마이크로 가공으로 초정밀 미니어처 여왕 초상화 제작

AMRC 엔지니어 Joe Thickett와 Emma Parkin이 마이크로 가공된 여왕 초상화를 선보이고 있습니다. (사진 제공: Starrag.)

영국 셰필드 대학교의 두 엔지니어가 Starrag Bumotec 밀-턴 머시닝 센터의 마이크로 가공 역량을 보여주기 위해 독특한 프로젝트를 선택했습니다. 이 프로젝트는 정밀 공작기계 조작자뿐만 아니라 예술을 감상하는 모든 사람에게 깊은 인상을 줄 것입니다.

대학교 첨단제조연구센터(AMRC)의 엔지니어 Emma Parkin과 Joe Thickett은 Bumotec 머시닝 센터를 사용하여 직경 1.4mm에 불과한 엘리자베스 2세 여왕의 초소형 초상화 시리즈를 황동에 재현했습니다. 여왕 머리의 복잡한 디테일은 강력한 현미경을 통해서만 볼 수 있습니다.

"동전과 비슷한 것을 만들고 싶어서 여왕 초상화를 선택했습니다. 누구나 동전의 크기를 알기 때문에, 크기를 축소하면서도 여왕의 얼굴을 유지하면 '와우' 요소가 생깁니다."라고 Parkin은 말합니다.

이 미니어처 작품은 영국 기업들이 수주를 따낼 수 있도록 AMRC 가공 그룹의 마이크로 가공 산업 지식을 입증하기 위해 만들어졌습니다. "파트너와 업계에 달성 가능한 것을 보여주고 싶었습니다. 1.5mm 크기의 공작물에서 0.001mm 정밀도로 작업하면서 디테일을 유지할 수 있음을 입증하고 싶었습니다."

직경 11.2mm, 7mm, 2.8mm, 1.4mm의 4개 고도로 정밀한 여왕 초상화가 단일 직경 25mm 황동 원형 조각에 Bumotec s191로 제작되었습니다.

AMRC에 있는 8대의 Starrag 기계 중 하나인 Bumotec s191H 턴-밀을 사용하여 엔지니어들은 직경 25mm 황동 원형 조각 하나에 직경 11.2mm, 7mm, 2.8mm, 1.4mm의 4개 여왕 초상화를 제작했습니다.

그들은 Sandvik 마이크로 엔드밀로 설계의 기본 형상을 만든 후, 미세한 볼노즈 커터로 전환했습니다. 가장 작은 것은 상세 윤곽 가공을 위해 직경 0.2mm에 불과했습니다.

65mm 바 용량, 바 피드 시스템, 고압(3마력) 쿨런트를 갖춘 Bumotec 머시닝 센터는 X, Y, Z축 각각 410mm, 200mm, 400mm 범위에서 ±2.5미크론의 고정밀 가공 솔루션을 달성할 수 있습니다. 이는 리니어 드라이브와 고수준 열 안정성 덕분입니다.

여왕 얼굴 이미지를 얻기 위해 AMRC 엔지니어들은 실제 동전을 3D 현미경으로 스캔했습니다. 이 현미경은 보통 표면 거칠기 감지에 사용됩니다. 일련의 사진을 찍어 레이어링하여 3D 이미지를 생성했습니다.

기계의 주 스핀들은 수평 및 수직 평면에서 모두 회전할 수 있는 서브 스핀들로 보완되어 멀티태스킹 공정이 가능합니다. 툴 매거진 옵션은 최대 90포켓까지 확장 가능하며, 급이송 속도 50m/min, 30,000rpm(또는 40,000rpm) 스핀들 속도도 빠른 사이클 타임에 기여합니다.

기계 성능을 보완하여 Parkin은 AMRC 내 전문 지식을 활용해 마이크로 가공 초상화를 제작했습니다.

"여왕 얼굴 사진을 얻기 위해 실제 동전을 3D 현미경으로 스캔했습니다. 이 현미경은 보통 표면 거칠기 감지에 사용됩니다. 일련의 사진을 찍어 레이어링하여 3D 이미지를 만들었습니다. 그런 다음 이 이미지를 STL 파일 형식으로 변환하여 Siemens NX 12 CAD에 업로드해 가공 프로그램을 생성했습니다."

그녀는 덧붙입니다. "4mm 깊이에서 시작하여 벌크 소재를 제거한 후 크기를 줄여 나갔고, 정삭 작업에 이르러서는 마이크론 단위의 '스텝 오버'로 작업했습니다."

Parkin은 이 동전 복제 프로젝트가 고부가가치 제조 캐터펄트(High Value Manufacturing Catapult)의 일부인 AMRC의 추가 마이크로 가공 R&D 및 상업 프로젝트로 이어지기를 희망합니다. 캐터펄트는 그렇지 않으면 많은 영국 기업들이 접근하기 어려운 R&D 시설과 전문 지식을 제공합니다.

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