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Cutting simulation 을 이용한 End-milling cutter 의 모델링 및 제작에 관한 연구
김재현(J. H. Kim),박수정(S. J. Park),김종한(J. H. Kim),박정환(J. W. Park),고태조(T. J. Ko),김희술(H. S. Kim) 한국정밀공학회 2005 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2005 No.10월
This paper describes a design process of end-milling cutters: solid model of the designed cutter is constructed along with computation of cutter geometry, and the wheel geometry as well as wheel positioning data for fabricating end-mills with required cutter geometry is calculated. In the process, the main idea is to use the cutting simulation method by which the machined shape of an end-milling cutter is obtained via Boolean operation between a given grinding wheel and a cylindrical workpiece (raw stock). Major design parameters of a cutter such as rake angle, inner radius can be verified by interrogating the section profile of its solid model. We studied relations between various dimensional parameters and proposed an iterative approach to obtain the required geometry of a grinding wheel and the CL data for machining an end-milling cutter satisfying the design parameters. This research has been implemented on a commercial CAD system by use of the API function programming, and is currently used by a tool maker in Korea. It can eliminate producing a physical prototype during the design stage, and it can be used for virtual cutting test and analysis as well.
분할 경계층 모델을 이용한 리니어 모터 끝단 현상에 의한 힘의 파동 모델링에 관한 연구
김재현(J. H. Kim),정상원(S. W. Jung),권윤식(Y. S. Kwon),윤준영(J. Y. Yoon) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
Permanent Magnet Linear Synchronous Motor (PMLSM)는 반도체 생산 장비를 비롯한 다양한 제조 및 정밀 가공 시스템에 적용되고 있다. 리니어 모터의 고정자와 이동자에 존재하는 끝단에 의해 공극의 양 끝에서 자기장은 비주기적인 분포를 보이게 되며, 이는 곧 모터 힘의 파동을 만들어낸다. 이러한 힘의 파동에 의한 원치 않는 진동은 서보 시스템의 위치 제어 정확도를 낮추는 주범이 되므로 정밀 제어의 성능 향상을 위해서는 설계 단계에서부터 끝단 현상이 반드시 고려되어야만 한다. 맥스웰 방정식을 기반으로 하여 직접 자기장 해(Magnetic Field Solution)를 구하는 기존의 경계층 모델의 경우, 유한요소해석과 비교하여 해석시간이 짧다는 장점이 있지만, 푸리에 급수 전개를 이용한 풀이과정에서 모터의 기본 유닛이 양 끝으로 무한히 펼쳐져 있다는 가정으로 인해 끝단 현상을 제대로 반영하지 못한다. 끝단 현상을 반영하기 위해 기존의 경계층 모델을 수정하려는 다양한 시도가 있었지만, 전류에 의한 힘의 파동이 고려되지 않거나, 이동자 혹은 고정자중 한쪽에 의한 끝단 현상만 고려되는 등의 한계가 존재한다. 본 연구에서는 백아이언(Back-iron)이 위치한 경계층의 기본주기를 다르게 설정하고, 전류밀도에 대한 경계층을 모델에 포함하는 분할 경계층 모델(Segmented Layer Model)을 제시하였다. 이를 통해 이동자 및 고정자에 의한 끝단 현상을 모두 반영하면서도, 모터의 형상에서 기인하는 힘의 파동뿐만 아니라 전류를 가해 줌에 따라 추가적으로 발생하는 힘의 파동을 포함하는 모터 힘을 모델링 하였다. 유한요소해석과 비교하였을 때, 분할 경계층 모델은 99% 이상의 정확도를 유지하면서도 해석에 소요되는 시간을 약 40 배 이상 줄여준다는 것을 확인하였다.