특수사출성형용금형및스크류설계기술지원 2003 9 27 지원기관 : 한국생산기술연구원지원기업 : 엘지전선 ( 주 ) 산업자원부
제출문 산업자원부장관귀하 본보고서를 " 특수사출성형용금형및스크류설계기술지원"( 지원기간 : 2002 11 2003 10) 과제의기술지원성과보고서로제출합니다 2003 9 27 지원기관 : 한국생산기술연구원 ( 대표자 ) 주덕영 지원기업 : 엘지전선 ( 주 ) ( 대표자 ) 한동규 지원책임자 : 황철진 참여연구원 : 김종덕 : 이성희
목 차 제 1 장서론 제 1 절기술지원필요성 제 2 절기술지원목표 제 3 절기술지원내용 제 2 장본론 제 1 절기술지원성과 제 2 절기술지원수행 제 3 장결론 부록 1 국내출장및현장기술지원일지 2 국외출장보고서 /Euromold 2002
제 1 장서론 제 1 절기술지원필요성 최근다양화되고있는 IT 산업의발달과함께휴대폰부품, LCD Light Guiding Plate( 이하 LGP), 미세형상을가진초정밀부품등의수요는급격히증가하고있 다 이러한부품의양적질적요구에대응하기위해서는휴대폰부품등에필요한 고생산성사출성형용금형, 성형품의광학적성질이중요하게대두되는 LCD LGP 를비롯한광학제품에적용되는광학제품용사출압축성형용금형, 미세형상패턴 을전사시켜야되는성형품에적용되는사출압축성형용금형, 경제성과미관, 청정 성을고려한다색, 다종재료의동시사출등의다양한사출성형용금형및스크류 설계기술의적용과성형기술이요구되고있다 이러한금형/ 성형기술과함께사출 되는고분자의균일한성질을얻기위한스크류의개발도동시에이루어져야한다 현재까지고가의 LCD LGP 전용의사출압축성형기는초정밀렌즈성형등의고가 의제품에만쓰이고있으며, LCD 생산의급증과 LCD LGP 부품의광학적성질및 전사성을위해서사출압축금형기술을바탕으로한 LGP 전용성형기의수요는따라 서증가하고있으며, 이러한사출압축성형기는고가의일본제품이독차지하고있 는실정이다 따라서본기술지원사업을통해 - 금형/ 성형기술을바탕으로한일본의성형기개발 과큰차이점인 - 이제까지의 기계적작동측면에서만설계되던성형기부품설계 를벗어나, 다양한부품개발의수요에적극적으로대응할수있는고생산성성형, 사출압축성형, 형체압축성형등의금형/ 성형기술및스크류설계기술의지원을 통해서 금형/ 성형기술을바탕으로하는사출성형기부품의개발 의절실한필요를 채우려고한다 제 2 절기술지원목표 기계적인작동측면에서벗어나 특수사출금형/ 성형기술을바탕으로하는사출성형 기부품개발을위한다양한특수사출금형기술( 초고속사출금형기술, 전사성과 광학적성질을위한사출압축금형/ 성형기술, 형체압축금형/ 성형기술등) 지원과 혼련성제고를위한스크류설계기술을지원하는것을목표로한다
제 3 절기술지원내용 본기술지원사업은기술지원요청기업의절실한요구에따라아래와같이제품의 치수정밀도뿐만아니라복굴절등의전광특성까지의 Spec을맞추어야하는광학 제품의사출압축금형/ 성형기술을금형/ 성형기술과스크류설계지원등을통해서 진행되었다 1) 도광판전용성형기름이용한사출압축금형설계보와및성형실험 (15인치노트북용 LCD LGP, 18인치모니터용 LCD LGP) 2) 고혼련성특수사출성형용스크류설계지원 3) 2 인치도광판금형 Moldbase 및 Core 설계지원 4) 2 이치도광판금형설계를위한 CAE 사출성형공정해석
그림 1 : Light Guiding Plate 의광학적역할및형상
제 2 장본론 제 1 절기술지원성과 최근다양화되고있는 IT산업의발달과함께휴대폰부품은고속화를위한성형시 간단축이필수적이며, LCD Light Guiding Plate( 이하 LGP) 의성형은성형품의 치수정밀도뿐만아니라전광특성까지조건을만족해야한다 이러한 LCD LGP 자 체만으로도수요가급증함에따라기술지원요청기업은일찍이 7도광판전용사출 성형기' 를개발해오고기술력향상에전력투구중이었다[ 그림 1, 3 참조] 하지만 사출금형기술의바탕이없이성형기의원할한작동을위한성형기설계만으로는금 형내의수지의흐름과제품의광학적물성특성등을제고하기는힘들다는것은인 지하고있었다 그리고일반적인사출금형설계및금형내의유동을이해하면서, 사 출암축성형의장점을살릴수있는금형설계및성형을위해서는 [ 금형의이해/ 사 출성형공정의이해/ 사출성형기작동원리의정확한이해] 가모두이루어져야한다 [ 표 1 참조] 표 1: 사출압축성형의효과와적용사례
그림 2: 도광판전용사출성형기 그림 3: 도광판전용사출성형기개발을위한기초적 CAE 해석
1) 도광판전용성형기를이용한사출압축금형설계보와및성형실험 (15인치노트북용 LCD LGP, 18인치모니터용 LCD LGP) 일반사출금형을통한성형에서는일어나기힘든입광부의모서리부분 [ 그림 4의 C 부분] 이성형후에두께가다른부분에비해서증가하는현상이나타나게되어, 금형내의수지의흐름의이해를통한체계적이고과학적인접근을통한실험과다 구치방법을통한상관관계성을검토했다 그림 4: 15 인치도광판금형의 Core Cavity 개략도
먼저 [ 그림 4의 C 부분] 과출광부의모서리부분의형태를정확히알기위해서비 접촉식광학측정기로 profile을측정해서그림 5 에그려보았다 그림 5-(a) 에서알 수있는바와같이성형품의모서리에서 2,000um 거리까지두께가줄어들며, 최고 두께편차는 45um 정도됨을알수있으며, 그림 5-(b) 에나타난바와같이출광부 에서는두께편차가거의없음을알수있다 이것은일반사출금형/ 성형에서는일 어나지않는현상으로, 일차적으로사출압축금형의특성에원인이있다 그림 5: 입광부 (Gate 에서가까운측면 ) 모서리부분의두께증가측정
그림 6: (a) 도광판금형장착된성형실험, (b) 사출성형기공정설정
그림 7 : 충진패턴을보는 Short Shot 실험결과
원인을분석해보면사출압축금형의일반사출금형과다른구조에의한것임을알 수있다 먼저본과제에서설계및실험한사출압축금형및성형기는압축과정을 위해서금형체결력을변동할수있으며, 수지가충진되는동안에금형이후퇴하도 록설계가되어있다 따라서금형 core cavity에서압축공정을위해이동하는부분 과이동하지않는부분이존재하게된다 ( 참고: 일반사출금형은 core cavity가수 지가충진되는동안은이동하는부분이없다) 않는부분은필연적으로경계가존재하게되는데, 이렇게이동하는부분과이동하지 이런경계부분중의하나가 [ 그림 4 의이와같은부분이다 이러한경계부분은금형조립에있어서조립공차를 가지고있기때문에금형사상에의한 rounding 이필연적으로존재하게되고, 수지 가이렇게부가된체적에의해실제로금형충전공정시의벽면의고화층 (solidified layer) 이증가되는효과로나타나게되며, 일반사출성형의보압에대체되 는사출압축성형시의압축공정시에두께방향의압축유동의면적이적게작용하 게된다 따라서성형품이이형이된이후는 [ 그림 4의 C] 와같은부분은상대적으 로수축률이떨어지게되고, 두께가다른부분에비해크게나타나게될개연성을 가진다 위와같은인과관계는사출압력(P), 금형온도(Tw), 충전수지온도(Tz), 사출속도(V) 등을바꾸어서실험을하고, 이들공정변수들에따른상관관계를실험했다 [ 표 2] 에금형온도(Tw) 에따른제품두께변화측정값을예시했다 이와같이각각의공정 인자( 즉, 사출압력 (P), 금형온도(Tw), 충전수지온도 (Tz), 사출속도(V)) 에따라다 구치실험계획에따라금형수정전의분석은 [ 표 3] 과같다 하지만이결과는금 형측정과면밀한분석을통해서 - 결정적으로사출속도에따른영향이미미한것 으로보아 - 실험의미비점이보완되어야할필요점을찾았다 금형설계의의한문 제인지성형공정조건에의한공정조건설계의문제점인지주요점을분간하기는항 상힘든일이나, 실험을하면서일반적인사출금형에서와는다른성형공정상의문 제점을파악할수있었다 일반적인사출금형에서는일어나지않지만사출압축금형 에서는압축공정을위해서움직이는 core cavity 부분이존재한다는것이다 이러 한경계부분은금형조립에있어서조립공차를가지고있기때문에금형사상에의 한 rounding 이필연적으로존재하게되고, 여기서문제가발생할소지가있다 일 반사출금형에서 flash가발생하지않는다고제시되는조립공차는 2/100 mm 이다 하지만금형사상에의해서 rounding 이생기게되면, 압축공정을위한이동부의조 립공차는필연적으로결정적인(critical) 값이될수있다
이러한이동되는 core cavity 및조립공차등을면밀히검토해서수정된금형을통 해서사출속도와성형품의두께편차를 [ 그림 8] 에도시하였다 또한성형품의광학적성질인전광특성을측정하여일반적으로많이쓰는기준인 5 points, 9 points, 17 points 각각에대해전광특성인휘도, 색좌표, 균일도를측정 했으며[ 그림 9 참조], 이러한기초적인전광특성값을이용해서향후개발되는형 체압축성형기술에의한복굴절저감특성을비교해볼계획으로있다 그리고광탄성측정장치 (Photo-Elastic Measurement Device) 를이용해서성형품 의흐름을파악해서금형설계에응용했다[ 그림 10 참조] 광탄성측정장치는성형 후에남아있는잔류응력에의해서복굴절현상이생기는성질을이용해서그림 10-(a) 에나타난 fringe 를이용해잔류응력을측정하는기능을가지고있다 따라 서이러한성질을이용해서 gate 주위의 high shear-rate region에서일어나는급 격한수지의유동을성형후곧바로볼수있다[ 그림 10-(b) 참조] 그림 10-(b) 에 나타난바와같이 gate 주위의유동은사출암이가장높이작용하는부위일뿐만 아니라 gate와 cavity와만나는방법에따른수지의유동방향에크게영향을미치 게된다 이러한정보를통해서 fan gate 일경우, fan 의각을결정할수도있다
표 2: 금형온도에따른제품두께변화측정값
그림 8: 금형수정후사출속도에따른두께공차변화 표 3: 금형내유동의비선형성을보여주는다구치방법에의한상관관계분석
그림 9: 성형된 LGP 의휘도측정값 (17 Points)
그림 10: 광탄성측정장비를활용한성형품의흐름파악
2) 고혼련성특수사출성형용스크류설계지원 도광판전용성형기에있어서수지의가소화성능, 균일한가소화, 혼련성등의개 선을위한스큐류의설계개선은필수적이다[ 그림 11 참조] 이러한스크류의최적 의설계를위해서는수지 pellet이 hopper에서들어가는 feeding zone, 가소화된 수지와고화된수지가섞여서존재하는 transition zone (or compression zone), 배럴의히터와전단응력에의해서가소화된용융수지가존재하는 metering zone 등의 3가지 zone 을제대로이해하고있어야한다 스크류설계는특징적으로실험 적인방법에의한제안된설계치가많이이용된다 본지원과제에서는차년도에스 크류및사출부의혼련성향상을위한체계적인실험장치를개발하려고계획하고 있으며, 이번지원을통해서총 16 세트의스크류설계및실험, 가공을지원을했 다 이해를돕기위해서 [ 그림 12] 에본지원과제에서설계지원된 screw 및 screw head 설계도면을예시하고있다
그림 11: (a) 도광판전용스크류의개략도및설명부분 [ 출처 : 제품설명자료 ], (b) 사출부 (Barrel, Screw 포함 ) 의개략도
그림 12: Screw 및 Screw Head 설계도면예시
3) 2 인치도광판금형 Moldbase 멀 Core 설계지원 도광판성형을위한사출압축성형금형기술과함께 50 톤, 100톤등의소형사출성 형기에적용될수있는형체압축성형기술을개발하고있다 형체압축성형기술은 사출성형시에형체력을변동시킬수있는사출기에만적용가능한금형기술이다 형체압축성형은사출압축성형과달리금형의 core cavity 부분에금형이후퇴하는 금형설계를하지않고일반사출금형을이용해서성형함으로성형기술의적용범위 가매우넓으며, 일반사출성형의보압과정에대체하여사출압축성형과같이압축 공정을가지므로금형내측의압력이비교적적게걸리게된다 따라서일반사출 성형시에 cavity 완전충전직전 (just end of fill) - 유동선단이금형내부를다 채우게되는시점 - 에걸리게되는높은압력이필요하지않게됨으로잔류응력, 복굴절등의전광특성및사출압축성형의높은전사성도가질수있는장점이예상 된다 [ 그림 13 참조] 사출압축성형이성형시간(Cycle Time) 을획기적으로줄인가 능성을많이보였는데, 형체압축성형도사출압축성형과같이성형시간에커다란장 점이있다 [ 그림 14 참조] 본지원과제에서는장점이많은형체압축성형기술의우수성을실험으로증명하기 위해서, 비교적소형사출기 (50 톤, 100 톤둥) 에서생산이많이되는 2인치도광판 사출금형을설계하였다 [ 표 4] 에 2 인치도광판금형의전광특성목표를, [ 그림 15, 16] 에는각각 2인치도광판금형의 core와 mold base의금형설계도면을도 시하였다
그림 13: 형체압축성형설명도 [ 출처 : 제품설명자료 ] 그림 14: 형체압축성형을통한성형시간단축설명 [ 출처 : 제품설명자료 ]
그림 15: 2 인치 LCD LGP 용금형 Core 설계 표 4: 2 인치도광판금형의전광특성목표
그림 16: 2 인치 LCD LGP 용금형 Moldbase
4) 2 인치도광판금형설계를위한 CAE 사출성형공정해석 2인치도광판금형의과학적인금형설계를위하여사출성형공정 CAE 해석시스템 인 Moldflow 를통해서해석하였다 금형의제품설계를통해서유한요소(finite element) 를만들고, 충진시간을 1 초정도를기준으로 gate에서의유량을경계조건 으로입력하고사출성형충진공정해석을했다 [ 그림 17] 에나타난바와같이특 이한 gate system 설계로인해서유동이오른쪽으로치우쳐균형이맞지않는것 을볼수있다 성형해석을통한충진시간은 1095 초가나왔다 사출성형충진공 정시에일어나는용융수지의비선형성및벽면에서의고화층 (solidfied layer) 께에의해서사출시간을변화시키면서실험을하면금형내의최대압력이최소로 걸리는사출시간이존재하게된다 사출시간을 01 초에서 2초사이로변화시키면 서성형해석한결과를 [ 그림 18] 에도시하였다 사출시간에따라금형내의최대압 력변화가 U 자형으로나온것을볼수있으며, 사출시간이 1 초일경우, 충진공정 시에금형내의최대압력이 267Mpa 로제일작은값을가졌다 따라서사출시간을 1 초로할때, 최적의사출성형충진공정을가지게된다고결론내릴수있다 두 최적의사출시간을결정한후, 한번의사출성형충전공정해석을하면 ' 시간에따 른유동선단면적' 을알수있게된다 위와같이구한최적의사출시간 1초일경 우에대해서 ' 시간에따른유동선단면적' 을통해서우리는유동선단의속도를거의 일정하게만들어줄수있는 7시간에따른최적의 Injection Ram Speed' 를구할 수있다 유동선단의속도(MFV) 와유량(Q), 유동선단의면적(MFA) 의관계는다음 과같이표현될수있다 MFV = Q / MFA where MFV = Melt-front velocity Q = Volumetric injection flow rate MFA = Melt-front area
[ 그림 19] 에그림으로설명되는바와같이, 유동선단속도및유동선단면적, cavity 형상과충전패턴의변화때문에일정한유량이반드시유동선단이전진하는곳에서 일정한속도를보장하지는않는다 변하는유동선단속도를가지고재료요소([ 그림 19] 에사각형으로나타낸) 는서로다르게늘어나는데, 그결과분자및섬유배향 에차이가생기고성형품의물성에큰영향을미친다 유동선단에서높은속도는 높은표면응력과분자및섬유배향정도를유도한다는것은잘알려진사실이다 충진되는동안시간에따라급격히변하는유동선단속도에의해서성형품내에서 변하는분자및섬유배향은수축차이를유발시켜제품의변형을발생시킨다 그러 므로제품전체에균일한분자및섬유배향을가지게하기위해서는유동선단에서 일정한속도를유지하는것이바람직하다 결론적으로유동선단에서일정한속도를유지하기위해서는시간에따른유량을 Injection Ram Speed 를시간에따라조절하는방법이있다 [ 그림 2 이에 ' 시간에 따른최적의 Ram Speed' 를제시하였으며, 이러한 Ram Profile 을적용시켰을때 의충진직전의금형내의압력분포를 [ 그림 21] 에도시하였다 금형내의최대압력 이최적의 Ram Profile을적용하기전에는금형내의최대압력이 2675Mpa, 적용 한후에는 2236MPa로최대압력이 164% 감소한것을알수있다 이러한최적의 Ram Profile 은사출성형기의다단속도조절을통해서바로적용해수활용할수있 으며, 2 인치도광판성형실험에활용할계획이다
그림 17: 충전시간이 1095 sec 일때의충진패턴
그림 18: 충전시간이따른최대압력의변화
그림 19: 유동선단의면적에의한섬유배향의차이
그림 20: 최적의사출속도를적용을위한최적의 Ram Profile
그림 21: 최적의 Ram Profile 일때의압력분포
제 2 절기술지원수행 1 기술지원추진일정 2 담당업무및성과정도 본기술지원사업에서지원기관은사출금형설계기술및사출압축금형설계기술, 출성형기술, 사출압축성형기술, 사출성형공정 CAE 해석기술및스크류설계기술 을담당하였으며, 지원기업또한각해당분야의기초기술및성형기및스크류의 성능향상설계및실험부분, 효과적이고정확한사출금형과사출성형기의연동기 술등을담당하였다 본기술지원사업에서지원기관은사출성형공정 CAE 설계시스템인 Moldflow를비 롯해서, 간편하고도전체적이며개괄적인복굴절측정을위한광탄성측정기 (Phot-Elastic Measurement System) 를적절히활용하였으며, 금형자체의측정및 성형품의측정을위해서고정밀접촉식 3차원측정기인 Brown & Sharpe사의측정 기를활용했다 사
본기술지원사업의성과로도광판성형을위한특수사출성형기술인사출압축성형 및형체압축성형기술의체계적이고과학적인접근이이루어지고있으므로 금형/ 성형기술을바탕으로한성형기부품의설계] 하는역량이급증하고있다 [ 사출 한성형기뿐만아니라성형기술을묶어서마케팅에활용하고있으므로지원기업의 기술마케팅 이이루어지고있다 또 3 수요활용기자재 가 Moldflow 호주의 Moldflow사에서개발한사출성형공정해석시스템인 Moldflow는사출금 형내의수지유동을모사(Simulation) 하는 CAE 해석시스템으로미국의 Cornell대 학에서 CIMP Project로개발되어오면서사출성형공정해석시스템분야를양분하던 C-Mold와합병됨으로전세계의 90% 에가까운시장점유율을보이는부동의 CAE해 석시스템이다 본지원기관은사출성형공정해석시스템으로지원기간동안국내 의 CAE 해석시스템인 VMTech사의 CAPA와세계적으로유일ㅎ나분말사출성형공 정까지해석이가능한 CAE 해석시스템인쎄타텍사의 PIMsolver까지갖추게되었 다 하지만원활한 CAE 해석및사출공정설계기술이확보되어있는접근성이뛰 어난 Moldflow 를우선적으로활용했다 Moldflow Design Solution 들은제품의생산가능성을확인하고싶어하는제품 및금형설계자들에서부터제품과금형설계, 생산, 생산된제품의품질등모든 부분에서의상세한예측이필요한 CAE 해석자들에까지이르는모든유저들을위 한것이다 Design Solution 들은유저들이제품의생산가능성을판단하게하고, 품질문제의원인을찾을수있게하며, 그러한문제들을해결하기위하여적당한 조치를취할수있도록도와준다 유저들이 CAD solid model, 전통적인 midplane mesh model, wireframe 또는 surface model 그리고전형적인 thin-walled 또는 thick 제품설계등무엇으로또는무엇에관련하여업무를하든지관계없이 Solution 들은유저의요구를충족시켜준다 Design 제조사 : MoldFlow
MPI/FLOW - Material Database (1,000 grades over) - Include Pre/Post processor (MPI/Studio) - Flow Analysis & Package Analysis - Auto Runner Balancing for multi-cavity MPI/COOL - 2D Sectional, 3D BEM Cooling Analysis MPI/WARP - Shrinkage, Warpage Analysis 나 3 차워측정기 직접적효과 생산성의제고: 측정능률향상으로생산성제고에기여 제품의다양화: 생산제품의다양화에기여 조업의안정화: 기 종래의방법으로는측정불가능했던제품의측정도가능케하여 숙련된측정자없이도정밀측정이가능케되어조업의안정화에 불량의극소화: 신속한측정으로불량판정및불량원인의즉각적인파악이가 능케되어불량율의극소화에기여 제품의신뢰성: 정밀한측정과통계적품질관리를통해불량에대한예방조치가 가능케되어생산제품의신뢰성제고에기여 간접적효과 생산원가의절감: 생산성제고, 조업의안정화및불량율의극소화로생산원가를 최대한줄일수있다 안정된수주활동: 매출이익극대화: 생산제품의다양화및높은신뢰도, 안정된 영업활동이가능하다 매출이익극대화: 다 부가가치가높은제품의개발로매출이익의극대화가가능하
제조사 : Brown & Sharpe 측정범위 (X, Y, Z) : 1200x1500x1000 mm 최대공작물 (X, Y, Z) : 1330x2400x1040 mm 전체크기 (W, L, H) : 1810x2945x3330 mm 최대공작물무게 : 1800 kg 장비무게 (Net Weight) : 3792 kg 측정정밀도 : E : 28+L/333 μm (ISO) 프로브 : Renishaw PH10MQ ( 접촉식 Probe) Probe Indexing : CNC 2-axis indexing Probing Repeatability : R3 = 26um Resolution : 008um 측정속도 (3D-Vector) : 866mm/sec 측정가속도 : 4330mm/sec2 다 UniGraphics/FFAUT 금형설계에는 2D 설계를기초로하는 AutoCAD와는달리 3D CAD시스템은몇 주내로익숙해지며직관적인설계가가능한것으로점차대세가되고있다 이러 한 3D CAD 시스템의대표격에는 등이많이알려져있으며각각의특징과장점들이있다 UniGraphics, SolidWorks, Pro/Engineer, CATIA PTC에서개발된 Pro/Engineer는 Solid Modeler로서일반적인기계설계에많이 활용되고있다 CATIA는프랑스의 Dassault사에서항공기제작의 know-how를살 려서만든 CAD/CAM 통합시스템이다 기계설계용 CAD 시스템으로는 UniGraphics 와더불어가장 복잡형상 을다룰수있으며, 강력한시스템으로알 려지고있다 물체를모델링하는수준을넘어생산자동화로바로연결시킬수있는 장점이있다 세계유수의항공기생산업체, 자동차생산업체에서주로사용하며국 내의항공사와자동차회사에서도널리사용되고있다
본기술지원사업에서활용한 UniGraphics는 CAD/CAM/CAE 통합시스템을내장 한공정기반기술을통해자동차, 우주항공, 의료장비, 기계공구등과같은복잡한 제품설계에활용되고있다 특히금형설계에있어서는 Mold-Wizard 등의효과적 인설계를위한보완시스템이잘개발되어있으며, AutoCAD와의호환도비교적 안정적이다 따라서금형설계를위한 3D CAD 시스템으로본기술지원사업에서는 UniGraphics 를활용하였다 고속가공은일반범용가공과는달리스핀들이고속회전하면서고속으로이송하 기때문에일반범용 CAM시스템의적용을통하여가공데이터를얻어내는것이현 실적으로무의미하다 고속가공기의특성과장점을잘살려서이용하기위하여고 속가공용 CAM 시스템이요구된다 따라서본센터에서는 3차원금형설계와고속가 공용 CAM시스템으로잘알려진 Unigraphics사의 FFAUT(V50) 를도입하였다 다음 은 FFAUT 의자세한사양이다 UG/FFAUT는 Unigraphics를 Base 로, 금형제조/ 가공분야에서납기/ 공정단축을 목적으로개발한고속가공전용 Solution 이다 FF가공이란 Flush( 매끄럽게), Fine ( 깨끗하게) 가공의약칭으로가공량을작게, 칩의간섭이일어나지않게, 일정한절 삭부하로가공하는가공방법으로, 주식회사 Makino 후라이스제작소의고속고품 위가공 (FFAUT 가공) 에대한 Know-how를 Package화한 CAM Module 로써, 실제 일본 Markino 와여러업체에서사용하고있다 UG/FFAUT 는국내의금형제조/ 가 공분야에서의문제점인인력채용, 제한적인가공방법과획일적인가공공정으로인 한납기/ 공정손실에대한선진기술도입을위한발전적인대안이될것이다 HardWare 요구사항 : SUN, GrandPower 5000/280 이상(Pentium n 200 이상), RAM : 128MB 이상, O/S 사양 : WinNT 40, Solaris 251, Solaris 26, HP-UX 1020 UG/FFAUT 의효과 CAM시스템의자동화레벨을대폭향상시켜프로그래머의부담을최소화하였으 며, 형상에가장적합한고속가공프로그램을작성할수있다 형상에제약없이균 일한피치를가지는등고선절삭을기본으로데이터를생성하므로절삭부하가일정 하고, 깨끗한가공형상을얻을수있으며, 안정된가공상태의프로그램을작성하므 로공구의수명을연장시킬수있다 또한불필요한공구동작을배제시키고, 가공 오류가없는데이터를작성하므로금형공정전체의효율을향상시킬수있다 UG/FFAUT 의주요기능 2차원및 25차원 FF 가공 : 모델링형상에상관없이기존의외곽 Curve와단면 이되는 Curve만으로원하는 Tool path 를작성할수있다
금형상에있는코아포켓, 슬라이드가이드, 핀홀등의가공에사용된다 25차원및 3차원 FF 가공 : 3차원 CAD에서작성한모델을이용하여황삭에서 정삭까지 FF가공으로최적의 Tool path 를작성한다 또한기존 CAM System과달 리황삭, 중삭, 정삭및잔삭등의가공공정을동시에작성할수도있다 가공조건자동설정기능 : FFAUT의장점중의하나인가공조건자동설정기능 은사용자의입장에서작성할옵션들을최소화했다는점이다 가령기계명, 재질, 가공공정( 황삭, 중삭, 정삭, 잔삭등), 공구를설정함으로주축회전수, 이송속도, 피치 (XY축및 Z 축), 절삭동작, 절삭량, 근사공차, 부하콘트롤러, 기계원점등이실제 가공상의데이터로계산되어자동입력된다
가공조건 DataBase 등록 : 사용자가입력한값에의해가공조건을데이터베이 스에입력할수있다 입력된데이터는가공동작설정시참조되며주축회전수, 이 송속도, Z 축방향의피치에적용된다 데이터는입력가이드로자동적으로그래프로 표시된다 마키노후라이스제작소의가공기를사용했을경우실제사용중인마키노 용데이터베이스를제공받을수있다 잔삭가공기능 : 황삭가공후남은잔삭을자동인식하여작은직경의공구로추가가공하기위하여공구궤적을자동으로계산한다 등고선틈새가공 : 가공형상에평면또는완만한경사가있으면등고선가공시, 벌어지는피치의간격을자동으로검출하여투영가공으로보충, Tool Path를자동 생성시켜, 균일한피치의등고선가공 Tool Path 를생성시킨다
작업표시기능 : 가공후의가공형태를 FFAUT에내장된시뮬레이터기능을이 용하여 Mesh 형태로확인할수있다 이러한시뮬레이터기능의사용으로실제가 공시의오류를줄임으로, 가공효율을향상시킬수있다 잔삭표시기능 : 을표시할수있다 가공후의최종형상과가공도중의형상을비교하여잔삭부분 공구라이브러리기능 : 공구라이브러리기능은 UG 자체의 CAM 기능과공유할 수있다 또한, 사용자공구라이브러리를작성할수도있다
면을따른가공기능 : 면윤곽을따르는가이드스캔방식으로 Pick-Feed가없는 것이특징이며복수면의연속가공과 CHECK 면지정이가능하다 공구돌출길이계산 : 가공에필요한공구의돌출길이를계산하는기능으로 3 단계의홀더간섭 Check와가공도중소재와의간섭 Check 가가능하다 이외의 Corner 가공시가공부하자동경감, 등고선영역에개별피치지정가능등의고속 가공에반드시필요한기능을기본으로지원하고있다
제 3 장결론 본기술지원사업을통해서 - 금형/ 성형기술을바탕으로한일본의성형기개발과 큰차이점인 - 이제까지의 기계적작동측면에서만설계되던성형기부품설계 를 벗어나, 다양한부품개발의수요에적극적으로대응할수있는고생산성성형, 사 출압축성형, 형체압축성형등의금형/ 성형기술및스크류설계기술의지원을통해 서 금형/ 성형기술을바탕으로하는사출성형기부품의개발 을수행하는자체능력 을보완하고있다 본지원기관동안에이루어지었거나이루어지고있는지원사업은다음과같이간략 화할수있으며, 계속지원이되어야원활하고효과적인기술지원이이루질것으 로사료된다 1) 도광판전용성형기를이용한사출압축금형설계보완및성형실험 (15인치노트북용 LCD LGP, 18인치모니터용 LCD LGP) 2) 고혼련성특수사줄성형용스크류설계지원 3) 2인치도광판금형 Moldbase 및 Core 설계지원 4) 2인치도광판금형설계를위한 CAE 사출성형공정해석 지원기관에서는 LCD LGP 제품의금형을통해서제품의치수정밀도뿐만아니라광학제품에서는필수적인복굴절등의광학적성질등을제고를위한금형설계를통해서잔류응력등의수지의흐름에따르는제품의물성을 CAE 해석을통해서예측해서과학적인설계및사출성형공정의시성형조건을선택할수있음을보여주었다
주 의 1 이보고서는산업자원부에서시행한부품소재종합기술지원 사업의기술지원보고서이다 2 이기술지원내용을대외적으로발표할때에는반드시산업자원부에서시행한부품소재종합기술지원사업의기술지원결과임을밝혀야한다