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표제지

목차

제1장 서론 10

1.1. 연구배경 10

1.2. 연구동향 13

1.2.1. 압축냉각공기를 이용한 기계 가공 기술 13

1.2.2. 메소스케일 기계 가공 시스템 17

1.3. 연구 목적 및 방법 22

1) 마이크로 연삭가공 시스템의 설계 및 제작 22

2) 압축냉각 공기를 이용한 마이크로 연삭가공 특성 분석 22

3) 반응표면분석을 이용한 마이크로 연삭가공 최적화 23

제2장 마이크로 연삭가공 시스템의 설계 및 제작 24

2.1. 마이크로 연삭가공 시스템의 설계 24

2.2. 마이크로 연삭가공 시스템 시작품 제작 26

2.2.1. 개별 부품 선정 26

2.2.2. 최종 시작품 제작 30

제3장 압축냉각공기를 이용한 마이크로 연삭가공 특성분석 32

3.1. 실험 설계 32

3.2. 실험결과 및 분석 37

3.2.1. 연삭력 37

3.2.2. 공구마모 42

3.2.3. 표면거칠기 47

제4장 반응표면분석을 이용한 마이크로 연삭가공 최적화 50

4.1. 실험계획법 50

4.2. 반응표면분석 50

4.3. 반응표면분석 기반 실험 설계 55

4.4. 마이크로 연삭 가공변수 반응표면분석 57

4.4.1. 연삭력 58

4.4.2. 표면거칠기 64

4.5. 최적 연삭조건 선정 68

4.5.1. 연삭가공의 다목적 최적화 설계 69

4.5.2. 최적 연삭조건 도출 71

4.5.2. 최적 연삭조건 검증 73

제5장 결론 74

참고문헌 76

ABSTRACT 79

List of Tables

Table 1.1. Classification of Previous Research Works 16

Table 3.1. Experimental Design (Electroplated tool) 32

Table 3.2. Experimental Condition (Electroplated tool) 33

Table 3.3. Experimental Design (Vitrified Tool) 35

Table 3.4. Experimental Condition (Vitrified Tool) 36

Table 3.5. Force Reduction Rate (Electroplated tool) 39

Table 3.6. Force Reduction Rate (Vitrified Tool) 41

Table 4.1. Level of Fators (RSM) 56

Table 4.2. Design of Experiment (RSM) 56

Table 4.3. Experimental Result (RSM) 57

Table 4.4. ANOVA Table for Measured Normal Grinding Forces (RSM) 59

Table 4.5. ANOVA Table for Measured Tangential Grinding Forces (RSM) 59

Table 4.6. ANOVA Table for Measured Surface Roughness (RSM) 65

Table 4.7. Design of Desirability Function 70

Table 4.8. Multiple Responses Analysis and Experimental Results 73

List of Figures

Fig 1.1. Hazard of MWF(Metal Working Fluids) to Human Body 11

Fig 1.2. Schematic Diagram of the Experimental Equipment [6] 15

Fig 1.3. Set Up for Milling the Experiments with Cold Air [10] 15

Fig 1.4. Micro Lathe with Numerical Control [11] 18

Fig 1.5. Micro Milling Machine [12] 18

Fig 1.6. Desktop Micro Factory [13] 18

Fig 1.7. Micro/meso Scale Milling Machine [14] 19

Fig 1.8. Experimental Setup of Micro Grinding of Ceramics [20] 21

Fig 1.9. Setup of Micro Grinding Experiment [21] 21

Fig 1.10. Expected Scientific Contribution 23

Fig 2.1. Meso-scale Machine Tool Hierarchy [25] 24

Fig 2.2. Generated Configurations of Meso-scale Machine Tool (mMT) [25] 25

Fig 2.3. Feeding Units 26

Fig 2.4. PMAC Motion Controller 27

Fig 2.5. Spindle 28

Fig 2.6. Compressed Chilly Air Supplying Apparatus 29

Fig 2.7. Data Acquisition Unit 29

Fig 2.8. Component Diagram of Meso-Scale Micro Grinding Machine 30

Fig 2.9. Meso-Scale Micro Grinding MachineTool Using Compressed Chilly Air 31

Fig 3.1. Grinding Tool(top) and Workpiece(bottom) 34

Fig 3.2. Scheme of Grinding Experiment 34

Fig 3.3. Measured Grinding Forces (Electroplated tool) 38

Fig 3.4. Measured Grinding Forces (Vitrified Tool) 40

Fig 3.5. Optical Microscope and Image Analyze r(Olympus BX51TRF) 42

Fig 3.6. Optical Microscopic Images of Electroplated Grinding Tools (Numbers Under the Figures: Depth of Cut, Feed Rate, Air Temperature) 43

Fig 3.7. Scanning Electron Microscope of Electroplated Grinding Tools (Numbers Under the Figures: Depth of Cut, Feed Rate, Air Temperature) 44

Fig 3.8. Environmental Scanning Electron Microscope (XL30 ESEM-FEG) 45

Fig 3.9. Scanning Electron Microscope Images of Vitrified Grinding Tools(Numbers Under the Figures: Depth of Cut, Feed Rate, Air Temperature) 46

Fig 3.10. Surface Profilometer (Kosaka Laboratory, SE1700) 47

Fig 3.11. Measured Surface Roughness of the Ground Workpiece (Electroplated tool) 48

Fig 3.12. Measured Surface Roughness of the Ground Workpiece (Vitrified Tool) 49

Fig 4.1. Concept of Response Surface Methodology 51

Fig 4.2. Saddle Point 53

Fig 4.3. Surface Plot of Normal Grinding Force 60

Fig 4.6. Contour Plot of Normal Grinding Force 61

Fig 4.7. Surface Plot of Tangential Grinding Force 62

Fig 4.8. Contour Plot of Tangential Grinding Force 63

Fig 4.9. Surface Plot of Surface Roughness 66

Fig 4.10. Contour Plot of Surface Roughness 67

Fig 4.11. Concept of Desirability Function 68

Fig 4.12. Optimal Cutting Condition in Micro Grinding 72

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