• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.131-136
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• 1993

일반적으로 공작기계 주축계에 대해서 요구되는 기본적인 항목들로는 고강성, 고감쇠, 고회전정밀도, 저발열, 장수명 등이 있다. 최근에는 이러한 기능들과 함께 가공능률과 가공정밀도의 향상을 도모하기 위해서 고속절삭을 실현햐ㄹ 수 있는 공작기계 주축계의 고속화, 즉 고속 주축계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 고속주축계의 동특성을 체계적으로해석하기 위해서 주축회전수의 영향을 고려한 유한요소모델(finite element model)을 도입하였다. 특히 주축은 세장비가 비교적 자기 때문에 Timoshenko보 이론으로, 베어링은 유한한 폭을 가지고 있기 때문에 반경방향 외에도 모멘트방향의 강성 및 감쇠특성을 가지고 있는 것으로 모델화 하였다. 그리고 고속주축계의 설계조건들을 도출하기 위해서 동특성 해석결과들로 부터 고속주축계의 모드매개변수들인 고유진동수와 감쇠비에 대한 주축 회전수, 베어링의 지지특성, 베어 링의 간격, 주축재료의 내부감쇠율 등의 영향을 고찰하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.5-12
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• 1994

고속절삭을 통해서 가공능률과 가공정밀도의 향상을 도모할 수 있기 때문에, 최근에는 공작기계용 고속주축계가 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 주축 선단부에 무거운 척과 공작물이 위치하는 선반용 고속주축계의 동특성을 해석하기 위해서 유한요소법을 도입하였다. 특히 세장비가 비교적 작은 주축은 Timoshenko 이론으로, 폭이 유한한 베어링은 반경방향 외에도 모멘트방향의 강성 및 감쇠특성을 가지고 있는 것으로 모델화하였다. 그리고 선반용 고속주축계의 고유진동수와 감쇠비에 대한 주축회전수, 베어링의 지지특성, 베어링의 간격, 주축재료의 내부감쇠율 등의 영향을 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2001.10a
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• pp.101-105
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• 2001

고속절삭을 통해서 생산성과 가공정밀도의 향상을 도모할 수 있기 때문에, 최근 머시닝센터를 중심으로 한 공작기계 주축계의 고속화는 눈부시게 발전하고 있다. 그러나 주축계가 고속화될 수록 증가하는 베어링에서의 발열은 베어링의 수명단축, 주축계의 열변형 증대 등을 초래하고, 궁극적으로 공작기계의 성능을 저하시키게 된다. 따라서 고속으로 회전하는 베어링에서의 발열을 효과적으로 억제할 수 있는 윤활방법에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 공작기계용 고속주축계의 냉각특성을 규명하기 위한 노력의 하나로 압축공기를 이용한 고속주축 계의 냉각실험을 수행하였다. 고속주축계의 실험모델은 오일에어윤활방법, 앵귤러콘택트 볼베어링, 이중분사노즐, 냉각 자켓등을 사용해서 제작하였으며, 특히 고속주축계의 공기냉각방법에 대한 유용성은 실험결과로 부터 입증하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.10a
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• pp.613-616
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• 1993

현재 가공시스템은 생산성 향상을 위해 다방면에 걸쳐 자동화가 시도되고 있고, 한 걸음 더 나아가서 무인화가 추구되고 있다. 이런 상황에서 자동화와 무인화의 효과를 극대화하기 위해 가공공정의 고속화, 즉 주축시스템과 이송시스템의 고속화서 활발히 진행되고 있다. 고속가공의 특징으로는 비절삭 시간의 절약과 절삭시간의 단축을 들 수 있는데 , 구조적으로도 큰 영향을 미쳐서 작은 절삭력의 발생으로 인해 구조물이 고강성화에서 저강성화로 변화되고 있다. 본 연구에서는 고속주축 Housing의 열전달 경로를 관찰하고 열변 위의 양상을 파악해서 전. 후부 베어링의 열발생량 차이에서 오는 주축심의 각변위 억제대책을 제시하고, 주축 Housing의 조립용 기준 핀을 Housing의 Z축방향 열변위가 최소가 되도록 위치를 결정하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1994.04a
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• pp.420-424
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• 1994

상품의 다양화 추세에 따라 생산형태가 다품종 소량화가 되고 복잡한 가공공정을 갖는 공작물이 꾸준이 증가하고 있어 이를 뒷바침 하는 복합 가공공정과 복합 다기능 공작기계의 기술개발이 어느때 보다 중요한 과제로 등장하고 있다. 본 연구에서는 기존의 주축베어링 시스템의 장단점을 보완하여 주축의 정.동특성 및 고속성을 개선할 수 있는 볼베어링과 유정압베어링의 복합베어링 시스템을 주축베어링 으로 제안하고 그 성능을 이론적으로 실험적으로 검증하기 위해 복합베어링 주축과 기존 주축의 동특성 변화를 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.117-120
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• 1993

기게공업의 근간이라고 할 수 있는 공작기계산업은 첨단산업과 관련한 소재공업의 고도화에 따라 고속 고능률화 및 고정밀화 하여 가는 추세에 있으며 이에대한 성능향상 요구는 앞으로도 계속적으로 이어질것이다. 여기서 공작기계의 가공정밀도 및 가공 능률에 결정적인 영향을 주는 요소는 대부분 주축유닛트 부분이며 최근과 같이 고속 고정밀과 유연성을 추구하는 공작기계에서 주축 시스템이 수행하는 역할이란 매우 중요한 위치를 갖는다. 본 연구는 모터내장형 주축시스템에 관해 정.동적측면에서의 구조설계와 시제품에 대한 평가를 수행하여 활용측면에서의 신뢰성을 높일 수있도록 하는 것을 주요 내용으로 하였다. 즉 연구의 첫단계로서 정적인 측면에서의 구조설계를 하여 연구모델을 결정하였으며 다음단계로서 설정된 구조모델에 대해 유한요소 법(FEM)을 이용한 동적해석을 실시하고 실험해석에 의한 이론해석 과정의 수학적모델을 수정,보완한후 고속회전에서의 동적특성을 실제 현상에 가깝도록 예측하여 설계단계에서의 고속운전특성이 주축계의 동적안정성에 미치는 여러 영향등에 관해 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.127-130
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• 1993

최근 산업의 발전과함께 부품가공의 고능률화와 고품위화에 대한 요구가 높아지고 있으며, 이를 위한 공작기계의 고속, 고정도화에 관한 많은 연구가 수행되고 있다. 그 중에서 주축의 고속, 고정도화에 대한 연구는 NC 공작기계의발달과 함께 꾸준히 연구되어 왔으며 윤활방식, 구동방법, 냉각방법 등에 대한 연구결 과들이 보고되고 있다. 또한 최근의 공작기계는 다기능화 개념에 의한 복합가공기능이많이 첨가되고 있는데, 이에따라 저속에서부터 고속에까지 넓은 범위에서 사용 가능한 주축의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 공작기계용 모타내장형 주축의 열특성에 관련된 성능특성을 파악하여 모타내장형 주축의 설계 및 제작에 관련된 기초자료를 제공하고자 한다. 이를 위해모타내장형 시험주축을 제작하고, 운전조건에 따른 모타 및 베어링에 서의 온도및 열분표를 측정하여이들의 열거동을 추적하고 열특성을 파악한다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.12 no.6
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• pp.5-12
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• 1995

전술한 바와 같이 공작기계 기술은 고정밀화, 고속화 고성능화의 추세로 발전해 나가고 있다. 고속 절삭이라고 하면 직감적으로 주축이 수만 rpm으로 회전하면서 어떤 재료를 가공할 수 있는 MC의 고속 주축을 생각하게 된다. 그러나, 이와 같은 고속절삭은 A1이나 Plastic등 재료를 가공 하는데 국한되고 있으며, 철계금속의 고속절삭이란 정의는 절삭속도를 수백m/min의 초고속 가공 뿐만 아니라 '가공시간의 단축'도 고속 가공의 정의에 포함시켜서 이해해야되며 가공물의 소재가 일반 강철, 열처리된 강철, Ceramics재료, 난삭재료 등의 고속절삭을 위해 개발된 Tooling기술에 대한 검토 필요성이 급속히 증가하고 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.279-279
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• 2003

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.1
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• pp.105-111
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• 2013

The spindle is the main component in machine tools. The static and dynamic characteristics of the spindle directly affect the machining accuracy of workpieces. The characteristics of the spindle depend on the shaft size, bearing span, built-in motor location, and so on. Therefore, the appropriate selection of these parameters is important to improve the spindle characteristics. This paper presents the analysis of the static and dynamic characteristics and optimization design of a 40,000-rpm high-speed spindle. Statistical analysis for optimization and finite element analysis were performed. This study uses the response surface method to optimize the objective function and design factors. The targets are the natural frequency and displacement. The design factors are the shaft length, shaft diameter, bearing span, and motor location. The optimized design provides better results than the initial model, and these results are expected to improve the static and dynamic characteristics of the spindle.