• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1990.11a
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• pp.69-72
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• 1990

최근의 전자및 광학기기 분야에 있어서의 준부신 발전은 다면경 가공기나 초정밀 절삭, 연삭기와 같은 초정밀 가공기계의 개발과 실용화에 힘입은 바 크다. 이러한 초정밀 가공기의 성능을 좌우하는 핵심 요소로서 주축계를 들 수 있으며, 비교적 소형 경량의 공작물을 가공하는 기계의 주축용 베어링으로는 볼 베어링이나 오일 베어링을 대신하여 공기베어링이 점차 널리 사용되고 있다. 일반적으로 주축으로 사용되는 베어링은 원통형 레이디얼 베어링과 원판형 스러스트 베어링이 결합된 형식이 주류를 이루나 이러한 베어링은 스러스트 판과 축의 직가곧 가공오차가 존재하기 때문에 가공하기는 쉬우나 회전시에 의의 영향에 의해 회전 정밀도 유지가 어렵다는 단점을 지니고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 사용되는 베어링에는 원추형(conical) 베어링과 구면형(spherical) 베어링이 쓰이고 있다. 이러한 원추형 베어링과 구면형 베어링은 가공오차를 베어링과 축의 현압 연마로써 없애줄 수 있으며 베어링이 축방향 하중과 경방향 하중을 동시에 지지하여 줌으로써 기계 전체의 부피를 줄이고 회전 정밀도를 향상시켜 주는 것으로 알려져 있다. 그러나 구면의 베어링 간극을 정확히 가공하기 어려운 단점이 있어 축과 베어링을 현압연마하여 가공한 후에 두부품을 중심선상에서 분리시키므로써 요구되는 간극을 얻을 수 있는 원추형 베어링이 많이 쓰이고 있다. 본 연구에서는 직접 수치 해법을 이요하여 원추형 베어링의 유막내의 압력 분포를 계산하고 이 합력인 하중지지 용량이 축방향 하중과 경방향 하중을 지지하는 특성을 이론적으로 검토하여 외부 가압 원추형 베어링으 특성수를 파악하여 설계자료를 제시하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.26 no.10
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• pp.1997-2007
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• 2002

Composite air spindles are appropriate for the high-speed and the high-precision machining as small hole drilling of printed circuit board (PCB) or wafer cutting for manufacturing semiconductors because of the low rotational inertia, the high damping ratio and the high fundamental natural frequency of composite shaft. The axial load and stiffness of composite air spindles fur drilling operation are determined by the thrust ben ring composed of the air supply part mounted on the housing and the rotating part mounted on the rotating shaft. At high-speed rotation, the rotating part of the thrust bearing should be designed considering the stresses induced by centrifugal force as well as the axial stiffness and the natural frequency of the rotating shaft to void the shaft from failure due to the centrifugal force and resonant vibration. In this work, the air supply part of the thrust bearing was designed considering the bending stiffness of the bearing and the applied load. The rotating part of the thrust bearing was designed through finite element analysis considering the cutting forces during manufacturing as well as the static and dynamic characteristics under both the axial and con trifugal forces during high-speed rotation.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.21 no.8
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• pp.7-13
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• 2004

초정밀 공작기계의 기능은 초정밀 운동에 의해 대부분 지배된다. 이러한 운동을 생성하는 고정밀 베어링의 운동정밀도는 이미 나노미터 레벨에 도달하고 있으며, 이러한 운동정밀도를 나노미터 레벨의 정밀도로 측정하는 것(정밀나노계측)이 중요한 과제가 되고 있다. 예를 들어, 초정밀선반 등에 있어서, 공기베어링을 대표로 하는 높은 회전정밀도를 갖는 회전축(주축)이 사용되고 있으며, 따라서 이러한 고정밀 주축의 회전정밀도를 나노미터 레벨의 정밀도로 평가하는 기술은 매우 중요하다. (중략)

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1993.04b
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• pp.142-145
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• 1993

유정압베어링은 공기베어링과같은 유막의 평균화 효과를 얻을 수 있어 구성부품의 형상오차보다 우수한 회전정도를 기대 할 수 있으며 상대적으로 높은 강성, 부하용량 및 우수한 감쇠특성을 보유하고 있으면서도 비접촉에 의한 무보수, 반영구적 인 수명등의 장점이 있어 정밀도와 강성이 함께 요구되는 연삭기를 중심으로 공작기계 분야에 활발히 응용되고 있다. 본 연구에서는 고정밀도가 요구되는 연삭기용 유정압주축을 시작하고 정특성, 회전특성, 열특성등을 실험적으로 해석함으로서 실용화에 필요한 제변수들의 영향을 정량적으로 얻고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2002.10a
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• pp.57-60
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• 2002

The high precision spindle is essential fer mass and low cost production of aspherical glass lens. Especially, in the grinding process of micro glass lens the performance of the spindle determine the machined surface quality. For the aspheric micro glass lens grinding, we design and make a high precision spindle. We use air bearings for high speed and low motion errors of the spindle. And the driving mechanism is an air turbine to remove heat generation. In this study, we make basic performance requirements of the spindle through benchmarking. And we confirm the requirements by basic machining test. We test air consumption, static stiffness, run-out and vibration of the spindle.

• Tribology and Lubricants
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• v.6 no.2
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• pp.60-67
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• 1990

최근 전자 및 광학 분야에 있어서의 눈부신 발전은 다면경 가공기나 초정밀 연삭기와 같은 초정밀 가공기계의 개발과 실용화에 힘입은 바 크다. 이러한 초정밀 가공기의 성능을 좌우하는 핵심 요소로서 추축계를 들수 있으며, 비교적 소형 경량의 공박물을 가공하는 기계의 주축용 베어링으로는 오일 베어링을 대신하여 공기 베어링이 점차 널리 사용되고 있다. 이러한 가공기에 많이 사용되는 외부 가압 공기 베어링은 동압 공기 베어링과는 달리, 외부에서 가압된 압축공기에 의하여 공기막을 형성하므로, 시동과 정지시 마멸이 없고 저속에서도 비교적 높은 하중 지지력을 얻을 수 있으며, 오일 베어링과 비교하여서는 발열이 적고 윤활제의 유출에 의한 오염의 위험이 없다는 특성외에 공기막에 의한 평균화 효과에 의하여 고정도의 운전이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 점급기원의 가정하게 직접 수치해법을 사용하는 해석 프로그램을 작성하여, 무차원화된 설계 변수들에 대한 외부가압 공기베어링의 정$\cdot$동특성수들을 구하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.39-40
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• 2013

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2010.11a
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• pp.759-760
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• 2010

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.19 no.5
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• pp.1176-1181
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• 1995

Microdrilling is one of the most difficult operations because of the poor chip discharge and the weakness of tool. This study is concerned about the development of a microdrilling monitoring system that is useful for minimizing the tool breakage and enhancing the machinability in the air spindle based microdrilling. The system is composed of a drilling state detection unit and an adaptive step-feed control unit that controls the micro-stepping motor driven spindle axis. Drilling states such as overload, tood breakage are recognized by the change of the air spindle speed which is measured via the reflective photo sensor. Based on the monitoring results, the adaptive step-feed control algorithm adjusts the step increment to keep the decrease of spindle speed within a specified range. The results of evaluation tests have shown that the developed system is very effective to prevent the breakage of microdrill and improves the productivity in comparison with the conventional microdrilling.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.11 no.1
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• pp.123-128
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• 1994

A high speed spindle system for machine tools can be used to reduce the machining time, to improve the machining accuracy, to perform the machining of light metals and hard materials, and to unite the cutting and grinding processes. In this study, a high speed spindle system is developed by applying the oil-air lubrication method, angular contact ball bearings, injection nozzles with dual orifices, cooling jacket and so on. And an air cooling experiment for evaluating the performance of the spindle system is carried out. Especially, in ofder to establish the air cooling conditions related to the development of a high speed spindle system, the effects of cooling air pressure, oil supply rate, air supply rate and rotational spindle speed are studied and discussed on the bearing temperature rise and frictional torque. Also the effects of cooling air pressure, rotational spindle speed and spindle system structure is investigated on the bearing temperature distribution. The experiment on the test model reveals the usefulness of the air cooling method.