[논문]재료변화에 따른 Micro-EDM에서의 가공성에 관한 연구

이상국; 김태현; 홍민성

doi:10.7735/ksmte.2012.21.4.658

재료변화에 따른 Micro-EDM에서의 가공성에 관한 연구
A Study on the Machinability of the Micro-EDM Depending on the Materials 원문보기

한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, v.21 no.4, 2012년, pp.658 - 665

이상국 (아주대학교 산업대학원 기계공학과) , 김태현 (아주대학교 대학원 기계공학과) , 홍민성 (아주대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Micro-EDM is widely used in metallic pattern, electronics, nuclear power and industry in the form of precision process. The improvement of Electro Discharge Machining has been on a steady progress since $19^{th}$ century. The technology has overcome the limits of the traditional precision process, enabling micro-EDM, micro electrolytic machining, micro drilling, micro punching and laser beam machining, which create versatile products with smaller sizes. What have been known about the major feature of Micro-EDM is high thermal energy so that their products are free from the hardness of their products as long as they are electrical conductor. However, each metal is suspected to have different features and natures even if they are created through the same procedure. In this thesis, the methodology of Micro-EDM and how to categorize them are explained. Also, the nature of the examined materials with surface shape and surface roughnes are analyzed. The results of the experiments are expected to understand surface roughness and workability of other materials for Micro-EDM.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 Micro-EDM을 이용하여 재료에 따른 방전가공을 수행하고 그 가공성이 어떻게 나왔는지를 검증하였다. 가공에 사용되는 재료들은 모두 다른 특성과 물성치를 가지고 있다.
또한 동일한 재료에서 이송속도값을 달리하여 실험을 함으로써 가공조건의 변화에 따른 가공성 변화를 평가하였다. 이러한 결과를 통해 재료에 따른 방전가공의 가공성에 대해 보다 효율적인 가공법을 밝히고자 한다.

제안 방법

입력전압, 이송속도, 회전 속도를 같게 설정 했을 경우 전극의마모량과 가공시간, 가공면의 표면거칠기(Sa)에 대한 결과 값을 측정하였다. 각각의 재료를 이송속도를 달리하여 측정하고 각 재료에 따른 변화를 나타내었다.
이러한 재료들을 가공함에 있어 모두 동일한 가공성을 나타낼 수는 없다. 따라서 실제 가공에 많이 쓰이는 구리(Copper), 스테인레스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Aluminium), 황동 (Brass)을 실험 시편으로 선정하여 모든 가공조건이 동일할 경우 재료에 따라 가공성의 변화가 있는지를 평가하였다. 또한 동일한 재료에서 이송속도값을 달리하여 실험을 함으로써 가공조건의 변화에 따른 가공성 변화를 평가하였다.
본 연구에서는 마이크로 EDM을 이용하여 재료에 따른 마이크로 채널 가공시 발생하는 가공표면의 거칠기를 레이저 현미경을 통해 계측하였다. 또한 가공에 걸리는 시간을 비교하여 재료에 특성에 따라 가공성의 차이를 밝혀내었다.
따라서 실제 가공에 많이 쓰이는 구리(Copper), 스테인레스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Aluminium), 황동 (Brass)을 실험 시편으로 선정하여 모든 가공조건이 동일할 경우 재료에 따라 가공성의 변화가 있는지를 평가하였다. 또한 동일한 재료에서 이송속도값을 달리하여 실험을 함으로써 가공조건의 변화에 따른 가공성 변화를 평가하였다. 이러한 결과를 통해 재료에 따른 방전가공의 가공성에 대해 보다 효율적인 가공법을 밝히고자 한다.
본 연구에서는 마이크로 EDM을 이용하여 재료에 따른 마이크로 채널 가공시 발생하는 가공표면의 거칠기를 레이저 현미경을 통해 계측하였다. 또한 가공에 걸리는 시간을 비교하여 재료에 특성에 따라 가공성의 차이를 밝혀내었다.
실험에 사용된 텅스텐 전극은 직경 300~360㎛이며, 시편은 10×15×15크기의 구리, 스테인레스, 알루미늄, 황동이다. 실험은 입력 전압을 150V로 사용하였고 가공깊이 200㎛, 채널길이 3000㎛ 스핀들 스피드 250RPM 이송속도를 100, 300, 500mm/min 으로 세 가지 경우를 사용하였다.
입력전압, 이송속도, 회전 속도를 같게 설정 했을 경우 전극의마모량과 가공시간, 가공면의 표면거칠기(Sa)에 대한 결과 값을 측정하였다. 각각의 재료를 이송속도를 달리하여 측정하고 각 재료에 따른 변화를 나타내었다.

대상 데이터

실험에 사용된 장비는 Fig. 4에 나타내었고, (주)Hybrid Precision에서 제작한 Hyper-15이다. 이 모델은 마이크로 EDM 방전가공기로서 채널가공을 위해서 다음과 같은 가공특성을 가진다.
실험에 사용된 텅스텐 전극은 직경 300~360㎛이며, 시편은 10×15×15크기의 구리, 스테인레스, 알루미늄, 황동이다.

이론/모형

미세방전가공을 이용하여 요구되는 형상을 제작하기 위해서는 공구에 해당하는 전극의 제작이 선행되어야 한다. 또한 전극의 제작을 위한 방법으로 와이어방전 연삭법(WEDG : Wire Electrode Discharge Grinding)을 이용한다. 전극제작방법은 횡선에 의해 얻는 가는 선을 가열 확장 등을 함으로서 똑바르게 되도록 교정하여 방전 가공기에 설치하는 방법과 절삭, 연삭 등을 이용 하여 작성한 전극을 방전 가공기에 설치하는 방법 두 가지가 있다.

성능/효과

(1) 마이크로 방전가공시 재료에 따른 전극의 소모는 가공시간과는 상관없이 가공량과 재료의 경도에 비례하여 차이를 보였다.
(2) 알루미늄, 황동, 스테인레스강, 구리 모두 재료의 성질에 따라 값은 다르지만 이송속도가 높아질수록 가공면의 평균 표면거칠기는 점점 커지는 경향을 보였다.
(3) 이송속도가 높아질수록 가공에 필요한 시간은 줄어들지만 가공면의 평균 표면거칠기는 커진다.
(4) 가공시간은 비열과 비전기저항의 영향을 받으며 비전기저항이 높을수록 가공면의 표면거칠기 상승폭이 늘어나는 것을알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방전가공의 장점은 무엇인가	방전가공(Electro Discharge Machining)은 특수가공법으로 전도성을 가진 재료를 인성, 취성, 경도, 강도와 같은 기계적 성질과 무관하게 가공할 수 있는 장점이 있어 많은 연구가 이루어지고 있다. 이런 장점은 미세가공에서 복잡한 형상을 고정밀 도로 가공이 가능하므로 널리 이용되고 있다.
	방전표면개질법의 특징은 무엇인가	또한 고정도 가공을 하려면 전극이 소모되지 않는 것이 중요하여 방전표면개질법이 개발되었다. 이 방법은 TiN의 미분말을 굳혀 전극을 사용하면 가공물의 표면에 소모된 전극의 재료가 이행하여 매우 단단한 막이 형성되는 원리를 이용한 방법으로서 금형이나 부품의 마무리공정에 널리 응용되고 있다.
	미세방전가공의 특징은 무엇인가	미세방전가공은 단발 방전에너지의 극소화, 정밀화된 위치결정, 방전주기의 극소한 작업 등을 수행함으로써 형상치수가 수십 마이크로에서 수백 마이크로에 이르는 3차원 부품을 가공하는 기술로써, 재료의 제한이 적고 비교적 강성이 크고 다양한 형상을 지닌 3차원 구조물을 손쉽게 가공할 수 있다는 장점을 지니고 있다(3,4). 방전가공의 대상은 도전성 재료이지만 최근 절연성 재료도 가공하는 기술이 개발되었다.

참고문헌 (5)

Kim, J. N., 2011, Design/fabrication of an Alignment Mechanism for an Extreme Aspect Ratio Micro-hole for Application to a Proton Beam Shaping and Computer Simulation, Master Thesis, Seoul National University, Republic of Korea.
Park, J. M., 2004, A Study on the Precision Micro-Hole Drilling using Micro-EDM, Master Thesis, Korea Polytechnic University, Republic of Korea.
Sung, J. H., 2004, A Study on Improvement of Processing Efficiency EDM through the Control of Processing Variation, Master Thesis, Konkuk University, Republic of Korea.
Hong, M. S., Kim, J. M., and Sharavsambuu, B., 2010, "A Study on the Micro Channel Machining using Micro-EDM," KSMTE Spring Conference, pp. 466-469.
Lee D. H., 2004, A study on Micro burr formation by EDM, Master Thesis, Sejong University, Republic of Korea.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증