초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
￭ 최종 목표
본 연구는 HK 1500 이상의 고경도 세라믹을 미세가공하기 위해, 다이아몬드 소재의 지름 100 ㎛ 이하 미세공구 제작 기술을 개발함. 고품질 세라믹 가공을 위해 진동부가 및 전기화학적 스파크부가 미세가공기술을 연구 개발함. 공구 형상에 따른 절삭력 변화, 표면조도 변화에 대해 연구하고, 진동/스파크 부가 조건에 따른 가공 특성에 대해 연구함. HK 1500 이상의 지르코니아, 알루미나, 실리콘카바이드에 Ra 0.05 um 의 표면조도, 가공속도 1000 um/s 이상 (지름 1

□ 연구개발 목표 및 내용
￭ 최종 목표
본 연구는 HK 1500 이상의 고경도 세라믹을 미세가공하기 위해, 다이아몬드 소재의 지름 100 ㎛ 이하 미세공구 제작 기술을 개발함. 고품질 세라믹 가공을 위해 진동부가 및 전기화학적 스파크부가 미세가공기술을 연구 개발함. 공구 형상에 따른 절삭력 변화, 표면조도 변화에 대해 연구하고, 진동/스파크 부가 조건에 따른 가공 특성에 대해 연구함. HK 1500 이상의 지르코니아, 알루미나, 실리콘카바이드에 Ra 0.05 um 의 표면조도, 가공속도 1000 um/s 이상 (지름 100 um 공구 기준, depth of cut 5 um), 공구길이방향 마모 3 um 이하 (가공량 0.5 mm^3 기준)을 목표로 함.
￭ 전체 내용
1. 방전가공을 이용한 미세 절삭 공구 제작
미세 절삭 공구 제작을 위한 방전가공 시스템 구축 및 다양한 형상의 공구 제작 기술 확보 다결정 다이아몬드재료의 조성에 따른 공구 특성 분석. 공구 형상에 따른 절삭성 평가 : 크기, 형상, 경사각 등에 따른 가공성 평가. 방전 에너지 조건이 공구 날끝반경에 미치는 영향분석. 공구의 엣지 반경에 따른 절삭력, 가공면 분석. 지름 100 ㎛ 이하의 절삭 공구 가공 및 가공성 평가
2. 고경도 세라믹 가공 기술 연구
고경도 세라믹의 가공성 평가 . 공구 형상, 크기에 따른 절삭력, 표면조도 분석. 개발된 세라믹전용 공구와 기존 상용 공구와의 가공성 비교. 가공속도, 가공면 조도 향상을 위한 절삭 공정 최적화. 절삭 조건과 절삭력, 가공면 조도와의 상관관계 수립.
3. 진동 부가 절삭 가공기술 연구
피에조 액추에이터를 적용한 진동부가 기구 개발. 진동 조건에 따른 절삭력, 표면조도 변화 분석. 진동조건과 절삭력, 가공면 조도와의 상과관계 수립. 절삭력 감소와 표면조도 향상을 위한 진동 조건 최적화.
4. 전기화학적 스파크 부가 가공에 대한 연구 (electrochemical spark assisted machining) 절삭력과 표면조도 향상을 위해 전기화학적 스파크부가 가공을 연구. 스파크 조건이 가공력에 미치는 영향 분석. 다양한 가공물의 재료특성에 따른 가공 특성 분석. 재료경도와 열적특성에 따른 가공력 차이, 표면조도 차이 등. 가열온도-가공력-공구마모의 관계 규명. 국부적 온도 분포의 시뮬레이션 해석(FEM) 및 실험결과 비교. 스파크 발생조건과 절삭력 변화의 상관관계 해석.

□ 연구개발성과
본 연구에서 세라믹 정밀 가공 기술, 고경도 공구 제작 기술, 미세 가공을 위한 기계/전기화학적 복합 가공 기술을 개발하였으며 높은 내열성, 내마모성, 내식성이 필요한 고온, 고하중의 극한 작동환경에서의 기계 부품 제조 기술과 다양한 형상의 초정밀 미세 공구를 가공할 수 있는 고도의 기술을 확보하였다. 또한, 고경도 세라믹 가공 기술을 통해 바이오-의료 및 각종 관련 기술 발전에 기여할 것으로 판단된다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 연구에서 제안한 세라믹 절삭 가공 기술은 기존의 가공 기술로서는 가공하기 힘든 고경도 세라믹을 보다 효과적으로 가공할 수 있음. 본 연구에서 개발하고자 하는 기술은, 정밀 전자부품, 고정밀 금형, 세라믹 제품의 형상 가공에 적용할 수 있음. 또한, 현재 수요가 급증하는 MEMS 센서, 디바이스, 바이오칩 부품 제작에 직접 응용될 수 있어 기술 파급 효과가 클 것으로 예상됨. 고경도 재료의 정밀 공구 제작 기술: 다이아몬드 재료를 기반으로 한 정밀 공구제작 기술 개발을 통해 다양한 형상의 공구를 자유롭게 방전 가공으로 가공할 수 있음. 국외 업체에서 판매하는 지름 300 ㎛ 의 세라믹 절삭 공구는 존재하지만, 지름 100 ㎛ 의 세라믹 절 삭 공구는 국내/외에서 판매하는 업체가 없음. 지름 100 ㎛ 의 세라믹용절삭 공구 제작 기술을 개발하여 국내 업체에 기술이전을 할 경우, 파급효과가 클 것으로 기대됨

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1차년도 연구내용(2018.6.1. ~ 2019.2.28.) ... 5
• 2차년도 연구내용(2019.3.1. ~ 2020.2.29.) ... 9
• 3차년도 연구내용(2020.03.01.~2021.02.28.) ... 15
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 19
• 1) 연구수행 결과 ... 20
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 22
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 22
• 6. 참고문헌 ... 22
• 끝페이지 ... 23