고속 스핀들의 동적거동과 밸런싱 해석

구자함; 권순구; 김종순

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자료유형: 학술저널

저자정보: 구자함 (부산대학교) 권순구 (부산대학교) 김종순 (부산대학교)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제18권 제1호

발행연도: 2017.1

수록면: 238 - 244 (7page)

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공작기계 응용에 있어서 고속 및 고효율 가공의 추세는 스핀들의 고속화를 지속적으로 요구하고 있다. 내장형 모터를 장착한 스핀들은 가공시스템의 구조를 단순하게 한다. 하지만 로터에는 불평형 질량에 의해 진동이 발생하며, 이를 제거하기 위한 밸런싱 작업은 필수적이다. 이 논문에서는 내장형 모터를 장착한 고속 스핀들의 동적거동을 해석하였다. 불평형 질량, 베어링 강성, 회전 속도의 변화에 따른 휘돌림 궤적을 해석하였고, 이를 저감시키는 방법을 모색하였다. 또한 Timoshenko 빔 요소를 적용하여 스핀들-베어링 시스템을 모델링하고, 영향 계수법을 적용하여 밸런싱 과정을 시뮬레이션 하였다. 스핀들의 경우, 불평형 하중이 작용할 때, 베어링 지지점에서 가장 작은 휘돌림 궤적이 나타났으며, 양단에서 가장 큰 휘돌림 궤적을 나타내었다. 스핀들의 회전속도가 증가함에 따라 스핀들 선단에서의 휘돌림 궤적도 증가하였다. 베어링의 강성이 커짐에 따라 휘돌림 궤적 또한 증가하였다. 밸런싱 전, 후의 휘돌림 궤적 반경은 최대 73%까지 감소함을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 CNC 자동선반의 스핀들 고속화에 중요한 정보를 제공하고 있다.

#FETM #Influence coefficient method #Balancing of rotating mass #Spindle #Unbalanced mass #Whirl orbit

참고문헌 (10)

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[학술지(정기간행물)] - Houbolt, J. C. / 1950 / A Recurrence Matrix Solution for the Dynamic Response of Elastic Aircraft / Journal of the Aeronautical Sciences 17 (9) : 540 ~ 550

[학술지(정기간행물)] - R. Subbiah / 1988 / Transient Dynamic Analysis of Rotors Using the Combined Methodologies of Finite Elements and Transfer Matrix / Journal of Applied Mechanics 55 (2) : 448 ~

[학술지(정기간행물)] - A.Selva Kumar / 1986 / A new transfer matrix method for response analysis of large dynamic systems / Computers & Structures 23 (4) : 545 ~ 552

[학술지(정기간행물)] - 최명수 / 2002 / 유한요소-전달강성계수법을 이용한 골조 구조물의 과도응답해석 / 한국소음진동공학회논문집 12 (9) : 3 ~ 684

[학위논문] - Yuzhong Cao / 2006 / Modeling of High-Speed Machine Tool Spindle Systems / Ph. D. / The University of British Columbia

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