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초음파 가공이 가능한 지능형 4 축 제어 터닝센터 개발에 관한 기초연구
이영식(Y. S. Lee),남재찬(J. C. Nam),다나까 히로유끼(H. Tanaka),최용선(Y. S. Choe) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
터닝센터는 NC 선반을 기본 베이스로 로테이팅 회전공구가 부착된 드럼형 터렛을 장착하여 한번의 척킹으로 기본적인 선삭은 물론 밀링/드릴링도 가능한 공작기계를 말한다. 최근 오스테나이트계 스테인레스강, 인코넬, 스텔라이트, 티타늄합금 등의 취성/난삭소재가 주로 쓰이는 부품이 그린뉴딜을 위한 가스터빈, 전기자동차, 항공산업부품 등의 다양한 시장으로 발전하고 있어 전통적인 절삭공법으로는 생산성의 한계를 극복할 수 없는 실정이다. 이를 위해 취성소재 등 난삭재가공에 더욱 효과가 높은 초음파 가공 기술을 적용하여 보다 생산성이 높은 터닝센터의 개발이 필요하다. 개발하고자 하는 초음파 터닝센터는 작업자 기준 좌측에 8"급 척이 장착되고 슬런트(Slant)형 베드를 갖는 수평형 선반으로 X/Z 기본 2 축에 Y 축을 부가하여 3 개의 직선축과 주축의 회전을 제어하는 C 축이 추가되어 총 4 축 동시제어가 가능한 장비이다. 그리고 작업자 앞쪽에 장착되는 드럼형 터렛에는 앵귤러 방향(Z 방향), 스트레이트 방향(X 방향) 2 개의 초음파 로테이팅 툴홀더가 장착되어 선삭뿐만 아니라 초음파 밀링/드릴링이 가능한 복합터닝센터로 개발하고자 한다. 또한 주축은 예측 유지/보수와 모니터링 기능을 가진 AI-IoT 기반 지능형 주축이며 메인주축 반대편에 제 2 서브주축의 ZB 축이 설치되어 동기제어에 의해 회전중에 공작물 이동이 가능하도록 하여 배면가공에 의한 하나의 장비 내에서 초음파 로테이팅 가공을 포함한 복합공정이 완성가공되는 지능형 4 축 동시 제어 터닝센터이다. 본 연구에서는 초음파 터닝센터의 Lay-out 설계와 함께 내진동/고강성의 주요 구조물과 터렛의 기본설계를 진행하였다.
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