다이아몬드 코어드릴 공정에서 최적가공조건 선정

Abstract

다이아몬드 입자를 니켈 융착시킨 다이아몬드 코어드릴은 세라믹, 웨이퍼, 유리, 타일, 텅스텐 등과 같은 난삭재의 구멍가공에 유용하므로 IT 및 BT, 제 조, 건설 산업에서 광범위하게 사용된다. 다이아몬드 코어드릴 공정에서 가공 조건은 공구수명(tool life)과 구멍 정도(hole quality)를 결정하는 중요한 요소로 서 공정특성에 따른 최적가공조건을 선정하는 것은 매우 중요하다. 그러나 다 이아몬드 코어드릴 공정은 일반적인 절삭가공에 비해서 관여하는 인자가 많고 인자들이 상호작용하여 공구수명과 구멍 정도에 영향을 미치므로 각 인자들의 특성을 파악하고 가공조건을 선정하기가 어렵다. 본 연구에서는 다이아몬드 코어드릴 공정에서 최적가공조건을 선정하기 위해서 난삭재 중 하나인 포셀린 타일에 연삭 가공을 수행하고, 실험에 기초 하여 공구수명 모델과 칩핑두께(chipping thickness) 모델을 도출한다. 공구수명 모델과 칩핑두께 모델을 통해 Cost effectiveness 를 고려하여 가공조건을 선정 할 수 있다. 연삭에 의한 구멍 가공은 가공깊이가 증가할수록 칩이 효과적으 로 배출되지 않고 누적되어서 서로 뭉치려는 경향이 있다. 이는 다이아몬드 입자의 마모와 탈착 현상을 촉진시킨다. 이와 같은 현상을 해결하기 위해서 헬리컬 드릴링(helical drilling) 방법을 적용한다. 또한 다이아몬드 코어드릴 공 정의 특성을 분석하기 위해서 공구동력계 및 머신비전 시스템을 이용하여 공 정변수에 따른 공구마모(tool wear), 절삭력(cutting force), 칩핑두께(chipping thickness)를 정량화한다; Diamond core drills are applied to cut difficult-to-drill materials. This paper intends to propose basic understanding of ceramic drilling mechanics and to enable selection of optimal machining parameters affecting tool life, material removal rate (MRR) and hole quality. In contrast to normal metal cut drilling, core drilling processes make deep grooves for removal of machining materials. One of difficulties of the core drilling process is the evacuation of chips form the drilled groove. As the drilling depth increases, an increased amount of chips tend to cluster together and clog the groove. Eventually severe wear develops and diamond grits are separated from the drill body. To relieve the chip clogging problem and to evacuate chips from the groove easily, the helical drilling process is studied. Taguchi method is applied to select optimal helical drilling conditions.