치아 보철 가공 시간 단축을 위한 재료 제거율 설계 :Design of Material Removal Rate to Reduce Machining Time of Dental Crown

남상범

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자료유형: 학위논문

저자정보: 남상범 (한국기술교육대학교, 한국기술교육대학교 대학원)

지도교수: 김병기

발행연도: 2019

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2019

치아 보철 가공 시간 단축을 위한 재료 제거율 설계

남상범 메카트로닉스공학과 2019.01 학위논문

2018

치아 보철 가공 시간 단축을 위한 재료 제거율 설계

남상범 , 유근찬 , 이중수 외 1명 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2018.10 학술대회자료

치아 보철가공 시간 최적화를 위한 재료 제거율 추정

남상범 , 유근찬 , 이중수 외 1명 한국생산제조학회 학술발표대회 논문집 2018.05 학술대회자료

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자유곡면 가공은 의료용 인공치아제조 분야에서 주로 쓰이는 가공방식이다. 인공치아의 주 재질인 지르코니아의 강한 강도로 인해 일반적인 커팅이 아닌 그라인딩 방식으로 가공을 한다. 보철 가공 툴의 이송 속도와 치아의 불규칙한 형상과 툴의 형상으로부터 발생한 재료 제거율과 재료의 비에너지와 연삭 가공 회전축의 동력으로부터 계산된 기준 재료 제거율이 차이가 발생하여 가곡의 안정성과 가공 시간에 직접적인 영향을 미친다. 이 논문에서는 마이크로 단위로 움직이며 가공경로를 따라서 툴과 치아의 형상의 순간적인 재료 제거율을 예측 하여 재료와 툴과의 관계로부터 적절한 재료 제거율을 유지하기 위해 공구의 이송속도를 조절하여 가공 시간을 단축하는 방법을 제시한다. 시뮬레이션에서 사용된 툴의 형상은 길이 7.5mm, 직경 1mm로 가정 한다. 다이아몬드 입자가 코팅된 툴이 최적화 이전에는 등속도로 이동하며 회전수는 30,000rpm이라고 가정한다. 피삭재는 보철용 세라믹으로 가공에 필요한 비에너지를 알고 있다. 본 논문에서는 구형의 가상 보철과 실제 보철의 형상을 대상으로 가공하는 것으로 한다.

Free from surface grinding is one of the commonly used dental medical manufacturing processes for several industries such as a ceramic crown, bridge or implant manufacture. In dentistry machining, zirconia is mainly used for machining of artificial teeth as material workpiece. It has high toughness and machining tool path for teeth shape is very complicated. Therefore, machining process for grinding ceramic takes a long time with coated diamond bur. Current crown machining necessitates the optimization of grinding parameter of machining process to reduce machining time. In 3D complicated surfaces, free from surface grinding takes most of the time among total production time. In order to reduce production time, it is critical to predict applicable grinding parameters, such as feed rate, depth of cut, and length of cut to achieve high productivity while maintaining high quality of artificial teeth. The required material removal rate(MRR) for workpiece material determine the grinding parameters, we used the required MRR that was obtained by other research using the relationship of specific energy and undeformed chip thickness. it is hard to find grinding parameters for complex 3D models such as human teeth. We proposed a new approach of optimizing feed rate for grinding machining based on a new method that predicts MRR of grinding for complicated surfaces 3D model. To compute MRR along the tool path, 3D model points are contoured at constant intervals in z-direction and projected to 2D plane with data in z-direction. Based on grinding parameters with feed rate, MRR can be calculated for engagement region between bur and workpiece, feed rate can be optimized to keep the required MRR all along the tool path. Therefore, The work shown in this research allows reducing the machining time drastically, without damage to bur. In this study, it is predicted by using geometric data for the engagement region between bur and workpiece that MRR varies all along the tool path. Based on comparison between predicted MRR and required MRR, feed rate scheduling strategy is simulated for 3D crown and sphere models. When the new MRR based feed rate scheduling strategy introduced in this paper is used, it is possible to significantly reduce the grinding time along the original tool path. The simulation results show that the machining system can reduce machining time of dental crown and sphere of any free form surface.

#연삭 가공 #재료 제거율 #비에너지 #공구 이송속도 #인공치아 #Grinding #Material removal rate #Specific energy #feed rate #Crown

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