초정밀 나노가공을 위한 항온챔버 설계

Title
초정밀 나노가공을 위한 항온챔버 설계
Authors
정해웅
Keywords
초정밀나노가공을위한항온챔버설계
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
최근 나노, IT 등 정밀한 가공 기술을 필요로 하는 산업의 성장과 함께 초정밀 가공산업에 대한 중요성이 커지고 있다. 특히 비구면 렌즈에 대한 수요가 많아지면서 초정밀 가공기의 필요성이 대두되고 있다. 하지만 초정밀 가공에서 100mm에 대해서 ±0.1℃의 작은 온도차에서도 수십미크론의 열변형이 생기며 이는 바로 제품불량으로 이어진다. 따라서 공작기계에서는 열변형은 반드시 해결해야만 할 문제이다. 공작기계의 열변형은 크게 계절, 일교차, 복사열전달 등의 외부열원에 의한 외부 열변형과 모터열, 절삭열, 주축열 등의 내부열원에 의한 변형 두 가지로 분류할 수 있다 본 연구에서는 실제 초정밀 가공기 작동실험을 통하여 열변형에 가장 영향을 미치는 열원에 대하여 파악하였고 수식을 통하여 챔버내부의 온도 변화가 0.3℃ 미만일 때 목표치인 750nm의 열변형을 가진다는 것을 확인하였다. 또 실험을 위하여 상사성 법칙을 이용하여 무차원수, 열용량(Heat capacity), 열류(Heat flux)를 고려한 축소모델을 사용하였다. 다양한 실험을 통하여 외부열원에 의한 내부의 열전달을 막기 위한 최대효율의 단열조건(열저항값)을 도출하였고 챔버내부의 온도 변화가 0.3℃ 미만으로 변하기 위한 외부 환경조건에 대한 연구를 진행하였다.
Description
1. 서 론 1 1-1. 연구 배경 1 1-2. 연구 동향 3 1-3. 연구 목표 5 2. 이론 및 열원분석 6 2-1. 수식을 이용한 목표온도 설정 6 2-2. 실제 초정밀 가공기에서의 열원 분석 7 2-3. 초정밀 가공기 실험 (Case 1) 11 2-4. 초정밀 가공기 실험 (Case 2) 13 2-5. 초정밀 가공기 실험 (Case 3) 14 2-6. 초정밀 가공기 실험 (Case 4) 15 2-7. 초정밀 가공기 실험 (Case 5) = 16 2-8. 초정밀 가공기 실험 분석결과 17 3. 실험준비 18 3-1. 상사성 법칙을 이용한 축소모델_(무차원수) 18 3-2. 상사성 법칙을 이용한 축소모델_(Heat flux) 20 3-3. 상사성 법칙을 이용한 축소모델_(Heat capacity) 24 3-4. 상사성 법칙을 이용한 축소모델_(기타사항) 25 4. 실험 결과 28 4-1. 자연대류 열전달 해석 28 4-2. 최적의 단열조건 도출 33 4-3. 초정밀 가공을 위한 외부환경조건 도출 36 5. 결론 38 Table 1 Types Ultra-precision machine tools 2 Table 2 Property of Stainless steel 6 Table 3 Experimental Conditions (Case 1~5) 8 Table 4 Point for Experiment (Case 1~5) 8 Table 5 Experimental results (Case 1~5) 17 Table 6 Property of Air and R134a 18 Table 7 Type of Thermal resistance 20 Table 8 Calculation data 21 Table 9 Property of Heat reserving board 22 Table 10 Thermal characteristic of Ultra-precision machine tools & Similitude model 2
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23315
Appears in Collections:
College of Engineering(공과대학) > Mechanical Engineering(기계공학) > Theses(기계공학 석박사 학위논문)
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