The built-in spindle motor for high-speed machine tools is designed and developed by Corporate R&D Institute of DAEWOO Heavy Industries LTD. The heat analysis program for the built-in spindle motor is developed by using lumped method. For the purpose of verification of the program comparison analyses between experiments and calculations are performed on the three motors ; DHI prototype of built-in spindle motor built-in spindle motor sample A and sample B As results calculated temperature distributions are in good agreement with the test results within the average error of 10% Calculated results of all the built-in spindle motors show that maximum temperature rise at high speed remains in the operating condition without exceeding the permitted limit but they exceeded the permitted limit of temperature rise at low speed.
To increase the machine accuracy by improving the stiffness of spindle bearings, preload was applied to the spindle bearings. The methods of fixed position preload, convertible preload, constant pressure preload, and variable preload are used to apply the preload to the spindle bearing. The previous studies performed by the author of this study were variable preload methods using rubber pressure and centrifugal force based on mechanical systems. This study proposed a toggle joint mechanism that could be applied to variable preload method using centrifugal force and rubber pressure to increase the preload. Also, a finite element analysis was conducted to predict the deformation of the rubber and change of the preload. And the analysis results showed that the preload by the device using rubber pressure only was increased by the toggle joint mechanism using rubber pressure.
When many holes on a plane are machined simultaneously, the positional precision and machining efficiency are very important. Multi-spindle heads are typical order making products of which the number of shafts and hole positions vary depending on the size or form of the product. For the automatic design of multi-spindle heads, the design modules for power transmission systems for drive, idle, and spindle shafts were developed, and a design technique the determining the optimum position and number of idle shafts according to gear positions was developed. In addition, for the precise determination of the multi-spindle head, the design methods for the guide planes of columns, and feed mechanisms were devised. In addition, the design modules for accurate clamping and automatic transportation mechanisms were developed. Finally, in order to simplify and standardize the design process, the design analysis and simulation verification modules are integrated.
본 논문에서는 압축냉각공기, MQL 및 $MoS_2$ 나노유체 MQL 을 적용한 메소스케일 밀링의 가공 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 마이크로/메소 밀링 가공 실험 수행을 위하여 BLDC 스핀들과 DC 모터슬라이드를 장착한 데스크톱 크기의 3 자유도 메소 스케일 기계가공 시스템을 구현하였고, 가공 시편의 표면거칠기 측정 및 분석을 통해 가공성능 평가를 수행하였다. 실험을 통해 압축냉각공기, MQL 및 $MoS_2$ 나노유체 MQL 을 사용한 경우 건식가공에 비하여 표면거칠기가 향상되는 것을 발견하였으며 특히 $MoS_2$ 나노유체 MQL 과 압축냉각공기를 동시에 적용하였을 경우의 가공 표면거칠기가 가장 우수함을 확인하였다.
The spindle is the main component in machine tools. The static and dynamic stiffness of the spindle directly affect the machining productivity and surface integrity of the workpiece. The static and dynamic stiffness of the spindle depend on the shaft size, bearing arrangement, bearing span length, and so on. Therefore, the selection of shaft size and bearing span length are important to improve the spindle stiffness. This paper presents the determination of shaft size and bearing span length in spindle design step. In order to select the optimal bearing and built-in motor locations with constraint conditions, the extreme vertices design was applied. The results show that extreme vertices design is usable for spindle design with design constraints.
The spindle is the main component in machine tools. To develop high speed machine tools, a lot of studies have been carried out for high speed spindle. Bearing is very important part in spindle. The bearing clearance is influenced by shrink fit and thermal expansion during operation. The designer must take into account the reduction of shrink fits. The aims of this study are to grasp the shrink fits and behavior of a bearing which is a deeply connected with fatigue life of bearing and performance of spindle through FEM(Finite Element Method). This paper proposed optimum value of shrink fit considering deformation of spindle and stress of fitting area using design of experiments. Thus, the proposed formula can be used to obtain bearing internal clearance.
This paper deals with the micro turning property of setting angle using diamond tool. The bed of the system has used the granite which has the thermal and vibrational characteristics superior to the cast iron bed for the common machine tool. To minimize the inner and outer vibration of the fuming system, an air pad system was manufactured and tested. The aero-static spindle system which has the excellent rotation accuracy was designed and manufactured. As a result of the micro-cutting test on aluminum alloy, tool setting angel have effected on surface roughness. From the results, the micro-cutting conditions hope to provide the useful actual data using in industrial fields.
In general, the radial error motion of a machine tool spindle system is effected on the accuracy of the parts to be made. This paper presents in milling process an investigation into spindle rotational accuracy effects on surface roughness of processing parts. We experimented the effects on spindle rotational accuracy in milling process by cutting AL 7075 workpiece at various rotational speed. In order to analyze the effects of rotational accuracy on surface roughness, we proposed the method using iSIGHT's RBF Approximation. The proposed method can be used fur anticipating the surface roughness when some spindle rotational accuracy experiments could be done in milling process.
Recently the machine industry is rapidly advanced for improving productivity. Especially an effort decreased error factors of machine tool continuously is being studied. In this paper, we propose a method that decreased vibration in the high speed spindle. By appling 6-sigma technique(DMADOV), we can grasp the influence between the housing design and a rotation accuracy. For a correct conclusion, we measure an actual spindle and analysis by $ARMD^{(R)}$(rotation analysis program). inally we find out influenceable design factors and the improvement condition about 20.7%.
최근 회전기계에 대한 세계적인 기술추세를 볼 때 해를 거듭할수록 더욱 정밀해지고 고속화에 대한 요구가 한층 증대되고 있으며 이러한 측면에서 여러 분야에 우수한 장점을 지니고 있는 능동적 자기베어링의 회전축계 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 프랑스를 중심으로 한 미국, 일본 등이 이에 대한 연구를 활발하게 수행하여 고속 공작기계 스핀들을 비롯한 고진공 펌프 및 각종 터어빈, 압축기 등에 실용화시키는 단계에 있다. 그러나 국내 관련기술에 대한 연구는 연구소, 학계를 중심으로 실험실적인 기초연구로서 부분적으로 수행하는 단계에 있으며 관련분야 활용을 위한 본격적인 연구는 수행되지 못하고 있는 실정이고 이를 실용화시키기 위한 일환으로 능동적 자기 베어링의 회전 축계를 구성하고 있는 요소기술 중 하나인 전력 증폭기의 개발이 이뤄져야 할 필요성이 있는데 본 논문에서는 네트웍 기반 전력 증폭기 개발을 시도하였다. 전력 증폭기는 크게 리니어 앰프와 스위칭 앰프로 구분된다. 리니어 앰프의 경우 회로가 간단하고 노이즈가 비교적 작다는 장점이 있지만 전력손실 및 발열이 크기 때문에 에너지 측면에서 저 효율이라는 점과 따로 방열판을 부착해야 한다는 단점을 가지고 있고, 스위칭 앰프의 경우 전력손실이 작은 반면, 회로가 비교적 복잡하고 노이즈의 발생 가능성이 높다는 단점이 있다. 본 논문에선 위 두 가지 방식을 혼합한 혼합형 전력 증폭기로 설계하였다. 또한 기존에 전력증폭기의 경우 상위 주제어기로부터 제어량을 아날로그 신호로 통신하기 때문에 발생할 수 있는 EMI 노이즈신호에 대한 대책을 세워야 하는데 본 연구를 통해 개발된 전력증폭기는 따로 보조제어기(TMS320LF2406A)를 두어 상위 주제어기에 전력증폭기의 상태값을 궤환할 수 있도록 명령 신호체계를 전체 시스템의 샘플링 시간을 고려하여 비교적 전송 속도가 빠른 CAN(Controller Area Network)으로 구축하여 주제어기와 전력 증폭기간에 양방향 통신이 가능하도록 하였다. 이로써 전력증폭기의 상태정보를 알 수 있다. 따라서 본 논문에서는 칩 설계기술의 발전으로 가격대 성능비가 우수한 DSP(TMS320LF2406A)를 이용하여 과거의 아날로그 방식의 명령신호체계를 디지털 신호체계로 바꿈으로써 네트웍을 통해 전력증폭기의 상태진단 가능성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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