Thermal displacement of high speed spindle is very important problem to be solved. To solve heat generation and thermal displacement problems that influence on the product accuracy, it is very important to predict thermal characteristics of the spindle and it is positively necessary to select the conditions of cooling, flow rate and preload of bearings. In this paper, 30,000rpm($1.455{\times}10^6DmN$) spindle was designed and produced. The analysis of thermal deformation for heat generation of inner spindle was carried out using commercial program $ANSYS^{(R)}$ and the result was compared with measured data using $LabVIEW^{(R)}$ and SGXI-1600, 1125 and 1126 module. Temperature distribution and thermal displacement according to spindle speed are measured. Using this method, it is possible to predict and to improve thermal characteristic of high speed spindle by control spindle speed, bearing preload and cooling rate.
A high-speed spindle can be very sensitive to rotating mass unbalance which has harmful effect on many machine tools. Therefore, the balancing procedure to reducevibration in rotating system is certainly needed for all high-speed spindles. An active balancing program using influence coefficient method and an active balancing device of an electro-magnetic type have been applied to the developed high-speed spindle system in this study. A reliable gain-scheduling control using influence coefficients of the reference model although system characteristics are changed is applied. The stability of reference influence coefficients is verified by frequency response functions. The active balancing experiment for the developed high-speed spindle during operation is well performed with an active balancing program and device. As a result, controlled unbalance responses are below the vibration limit at all rotating speed ranges with critical speed.
High speed machining is the core technology that influences the performance of machine tools, and the high speed motor spindle is widely used for the high speed machine tools. The important problem in high speed spindle is to minimize the thermal effect by motor and bearing and frequency effect. This paper presents the thermal characteristic analysis and frequency experiment for a high speed spindle considering the flow rate of cooling oil. A high speed spindle is composed of angular contact ceramic ball bearings, high speed built-in motor, oil cooling jacket and so on. The thermal analyses of high speed spindle need to minimize the thermal effect and maximize the cooling effect and they are carried out under the various cooling conditions. Heat generations of the bearing and the high speed motor are estimated from the theoretical and experimental data. To find out the characteristic of vibration, the high speed spindle is excited in operational range. This result can be applied to the design and manufacture of a high speed tapping spindle.
Spindle units of machine tool are very important part in the manufacturing area. Recently high speed machining has become the main issue of metal cutting. To develop high speed machine tools, a lot of studies have been carried out for high speed spindle. Due to increase of the rotational speed of the spindle, there has been renewal of interest in vibration of spindle. This paper concerns the improvement of spindle design using design of experiments. To improve the design of critical speed and weight of spindle, the experiments using central composite method have been carried out. The targets are critical speed and weight of spindle. For optimization of critical speed and weight and optimization of only critical speed by operation of all area search through response optimizer, the result of analysis has improved design of each factor. Finite element analyses are performed by using the commercial codes ARMD, CATIA V5 and ANSYS workbench. From the results, it has been shown that the proposed method is effective for modification of spindle design to improve critical speed and weight.
High speed precision machines have been introduced to the CNC industry in order to improve productivity, shorten the appointed date of delivery and reduce the prime cost. High speed machines have more functions then general machines, and they were proved in performance. The production and sales of the high speed machines have been increased not only in domestic market but also all over the world. Accordingly, machines are faster, there are lots of problems to be solved. One of the most difficult problems is the thermal displacement on the main spindle due to generated heat while the spindle is rotated in high speed. Since the thermal displacement directly effects the quality of the machined parts, utmost efforts to minimize the thermal displacement have to be given from the beginning of designing machines. In practice, variety of methods are attempted and practiced to minimize the thermal displacement such as design of symmetrical frame, adoption of high speed bearings, application of compensation system using non-contact sensor and use of forced circulating lubrication system with oil cooler. Even if these variable methods have been practically used in the industrial field, generated heat has not been perfectly prevented. Hence, in this paper, the characteristics of thermal displacement were investigated when several kinds of oil were tested for a high speed machine with forced circulating lubrication system within the same atmosphere and under the same conditions.
본 논문에서는 주성분 해석 기법에 기반한 새로운 벡터 양자화 코드북 설계 방법을 제안한다. 주성분 해석 알고리즘은 입력 영상벡터를 더 작은 차원의 특징 벡터로 변환시키는데 사용되며, 변환된 영역에서 특징 벡터의 군집을 최적으로 결정된 분할 초평면을 이용하여 두 군집으로 분할하는 과정을 반복 함으로써 코드북을 생성한다. 본 논문에서는 연산 시간이 오래 걸리는 최적 분할 초평면 탐색을 (1) 분할 초평면은 특징 벡터의 주축에 수직이며, (2) 좌우측 부군집의 오차의 균형점과 일치하며, (3) 좌우측 부군집의 오차를 점진적으로 조정함으로서 연산 수행 시간을 크게 단축시켰다. 제안한 주축 연속 분할은 분할전후의 오차의 감축이 가장 큰 군집에 대해, 전체 군집의 오차가 설정한 수준보다 작을 때까지 연속적으로 수행된다. 실험 결과 제안한 주성분 해석 기반 벡터 양자화 방법은 SOFM을 이용한 방법보다 수행시간이 빠르며 K-mean 알고리즘을 이용한 방법보다 복원 성능이 뛰어남을 볼 수 있다.
4절 기구를 이용한 크랭크식 식부 장치는 원하는 제적을 비교적 쉽게 합성할 수 있지만, 그 구조상 발생하는 가진력에 의해 주축의 최대 회전 속도가 약 300 rpm 전후로 작업 속도는 약 0.8 m/sec로 한정되어 있다. 이러한 단점을 보완하고 기계 이용 수익을 높이기 위해 편심 기어열을 이용한 고속, 저진동의 로터리식 식부 장치에 대한 연구가 1984년 일본에서 시작되었다. 로터리식 고속 식부 장치는 현재 대부분의 승용 이앙기에 채택되어 있으며 최고 1.2m/sec의 속도로 작업할 수 있다(산경정남, 1986; 산경정남 등, 1989). 그러나, 전량 수입 및 기술 이전에 의존하는 로터리식 식부 장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 1) 로터리식 식부 장치의 식부 궤적은 원에 가까운 난형을 가지므로 식부후 토양에 생기는 구멍이 크랭크식 식부 장치에 의한 것보다 커서 식부 자세가 불량하고 뜬묘가 많이 발생한다. 2) 로터리식 식부 장치의 식부 제적은 상하 방향의 길이가 크랭크식보다 짧아 앞서 이앙한 모의 줄기 부분이 겹치는 브릿지(bridge) 현상이 자주 발생하며 벼 생육에 불리하다. 3) 로터리식 식부 장치의 조당 수입 판매 가격은 약 30만원으로 6조식 승용 이앙기에 부착할 경우 국내 승용 이앙기 평균 판매 가격인 960만원의 약 19%인 180만원을 차지하여 국산 이앙기의 경쟁력을 감소시킨다. (중략)
The spindle system with a built-in motor can be used to simplify the structure of machine tools, to improve the machining flexibility of machine tools, and to perform the high speed machining. For more quantitative analysis of a built-in motor's dynamic characteristics, that of tile mass and stillness effects are considered. And the drawbar in the spindle can be in various condition according to supporting stiffness between drawbar and shaft. Therefore, in this paper following items are performed and analyzed : 1. Modal characteristics of the spindle. 2. Analysis of rotor's mass and stiffness effects. 3. Modal characteristics of the spindle including drawbar, rotor and tool. The results show enough stiff supports must be provided between shaft and drawbar to prevent occurring drawbar vibration lower than the natural frequency of 1st bending mode of the spindle, and considering the mass and stiffness of built-in motor's rotor is important thing to derive more accurate results.
최근 정부(정보통신부)는 사이버 아파트를 포함하여 초고속 정보통신망을 2005년까지 구축하여 각 가정당 10Mbps의 고속 정보통신서비스를 실현한다는 계획을 발표하고, 초고속 정보통신을 활성화하므로 정보통신 선진국 진입을 위하여 "초고속 정보통신 건물 인증제도"를 발표, 현재 시행하고 있다. (1999.7 제정발표) 그러나 시행 과정에서 아파트 중앙 관리실에 있는 MDF 이후의 광케이블과 기타 공사는 건설회사에서 시공하고 중앙 관리실 MDF 이전의 광케이블 공사와 중앙관리실 LAN시설 등의 공사는 통신 전문업체로 하여금, 입주자 별도 부담금으로 시공하고 있다. (컨소시엄구성) 최근 아파트 분양열기 고조로 건설회사 마다 "초고속 정보통신아파트"인증 1등급이라고 선전 및 분양광고 중인데 실제는 "1등급"이 아니고 "2등급" 또는 "3등급"인 경우가 있어, 정부가 목표하는 각 가정당 10Mbps, 개인당 2Mbps 고속정보통신 서비스는 실현성 문제점이 있다. 정부의 인증심사 기준에 중앙관리실 장비 등에 대한 것은 심사기준에 누락되어 있고 또 사생활 정보보호를 위한 대응기술, 시스템 준비 정도까지 포함하여 종합적으로 평가한 뒤 인증을 부여하여야 한다는 것이 본인의 연구 초점이다. 사이버 아파트란 광통신을 주축으로 영상과 음성, 데이터를 자유 자재로 전송 처리하는 초고속 정보통신망을 이용하는 것으로 LAN 장비를 이용하여 각 세대간 통신은 물론 누구나 인터넷을 사용할 수 있는 기능이 있는 설계된 아파트를 말한다. 사이버 아파트의 네트워크에는 금융, 홈쇼핑, 예약, 지역정보, 관공서, 의료서비스, 레저 생활정보 등 차별화된 콘텐츠 확보가 필요하다. 본 연구의 핵심은 사이버 아파트의 현 실태와 문제점, 정부의 인증심사 기준의 미비점과 문제점, 사이버 아파트의 기능, 구성요소, 시스템 구축, 서버활용도, 장비들에 관한 것과 그리고 정부의 사이버 아파트 육성정책, 정보보호 대책과 관련업체들의 동향 등을 연구하여 요약 정리하였다.
The hydrostatic bearings have a relatively small run-out comparing to its shape error by fluid film effect in hydrostatic state as like pneumatic bearing and have a high stiffness, load capacity and damping characteristics. As there is no maintenance and semipermanent in these bearing type, it has been usually adopted as main spindle bearing for grinding machine. In this thesis, to develop hydrostatic bearing for high speed spindle, the cooler setting temperature, bearing clearance and nozzle pressure of belt-driven hydrostatic bearing are investigated. The bearing temperature is decreased, as the cooler setting temperature is lower, nozzle pressure is higher and bearing clearance is wider. The front temperature of bearing is nearly $8^{\circ}C$ higher than the rear one up to 13,000 rpm of spindle revolution. The thermal deflection of X-axis is ${\pm}16\;{\mu}m$ in range of 12,000 rpm-13,000 rpm. Therefore, it is conformed that the built-in motor hydrostatic bearing can be used to high speed spindle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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