장호엽님의 글
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레이저를 직접 이용해서 가공(절삭,용접등)하는 경우의 정보는 많이 있는데 반면, 레이저로 소재를 가열하여 선삭(밀링)하는 기술에 대한 정보 구하기가 정말 어렵군요. 정보를 주시면 정말 고맙겠습니다. 수고하세요

----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

이 부분에 대해서는 제가 이미 가공기술 동호회에 자료를 업로드 해놓았습니다. 다시 인용하기가 조금 그렇지만 다음을 참조하십시오.

[전문]

내마멸성과 높은 고온경도로 인하여 세라믹은 항공분야와 자동차 산업, 그리고 생산기술분야에서 매우 중요한 위치를 점하고 있습니다. 세라믹은 인공관절 등의 의학분야의 요소부품으로서도 적합합니다.

하지만 정밀가공에의한 생산부분이 전체 생산비용의 75%를 차지할 정도로 중요한 위치를 점유하지만 현재까지는 다이아몬드 지석에의한 연삭가공에 의해 대부분의 세라믹 부품을 가공하고 있었습니다.

레이저에 의해 부드럽게 연화된 세라믹을 절삭가공에 의해 제거하는 정밀한 세라믹 가공 기술이 Purdue University의 Yung C. Shin교수에 의하여 개발되었습니다. 여러번의 다이아몬드 지립에의한 연삭 가공공정을 거치던 생산방법을 일회의 가공으로 줄여주는 이 기술은 전체 생산비를 절반이하로 줄여준다고 합니다.

이 가공방법은 그림에서와 같이 레이저에 의하여 순간적으로 세라믹표면을 얇은 두께로 1300~1400℃로 가열하여 비정형의 유리질로 변형시켜 CBN공구에 의하여 절삭 제거가공을 진행합니다. 이때 연화된 세라믹을 가공함으로써 상대적으로 배분력이 줄고 세라믹의 압축 잔유응력을 줄여주어 다이아몬드 그라인딩시에 배분력의 과대로 발생하는 크랙의 발생을 방지합니다.

레이저로는 1.5Kw의 CO2 레이저를 300~400W로 사용하고 약 2mm의 직경에 레이저를 집중시켜 가공을 진행합니다. 전형적으로 국부적인 가열깊이는 약 1mm가 됩니다. 특히 가열되어 연화된 세라믹의 제거가공시 공구마모의 영향이 크게 줄어 상대적으로 절삭속도를 증가시켜 가공을 진행할 수 있습니다.

하나의 단점은 모든 세리믹을 레이저로 연화해서 가공할 없다는 점입니다. 현재 실리콘나이트라이드(Si3N4)에대한 실험은 완료되었으며 지르코니아와 알루미나/실리카에대한 실험이 현재 진행되고 있다고 합니다.


좀더 자세한 내용은 퍼듀대학의LASER-ASSISTED MACHINING 에서 얻으시기 바랍니다.


아울러 이러한 가공방법은 "고온가공[Hot machining]"의 범주에 속하며, 보통 내열합금, 담금질강의 절삭에 사용되는 방법입니다.


그러나 기존의 고주파가열이나 방전가열, 복사가열등은 가공물의 열팽창에의한 가공정도 저하가 문제되었으나 본가공법은 레이저를 사용하여 국부적인 가열법을 사용하므로 열팽창에의한 치수정도 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있습니다.

도움이 되었으면 합니다.

감사합니다.