세라믹스 구멍가공 공정에서 다이아몬드 코어드릴의 가공조건 선정

Abstract

첨단 산업의 발전과 함께 세라믹 소재의 사용범위는 크게 확대되고 있다. 세라믹은 금속이나 고분자재료 등에 비해 고경도, 내마모성, 내식성 등의 특성을 가지고 있는 장점이 있으나 난삭성(difficult-to-cut)으로 인해 일반기계 가공을 적용하기에는 많은 기술적, 경계적 제한이 따르며, 정밀한 치수를 얻기가 어렵다. 따라서, 세라믹 가공 공정의 소요비용은 전체 공정 비용에서 상당히 큰 비중을 차지하고 있다. 본 연구에서는 세라믹 소재에 정밀한 구멍 가공을 하기 위한 방법으로 다이아몬드 입자를 융착시킨 코어 드릴을 사용한 연삭 가공 방법을 적용하였다. 다이아몬드 코어 드릴을 사용한 세라믹 소재의 구멍 가공 시에는 다이아몬드 입자에 의한 연삭속도 및 절입속도가 중요한 영향을 미치는 요인이다. 연삭속도 및 절입속도가 적절치 않은 조건에서는 공구의 마멸이 발생하고 구멍 형상 및 품질이 크게 저하된다. 또한, 연삭 과정에서 발생한 미세 칩이 효과적으로 배출되지 않을 경우 절삭력이 크게 증가하고 가공표면상태를 악화시키기 때문에 칩 배출을 효과적으로 하기 위한 방법으로 헬리컬 드릴링(helical drilling) 방법을 적용한다. 또한, 비전 시스템을 이용하여 가공 조건에 따른 공구 마멸량을 분석함으로써 공구 마멸을 최소로 하는 절삭조건을 선정한다. 다이아몬드 코어 드릴의 공구 마멸량을 예측하고 마멸량을 최소로 하는 절삭조건을 선정함으로써 특수가공법이 아닌 일반 드릴링 시스템을 가지고 세라믹 소재에 정밀한 구멍가공을 가능하게 한다. 이는 세라믹 소재의 정밀 구멍 가공 시에 발생하는 비용 및 시간을 감소시킬 수 있다.; Ceramic material is widely used in construction, Auto, IT, optics and manufacturing industries. This material has high hardness, strength and brittleness. It is difficult to drill a hole on the ceramic part. As an effective method to fabricate holes on the ceramic material, core drills made of diamond grits have been widely used. In this paper, core drells fabricated with diamond grits brazed with nichkel are adopted to drill holes accurately on ceramic. To increase hole quality and productivity in the hole making process through the diamond core drill, selection of machining condition such as speed, feed and chip evacuation is important.The degree or amount of tool abrasion is analyzed through the vision system, and the cutting condition that minimizes the abrasion is selected. The helical drelling method is applied to facilitate effective evacuation of chips.To choose the maunfacturing conditions efficiently, the response surface method is sed to perform the approximation modeling and interpretation of the design paranmeters response surface.