일반기술

미세 초음파가공 시스템

마이크로 전해연삭 가공에 의한 미세축 가공기술과 초음파 진동에 의한 미세 구멍가공기술을 접목하여 일반 가공기술(conventional machining)이나 방전가공, 연삭, 에칭 등의 다른 특수 가공기술(non-traditional machining)으로는 실현하기 어려웠던 세라믹, 유리, 폴리머, 실리콘 카바이드 등의 비전도성 소재나 취성재료의 마이크로 가공을 실현하여, 서브마이크로 단위의 정밀도와 우수한 기계적 성질을 지닌 마이크로 단위의 삼차원 구조체의 가공 공정 기술의 확보 및 미세 초음파 가공 기술 및 관련 기술을 이용한 응용 분야로의 적용을 목표로 하고 있다. 초음파 가공은 소성변형보다 취성파괴(fracture)가 기본 가공 메커니즘인 취성재료에 대하여 다이아몬드 입자 등을 매개로하여 초음파 진동을 가하면 공작물 표면에 미소 파괴가 큰 주파수로 반복·중첨됨에 따라 우수한 가공성능을 보이는 것을 이용한 가공방법이다. 피에조 진동자로부터 20 kHz의 초음파 진동을 발생시키며, 발생된 초음파는 혼과 공구를 거쳐 가공부위로 전달된다. 공작물은 정밀 X-Y 테이블을 이용하여 원하는 위치로 이동되며, 초음파 공구는 정밀 Z 테이블에 고정되어 피드백 제어된다. 이때, 피드백 신호로는 공작물과 테이블 사이에 설치된 로드셀로부터 절삭력신호를 받아 최적의 가공압력이 유지되도록 이송속도를 제어하도록 한다. 초기 가공 실험을 바탕으로 하여 마이크로 구멍 가공에 있어서 최적의 가공압력과 가공액 농도, 이송속도 등의 가공조건을 선정한 후 직경 100 μm 이하의 미세 구멍 가공에 적용시켜 보고자 한다.