Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.05a
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pp.922-925
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2000
Generally, the machining accuracy in ball end milling directly depends on the rotational accuracy affected by the spindle speeds. The effects of spindle speeds for rotational accuracy in the high speed regions are more dominant than those in the low speed regions. This paper will investigate effects that the Increased speed affects on the rotational error according to the increase of a rotational speed and machining characteristics of the high speed ball-end milling in various rotational speeds and on various materials by using the high speed air-bearing spindle.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.1749-1752
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2005
High speed machining has become the main issue of metal cutting. Due to increase of the rotational speed of the spindle, problems, such as the run-out errors, reduced stiffness, must be overcome to improve the machining accuracy. In order to solve the problems, it is important to determine the appropriate clamping unit and tooling system. This paper presents an investigation into an evaluation of contact interval which is the interface between spindle taper hole and tool holder shank of the spindle. Finite element analysis is performed by using a commercial code ANSYS according to variation of clamping forces and rotational speeds. This paper proposed fit tolerance in order to evaluate the effects of clamping force and rotational speed on the contact interval in the spindle interface. From the finite element results, it has been shown that the rotational speed rather than clamping force mostly influence on the variation of the contact interval.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.3
s.180
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pp.147-155
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2006
High speed machining has become the main issue of metal rutting. Due to increase of the rotational speed of the spindle, problems, such as the run-out errors, reduced stiffness, must be overcome to improve the machining accuracy. In order to solve the problems, it is important to determine the appropriate clamping unit and tooling system. This paper presents an investigation into an evolution of contact interval which is the interface between spindle taper hole and tool holder shank of the spindle. Finite element analysis is performed by using a commercial code ANSYS according to variation of clamping forces and rotational speeds. This paper proposed fit tolerance in order to evaluate the effects of clamping force and rotational speed on the contact interval in the spindle interface. From the finite element results, it has been shown that the rotational speed rather than clamping force mostly influence on the variation of the contact interval.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1999.10a
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pp.227-230
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1999
In this paper, the machining characteristics of high speed ball end milling affected by the rotational error of high speed spindle using air bearing are investigated. The error motions of a spindle have generally influenced on the surface roughness, the form accuracy, the tool life, etc. in end milling. Experiments are carried out over a wide range of rotational speeds(10,000-50,000rpm). The rotational errors of the spindle are measured by the gap sensor mounted on the spindle shaft at various cutting speeds. The relations between the surface roughness and the spindle error motion are presented. Results show that the rotational accuracy of the spindle directly affects the surface roughness of the machined surface.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.7
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pp.539-546
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2002
This paper presents a new direct seek control scheme that provides fast data access capability and robust performance for high-speed rotational optical disk drives (ODD). When a disk is rotating at a high speed to obtain fast data transfer in ODD, the magnitude and frequency of velocity disturbance caused by eccentric rotation of the disk increase in proportion to the rotational speed of the disk. Such disturbances make it almost impossible for the conventional seek control scheme to achieve stable and satisfactory seek performance. We analyze the problems that may arise when the conventional seek control scheme is applied to the high-speed rotational ODD and propose a new direct seek control scheme that will solve such problems. In the proposed scheme, a seek control system is designed such that its performance is guaranteed for a set of plants with parameter perturbations. The performance of the proposed seek control scheme is shown by experiments using a high-speed rotational ODD.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.6
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pp.671-679
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2012
This paper presents an estimation procedure for axial displacement in spindle equipped with angular contact ball bearings due to rotational speed. High-speed spindle-bearing system experiences axial displacement due to thermal expansion and rotational speed-dependent characteristics of angular contact ball bearings. This paper deals with the axial displacement caused by the rotational speed-dependent effects such as centrifugal force and gyroscopic moments. To this end, a bearing dynamic model is established that includes all the static and dynamic properties of angular contact ball bearing. An analytical formula to calculate the axial displacement based on contact angles between ball and races is derived to discuss the physics regarding the axial displacement in spindle. The proposed dynamic model is compared with a reference and a commercial program. Numerical examples are presented to show the effects of centrifugal force and gyroscopic moment on the axial displacement. The proposed model is also validated with an experimental result.
In this work, carbon nanotube and nano-size alumina particle are exploited as additive for lubrication experiment. We used pin-on-disk type tribometer to investigate the tribological characteristics of lubricants with respect to additives and rotational speed. We conducted more than 15 trials of tribotests for two hours for each specimen to obtain stable and accurate frictional force and to create measurable wear track on the substrate. We conducted tests at the boundary/mixed lubrication regime to evaluate the influence of additives on the tribological characteristics. We found that the friction coefficient decreased as the rotational speed increased and as additives were added. In particular, the reduction of friction by adding additives was more significant at low rotational speed than at high rotational speed. We speculate that the additives helped to separate and protect the two contacting surfaces at low speed, while the influence of additives was not significant at high speed since sufficiently thick lubricant film was formed. The wear of the substrate was also reduced by adding additives to the lubricant. However, in contrast to friction, the amount of wear at high rotational speed was less when alumina particles were added to the lubricant than the amount of wear at low speed. We speculate that the increased wear at low rotational speed is as a result of the intermittent abrasive wear caused by alumina particles with uneven shape, while the reduced wear at high speed is as a result of sufficient film thickness which prevented the abrasive wear.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.16
no.1
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pp.40-46
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2007
High speed machining has become the main issue of metal cutting. Due to increase of the rotational speed of the spindle, problems such as the run-out errors and reduced stiffness must be overcome to improve the machining accuracy. In order to solve the problems, it is important to determine the appropriate clamping unit and tooling system. This paper presents an investigation into an analysis of static stiffness in the main spindle interface. Finite element analysis is performed by using a commercial code ANSYS according to variation of cutting force, clamping force and rotational speed. From the finite element results, it is shown that the rotational speed and clamping force mostly influence on the variation of the static stiffness in the main spindle interface.
For evaluation of rotational accuracy performance of high speed machine tool spindle system, the characteristics of main spindle and tool motion behavior are presented by means of three point accuracy testing method. The results of experiments and analyses are as follows: (1) The high speed spindle rotational accuracy can be evaluated by the combination of the spindle and tool motion behavior. (2) The spindle motion behavior increases up to more that 4 times the tool motion behavior. (3) For the influence of oil viscosity on spindle and tool taper application, 32 cSt of oil viscosity showed the most satisfactory result for rotational accuracy. (4) In order to improve the rotational accuracy of high speed machine tool spindle system, it is needed to reduce the combination error. This can be achieved by improving the working accuracy and supplying the proper lubrication with contact area at the spindle and tool.
Friction torques, electrical contact resistances and bearing temperatures were measured on high speed angular contact ball beatings for the spindle of machine tools. The test bearings ran with oil-air lubrication at the thrust loads from 320 N to 1920 N and at the rotational speed of up to 12000 rpm. Electrical contact resistances between balls and races were measured to evaluate the formation of the lubricant film in the contact area. The test results with sufficient lubrication showed that the variations of friction torques were sensitive to the thrust loads and the rotational speeds, and that the friction torques were higher than those with insufficient lubrication. With insufficient lubrication and high thrust loads, the collapse of the lubricant film was detected even at a high rotational speed. It was concluded that these high speed beatings to run in condition of fluid lubrication should require monitoring not only the temperature increase of the bearing but also the lubricant film formation in contact areas resulting from the change in the applied load and the lubricant amount.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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