nano-level mirror surface finishing on mold core to glass lens molding," J. of the KSPE, Vol. 23, No. 1, pp. 97-104, 2006. 

  7. Lee, Y. C., Anzai, M. and Nakagawa, T., "A Study on Improving the Efficiency of Magnetic Abrasive Polishing for Die & Mold Surface," J. of the KSPE, Vol. 13, No. 6, pp. 59-65, 2006. 

  8. Kwak, T. S., Lee, Y. C., Anzai, M. and Ohmori, H., "Study on nano-level mirror surface finishing using ELID grinding and magnetic assisted polishing," J. of the Japan Society for Abrasive Technology, Vol. 49, No. 2, pp. 38-41, 2005. 

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