다이아몬드(PCD)와 PCBN을 방전 가공으로 가공하여 미세 공구를 제작하고, 이를 이용해 고경도 금형강에 대한 절삭 특성을 연구한다. PCD 및 PCBN 미세 공구의 마모를 비교 분석하기 위해, 절삭력과 공구의 표면 거칠기 변화를 분석한다. 가공량이 늘어나면서 미세 공구의 거친 표면은 매끄러워지고 공구의 날 끝은 무뎌진다. 이러한 공구 마모는 절삭력을 증가시키고 공구 파손의 원인이 될 수 있다. PCD 공구로 철계 금속을 가공하고 가공물 소재의 탄소를 EDX 또는 XRD 장비를 통해 확인한다. 다이아몬드 공구로 철계 금속을 가공할 때 공구의 탄소 원자가 가공물로 이동하게 되는데, 이러한 탄소 확산(Carbon diffusion) 현상은 공구 마모의 원인이 된다. 마모된 공구를 방전 가공으로 재생(Dressing)하는 기술에 대해 연구한다. 지름 50 µm의 PCBN 공구를 제작하고, 이 공구를 이용하여 폭 50 µm 이하의 미세 홈을 고경도 철계 금형강에 가공한다.

본 연구는 기존의 미세 절삭 방법으로는 가공하기 힘든, 스테인리스 강, 열처리강, 금형강과 같은 난삭재에 미세 형상 가공하기 위하여 다결정 입방정 질화 붕소 화합물(Poly-Crystalline Cubic Boron Nitride, PCBN) 마이크로 공구를 이용한 미세 복합 가공기술 개발을 목표로 한다.

본 과제는 초고경도 재료를 초정밀·초미세로 깎기 위해 방전과 기계를 한 장비에서 함께 쓰는 복합가공 시스템과 미세공구, 미세 구조체 가공기술을 개발하는 연구임. 연구 목표는 초정밀 방전+기계 일체형 복합가공 시스템 구현과 100μm 이하 PCD 공구 방전 pulse 모니터링·아크 적응 제어, PCD/PCBN 미세공구 형상정밀도·표면조도·날끝반경(1~5㎛) 제어, 방전 PCD/PCBN 응용 초경·글라스 미세구조체 최적 가공조건 분석 기술 확보임. 기대 효과는 초고경도 공구 제작 원천기술과 공정 전주기 기술 확보를 통해 IT·전자 등 고부가가치 산업의 초미세 부품 제조 품질 향상 및 파급효과 창출임.

본 과제는 초고경도 재료를 아주 정밀하게 깎거나 구멍·슬릿·미세구조체를 만드는 복합가공 기술 개발 연구임. 방전(EDG)과 기계를 한 시스템으로 묶어 초미세 공구와 가공 공정을 함께 고도화하는 내용임. 연구 목표는 초고경도 재료 가공용 초정밀 방전+기계 복합가공 시스템, 크기 10~20㎛ 초미세공구, 방전+기계 일체형 적용 초미세 구조체 가공기술을 개발하는 데 있음. 핵심 연구내용은 Servo AMP 최적튜닝, 노이즈 억제, Servo 분해능 10nm 고도화, 실시간 아크 발생 모니터링 모듈 및 알고리즘 최적화, 방전 에너지 극소화·간극제어·드레싱 조건 분석, 20㎛급 홀 및 10㎛급 격벽구조체·바이오칩용 미세패턴 가공 검증 정임. 기대효과는 Flexible Display·반도체·바이오칩 등 정밀 제조에 파급효과가 크고, 초경합금 가공 가능한 PCD/PCBN 미세 정밀 공구의 국내 기술기반 마련에 기여함.