래디우스 엔드밀을 이용한 유리 성형 금형 표면 거칠기 개선에 관한 연구

Abstract

최근 스마트폰(smart phone)의 발전으로 고객의 욕구를 충족하기 위하여 많은 디자인(design)이 시장에 출시되고 있다. 현재의 스마트폰 디자인의 경우 전, 후면 덮개를 유리(glass)로 사용하는 경우가 많은데 이는 S사의 스마트폰 엣지(edge) 디자인 이후 A사를 제외한 대부분 회사에서 엣지 모델(model)과 유사한 디자인을 채택하고 있어 덮개 유리를 생산하는 제조사들은 고객사가 요구하는 디자인을 충족하기 위하여 큰 노력을 하고 있다. 유리의 성형 온도의 경우 제품마다 조금씩 다르며 보통 640 ℃ ~ 760 ℃ 고온에서 제품이 형성되는데 고온에서 제품을 성형 하다 보면 내, 외부의 작은 영향에도 품질의 차이가 크다. 특히 유리 성형 금형의 경우 표면에 작은 흠집이나 이물질에도 제품 성형 면에 전이 되는 현상이 발생하여 성형 후 다음 공정에서 유리의 성형 자국을 제거하는 작업으로 인하여 많은 공정 시간이 요구된다. 사출 금형의 경우 정삭 공구로 볼 엔드밀(ball end mill)을 주로 사용하는데 볼 엔드밀의 경우 형상 면을 따라 절삭 이송 함으로써 볼 엔드밀의 공구형상으로 인하여 처음 지나간 자리와 나중에 지나간 자리 사이에 골(scallop)이 발생한다. 이 부분을 해결하기 위하여 사출 금형에서 래핑(lapping)작업을 통해 표면 거칠기를 개선하는 작업을 한다. 이에 비해 그래파이트(graphite)를 금형 소재로 하는 유리 성형 금형은 소재에 따라 제품의 경도 차이가 조금씩 있으나 대부분의 금형 소재로 사용되는 그래파이트의 경우 쇼어 경도(shore hardness) 기준 HS 70 이상인 것들이 많아 금형 가공이 어렵다. 보통 그래파이트 가공용 공구의 경우 다이아몬드(diamond) CVD(Chemical Vapor Deposition) 코팅 엔드밀을 사용하게 된다. 또한, 유리 성형 금형은 래핑을 하면 성형 제품에 주름이 발생하는 심각한 문제가 생긴다. 따라서, 열 성형 금형의 경우 후처리 없이 가공 면을 그냥 사용할 수밖에 없어 금형 성형 면의 표면 거칠기에 영향을 많이 받게 되며 금형의 표면이 좋을수록 유리를 성형했을 때 좋은 품질을 얻을 수 있다. 본 논문을 통해 그래파이트를 이용한 유리 성형 금형의 표면 거칠기를 개선하여 더욱 좋은 품질과 후 공정의 연마 시간을 단축하는 효과를 얻을 수 있을 것이라 기대한다.