대면적 미세 가공공정 원천기술 개발

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설아 당
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1 [ 전략기술개발사업 대면적미세형상가공시스템개발 ] 대면적미세패턴가공의절삭메커니 즘해석및시뮬레이션기술개발 세부주관기관 : 한국생산기술연구원 위탁기관 : 경상대학교 위탁책임자 : 김수진

2 기술개발목표및내용 연구제목 : 1 단계목표 절삭력, Burr, 공구수명을고려한미세패턴최적가공조건선정프로그램개발 1 차년도 2 차년도 3 차년도 목표 미세패턴가공결과를활용한미세가공절삭력예측기술개발 절삭력을고려한미세 Burr 생성예측기술개발 미세패턴최적가공조건선정프로그램개발 개발내용 미세절삭특성을고려한절삭력예측알고리즘개발 일정절삭력가공조건선정알고리즘개발 미세패턴 3D 가공시뮬레이션 미세절삭현상 ( 절삭력, 소성변형등 ) 을고려한 Burr예측기술개발 일정절삭력과 Burr생성을고려한가공조건선정알고리즘개발력 절삭력과공구마모와의상관관계를고려한공구수명예측기술개발 기예측된절삭력, Burr, 공구수명을고려한미세패턴최적가공조건선정프로그램개발 2 단계목표 3D 미세형상복합패턴의가공시뮬레이션과절삭메커니즘해석기술개발 1

3 기술개발의연계도 3D 가공시뮬레이션 + 절삭력, Burr, 마모해석 최적가공조건선정 Depth, di 3D simulation of μ-machining 경상대 Cutting force Burr Tool wear d i Tool change Speed, v 실험조건 Experiment 생기원, KIMM 측정 Data Cutting Condition Data base Effective Tool Path 고품질롤금형코어옵틱스 2

4 정량적평가항목 평가항목 ( 주요성능 Spec) 단위 비중 (%) 세계최고국내개발결과 측정방법 성능수준성능수준목표결과그림 시뮬레이션분해능 nm 40 1,000 미국 /VeriCut 100, S/ 개발 예측가능 Burr' 크기 μm 30 3 독일 /FZK 측정 / 비교 마모기인정밀도저하 μm/ 100km 30 2 일본 /Hitach 예측 / 비교 3

2 Y axis Z axis Y Predict Z Predict 미세절삭특성을고려한절삭력예측알고리즘개발 - 4N의절삭력을 ±0.4 N 오차로예측가능 기술개발 0.1 0 15 6 4 2 1 0.

5 Cutting force (N 주요연구내용 연구내용연구결과주요특징 3D 시뮬레이션기술개발 피치 20μm 인패턴을 1024 화소 의모니터에서분해능 20nm * Development of Micro Pattern Cutting Simulation Software, Transactions of the KSME A 절삭력예측 Y axis Z axis Y Predict Z Predict 미세절삭특성을고려한절삭력예측알고리즘개발 - 4N의절삭력을 ±0.4 N 오차로예측가능 기술개발 Micro Grooving Simulation Cutting depth (μm) and Optimization in the Roughing Stage, IJPEM (SCIE) 일정절삭력가공조건선정알고리 즘개발 - 황삭가공단계를줄임 4

6 주요연구내용 연구내용연구결과주요특징 Burr 생성예측기술개발 * Burr Analysis in Micro Grooving, IJAMT (SCIE) V패턴 0.3μm크기의 Burr를 27% 오차로예측 피라미드패턴의 Exit Break off 를예측 G safe 공구마모예측 기술개발 G safe G P Safe 통계적기법을이용한공구수명예측기술개발 - 100km 가공 1μm이하공구마모인절삭속도추천 Micro Grooving Simulation and Optimization in the Roughing Stage, IJPEM (SCIE) L(km) 5

7 절삭력일정가공깊이선정 3D 가공시뮬레이션 가공영역자동생성 절삭력해석 일정절삭력가공조건 Tool Tool Depth, di A, v, t F c =f(a, v, t, α, r n, c i ) d i 실험 Data 생기원 /KIMM Effective Tool Path 코어옵틱스 6

7% 80 0 (pitch = 15 μm ) 0.6 0.5 Burr 0.3 μm 0.4 0.3 21% 60 0 0.

8 Side Burr (µm) Side Burr 2 steps grooving, 300m/min, 210Hv Angle Depth 10+5 μm 0.8 predict pitch 15um pitch 13.02um % 80 0 (pitch = 15 μm ) Burr 0.3 μm % (pitch = μm ) 0.1 Burr 0.75 μm Angle Experiment of KITECH 7

15µm, Pitch = 26 µm, Angle 90 0 Copper Coated Copper 1 st groove (10m/min) 2 nd groove

9 2 nd groove (300m/min) 1 st groove Exit Break off 1 Break off max f B 2 dβ β 0 ω A R A S A Shear strain along AB from β 0 to β tooltip max d 2 4 f 0 3 2tan Single groove, Depth = 15µm, Pitch = 26 µm, Angle 90 0 Copper Coated Copper 1 st groove (10m/min) 2 nd groove (10m/min) f 2.11 f 1.2 f 45, f 5.97m 0 0 f 45, f 5.97 m ω f ~7.5µm ω f ~6µm ε β β (deg) Experiment of KITECH 8

10 Tool Life Model: Reliability & Probability n = 8 D V Average wear rate plane S G a b CV D a b CV D n SAMPLE GROUP safe Safe G G P S G L(km) 9

11 Evaluation with 2 nd experiment data safe 3.3m P=80% Safe safe 2.9m P=60% Safe L(km) L(km) V = m/min D = µm Reliability = 80% med: 2.52 µm flank (exp ) safe (P = 80%): 3.3 µm safe (P = 60%): 2.9 µm 10

12 공정조건추천통합 S 개발 3D Drawing Force Depths Burr Final depth ear Speed 11

13 FTS 3D Simulation S - 코어옵틱스 No L Diameter RPM Cutting Length FTS&LINEAR 가공할줄수롤직경롤 RPM 가공길이가공유형 대화상자 입력변수 CATIA 에결과가시화 12

14 비구면렌즈가공 S - 두산인프라코어 3 축볼엔드밀링 Data B L X Z 정면도 13 5 축 V 패턴가공 Data

15 논문발표실적 [SCI저널: 2편 ] Jong-Min Lee, Tae-Jin Je, Doo-Sun Choi, Seok-oo Lee, Duy Le and Su-Jin Kim, Micro Grooving Simulation and Optimization in the Roughing Stage, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 11, No. 3, pp , Jan Duy Le, Jong-Min Lee, Su-Jin Kim, Dong-Yoon Lee and Seok-oo Lee, Burr Analysis in Micro Grooving, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Published Online, March [ 국내저널 : 1 편 ] 이종민, 레두이, 김수진, 이석우, 제태진, 미세패턴가공시뮬레이션기술개발, 대한기계학회논문집 A 권, 2009 [ 국외학술대회 : 4편 ] Duy Le, Jong-Min Lee, Su-Jin Kim, A study of burr mechanism in micro grooving ISMAI Duy Le, Jong-Min Lee, Su-Jin Kim, Dong-Yoon Lee, A Study on Micro Burr Mechanism in Grooving Prism & Pyramid Pattern ICMDT 2009 Duy Le, Jong-Min Lee, Su-Jin Kim and Dong-Yoon Lee, Exit Burr and Break Off Analysis in Micro Grooving Pyramid Pattern, ISMAI Su-Jin Kim, Jong-Min Lee, Duy Le and Tae-Jin Je, Micro Pattern Shaping Simulation, ISC 2010 [ 국내학술대회 : 4편 ] 이종민, 송석균, 최정주, 본단, 김수진, 이동윤, 남성호, 이석우, 제태진, 미세패턴가공시뮬레이션기술개발, 대한기계학회 2008년도생산및설계공학부문춘계학술대회, 2008 송석균, 이종민, 최정주, 본단, 김수진, 이동윤, 남성호, 이석우, 미세패턴선삭에서공구공작물세팅오차에의한가공오차예측, 대한기계학회 2008년도생산및설계공학부문춘계학술대회,2008 이종민, 레두이, 김수진, 이석우, 제태진, 미세가공절삭력예측기술개발, 한국정밀공학회 2008년추계학술대회, 2008 Duy-Le, Su-Jin Kim, Dong-Yoon Lee, Seok oo Lee, Diamond tool wear in turning micro-prism pattern on Ni-P alloy, 한국정밀공학회 2010년춘계학술대회 14, 2010.

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AL. WHEEL CUTTING SOLUTION Promise for Safe & Comfortable Driving 17 AL. WHEEL CUTTING SOLUTION 19 22.5 L-AW SERIES AL WHEEL TURNING CENTER 01 03 02 01 01 L-AW SERIES AL WHEEL TURNING CENTER 02 03 L-AW