공작기계 주축 거동시 발열에 의한 온도분포 특성에 관한 연구

임영철,김종관 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2000 機械技術硏究 Vol.3 No.1

This paper has studied thermal characteristics of machine tool to develope high speed spindle and optimum design condidering the thermal deformation. Comparing the test data of temperature measurement and structural analysis data using FEM, we verifiedthe test validity and predicted thermal deformation, influence of spindle generation of heat, and established cooling system to prevent the thermal deformation. 1) The temperature rise of spindle system depends on increasing number of rotation and shows sudden doubling increment of number of rotation over 7,000rpm. 2) Oil jacket cooling can be effective cooling method below 8,000rpm but, over 8,000rpm, it shows the decrement of cooling effect. 3) Comparing FEM analysis results and revolution test results, we can confirmn approximate temperature change consequently, it is possible to simulate temperature rise and thermal distribution on the inside of spindle system. 4) We can confirm that simulated approach by FEM analysis can be effective method in thermal-appropriate design..

3차원 CAD/CAM 기반 쾌속 금형제작기술 개발

박근,안종호 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2007 機械技術硏究 Vol.10 No.2

본 연구에서는 시작금형의 신속한 제작을 위해 3차원 CAD/CAM 기반 초단납기 금형제작기술 및 쾌속조형 장비를 활용한 쾌속 금형제작 기술개발에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 연구결과를 바탕으로 3차원 CAD 정보를 제품 설계단계에서부터 시작품 및 시작금형 개발, 양산금형 제작 등의 일련의 과정에서 일관적으로 활용함으로써 데이터의 손실 및 제작납기를 획기적으로 절감할 수 있었다. The present work concerns rapid tooling technology based on three-dimensional CAD/CAM. Two types of tooling processes have been introduced: the quick delivery molding (QDM) process and the rapid tooling (RT) process using a rapid prototyping system. Both processes are based on three-dimensional CAD/CAM technology and realize a paperless manufacturing system with a high efficiency. The proposed approach has been applied to the product development for various electrical parts. and the final delivery has been reduced as compared with the traditional approach.

고속도강을 이용한 CFRP 복합재료의 드릴가공 특성

조규재,박종남,정용운 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2005 機械技術硏究 Vol.8 No.1

복합재료는 각 종 기계부품, 우주항공산업, 자동차의 내장재와 구조재, 건축구조물, 선박 재료, 스포츠용품 등 다방면에서 유용하게 사용되어지고 있다. 복합재료는 여러 가지의 대체 재료로서 타 산업에 비하여 활용의 가치가 높다. 그러나 기계가공분야에서는 가공의 어려움으로 인하여 활용도가 미흡한 상태이다. 따라서 본 논문에서는 CFRP를 수직형 머시닝센터에서 고속도강 드렬로 가공한 후 흘 가공 입 · 출구부에서 표면이 고르지 못함을 확인하였으며, 가공을 할수록 유동형의 긴 칩에서 분진형태로 변하는 칩의 형상 등을 관찰하였다. Composite materials are widely used in all kinds of machine parts, aerospace industries, internal and structural materials of cars, building structures, ship materials, sporting goods, and others. It is worth while to use the composite materials as various substitutions compared with others. But it is limited to use them in the field of the mechanical processing because of the difficulties in cutting. Thus it is proved that the surface roughness is in and out of the hole processing after cutting the CFRP with HSS drilling in the vertical machining center. And it is observed that the more it is processed, the more the fluid long chip is changed into the powdered chip.

활주형선의 고속어선 적용에 관한 연구

이귀주,이광일,이조원 朝鮮大學校 機械技術硏究所 1999 機械技術硏究 Vol.2 No.2

본 연구는 25노트급 활주형 어선의 기본선형을 도출하기 위해 수행되었다. 대상선형은 총톤수 10톤급으로 자료조사 결과로부터 길이 15m, 폭 3.5m, 깊이 1.32m로 정하였다. 총 5척의 선형에 대하여 저항 및 트림, 침하량 계측시험을 수행하였다. 15노트까지와 저속역에 대한 모형시험은 조선대학교 회류수조에서 수행되었고, 이로부터 3척의 선형에 대하여 서일본유체기술연구소 고속회류수조에서 고속역에 대한 모형시험을 수행하였다. 연구결과 볼록-오목 단면형 선형의 선수를 DeeP V 형으로 개선한 P-4선형이 저항 및 기타 성능 면에서 가장 우수한 결과가 나왔다. This study was carried out to get a basic hull form planning fishing boat. Some principal characteristics of the object hull form of G/T 10ton class are selected as length 15m, breadth 3.5m, depth 1.32m from a result of data research. For 5 models, resistance, trim and sinkage were tested. The model tests at low speed zone were performed in Chosun University, and at high speed zone were performed in CWC at WJFEL. From test results, P-4 which inverted-bell type modified to deep V type was the most excellent with respect to resistance and the other performance

NiTi-형상기억합금 차동식 액츄에이터의 동특성연구

정상화,김현욱,장우양,김경석,차경래,나윤철 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2001 機械技術硏究 Vol.4 No.2

최근 전 세계적으로 초소형 정밀 기계 기술에 관한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지면서 형상기억합금(Shape Memory Alloy : SMA)을 이용한 초소형 액츄에이터(Micro Actuator)에 관한 관심이 증대되고 있다. 형상기억합금을 액츄에이터에 응용하기 위해서는 동적 특성의 분석이 필수적이지만 지금까지의 연구에서는 형상기억합금의 물질 및 재료적 특성은 많이 보고되고 있으나 동적 특성에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 비저항(resistivity)이 큰 NiTi합금 와이어(wire)를 이용하여 나선형 스프링(helical spring)을 제작하여 디지털 힘 측정기(Digital force gauge)와 적외선 온도센서(Infrared themometer) 그리고 레이저 변위 센서(Laser displacement sensor)를 이용하여 이 NiTi 스프링의 힘의 크기와 반응속도, 온도와 변위를 측정하여 형상기억합금의 동적 특성을 분석하였다. 또한 형상기억합금을 이용하여 차동식 액츄에이터를 제작하여 그 동적 성능을 실험하였다. In the recent years, as the research and the development of micro and precision machinery become active, the interest of micro actuators using SMA(Shape Memory Alloy) has been increased. The dynamic characteristic analysis of SMA is necessary for actuator application and many common researches report the material characteristics of SMA sufficiently. However, the research on dynamic characteristics is very deficient. In this paper, the helical spring are fabricated with NiTi SMA wire of high resistivity. The force, response speed, temperature, and displacement are measured by digital force gauge, infrared thermometer, and laser displacement sensor so that the dynamic characteristics of this SMA is analyzed. Also, bidirectional actuator was fabricated and experimented for its performance.

Ti 鎔接材의 機械的 特性 및 疲勞크랙 進展擧動에 關한 硏究

최병기,장경천,정장만 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2001 機械技術硏究 Vol.4 No.2

Ti 용접재 시험편을 통하여 용접조건에 따른 기계적 성질 및 피로크랙 진전거동을 각각 비교·검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 동일한 용접조건에서 패스 수에 따라 4패스는 7패스와 비교하였을 경우 인장강도가 10%정도 높게 나타났고, 연신율은 30%종도 감소함을 알 수 있었다. 또한 실딩가스량이 많고, 용접 후 자연냉각 시간간격이 길수록 인장강도는 높게 나타났고, 연신율은 감소하였다. 충격 흡수에너지값은 4패스는 7패스에 비해 50%정도 감소하였으나, 실딩가스량이 많을수록 높게 나타났다. 또한 경도값은 패스 수가 적을수록 높게 나타났으며, 용접 후 자연냉각 시간간격에는 비슷하였으나 용접 후 자연냉각 시간간격이 적은 것은 조금 감소하였다. 초기크랙 진전속도는 Bond부, 용착부, HAZ, 온도영향부 순으로 느리게 나타났으나, 피로수명은 Bond부, HAZ부, 용착부, 온도영향부 순으로 높게 나타났다. The purpose of this thesis was to investigate the welding characteristics and the fatigue crack propagation behavior of titanium commonly using power station, aircraft and ship. The experimented material was TIG welded in order to look over the characteristics according to the notch position and compare with other materials. We compared and reviewed the fatigue crack propagation behavior of nonwelded base metal and welded specimens having different notch position to evaluate the fatigue crack propagation behavior by welding condition. The tensile strength and elongation of the 4 pass welded specimens was shown about 10% and 30% higher than those of the 7 pass welded specimens at the same welding conditions. Also, the more shield gas and the lower natural cooling time, the higher tensile strength but the lower elongation. The absorption energy of the 4 pass welded specimens, was decreased about 50% more than that of the 7 pass welded specimens, and the more shield gas, the higher impact absorption energy value. The higher hardness, the lower pass, but the natural cooling time almost had no relation to the hardness. The fatigue life was shown higher as following the order, boundary zone > HAZ > welding zone > base metal. Especially the fatigue life of boundary zone notched specimen was shown 700% higher than that of base metal.

AI/CFRP 혼성튜브의 적층각과 단면형상에 따른 축방향 압궤 특성

김선규,이길성,김성훈,차천석,김정호,양인영 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2004 機械技術硏究 Vol.7 No.1

알루미늄은 수송기계용 구조부재로 널리 쓰이고 있으며 복합재료가 이러한 수송기계용 구조부재로 쓰일 때 경량화와 많은 에너지 흡수 측면이 기대된다. 알루미늄 튜브는 CFRP(탄소 섬유 강화 복합재료)튜브에 비해 압궤하중은 낮지만 안정적인 소성변형에 의해 압궤되는 반면 CFRP 튜브는 알루미늄 튜브에 비해 압궤하중은 높지만 불안정한 취성파괴에 의해 압궤된다. 따라서 알루미늄과 CFRP의 조합은 안정적이며 뛰어난 에너지흡수를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 알루미늄 원형과 사각튜브의 외측을 CFRP로 감싸 Al/CFRP 혼성튜브를 제작하여 축방향 압궤특성에 관하여 연구하였다. 알루미늄 튜브와 CFRP 튜브의 압궤특성을 기초로 하여, Al/CFRP 흔성튜브의 이방성 재료인 CFRP의 적층각과 단면형상의 변화를 주었다. 실험결과, Al/CFRP 흔성튜브는 알루미늄 튜브의 좌굴을 계기로 하여 CFRP 튜브의 불안정한 취성파괴의 단점을 보완하였다. 경량화 측면에서 단위 질량당 흡수에너지는 원형튜브가 사각튜브에 비해 약 45~70% 이상 높았으며 CFRP 적충각이 90˚일 때 가장높았다. Aluminum materials have been widely used in various vehicle structures. If composite materials are applied to vehicle structures, it is expected that not only the weight of the vehicle is decreased but also it absorb large amounts of energy. Aluminum tubes are lower than CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) tubes in the collapse load but absorb energy by stable plastic deformation. On the other hand, CFRP tubes are higher than aluminum tubes in the collapse load but absorb energy by unstable brittle failure. The combination of aluminum and composite may result in stable deformation and excellent energy absorption efficiency. The compressive axial collapse tests were performed to investigate collapse characteristics of Al/CFRP compound tubes which are aluminum tubes wrapped with CFRP outside the aluminum circular and square tubes. Based on collapse characteristics of aluminum tubes and CFRP tubes respectively, the axial collapse tests were performed for Al/CFRP compound tubes which have different CFRP orientation angles and cross-sections. Test results showed that Al/CFRP compound tubes supplemented the unstable brittle failure of CFRP tubes due to ductile nature of inner aluminum tubes. In the light-weight aspect, Absorbed energy per unit mass of circular tubes was higher than square tubes'. Absorbed energy per unit mass showed highest when CFRP orientation angle was 90 degrees.

Auto Line에서 공작기계 열변형에 따른 위치오차 억제에 관한 연구

홍성오,조규재 朝鮮大學校 機械技術硏究所 1999 機械技術硏究 Vol.2 No.1

Development of high speed feed drive system has been a major issue for the past few decades in machine tool industries. The reduction of the tool change time as well as rapid travel time can enhance the productivity. However, the high speed feed drive system generates more heat in nature, which leads thermal expansion that has adverse effects on the accuracy of machined parts. The detail of the model proposed is described in the paper together with the experimental methodologies using a proposed compact measurement system to examine the validity of the proposed approach. The results showed the machining accuracy could be maintained to better than ±5㎛ while using this sensor.

PD 제어기를 이용한 회전시스템의 동특성에 관한 연구

김택현,김종태,김재경 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2005 機械技術硏究 Vol.8 No.1

기계 회전 시스템을 통하여 응답특성 및 제어효과에 대한 연구를 목적으로 하여 PD제어기를 사용하여 응답특성을 확인하였는데 제어기를 사용함은 얻고자하는 대상 플랜트의 출력 특성을 제어하는데 목적이 있다. 우선, 실험으로 들어가 시스템의 관성 (inertia), 스프링 강성(spring stiffness), 감쇠계수(damping coefficient) 등의 매개변수 값들을 측정하고, 하드웨어 게인 값을 정의한다. 다음으로 PD제어기의 설계를 하는데 우선 강체로 모델링된 시스템에서의 step 응답, ramp 응답, parabolic 응답과 sinusoidal 응답에서의 비례게인, 미분게인 값이 시스템에 미치는 영향을 통하여 제어특성과 효과를 알아보고, 2자유도(two degree of freedom) 기계 회전 시스템에 대하여 PD제어실험을 통하여 회전 시스템의 상승시간(rising time), 정착시간 (settling time) 등의 응답속도 개선, 그리고 오버슈트(overshoot), 언더슈트(undershoot) 등의 응답성능의 향상을 꾀한다. The mechanical rotation system is made up of belts, mass disks and gears. This precise piece of equipment is controlled electro-mechanically by the motor and operation program. The control strategy of the system can be changed by belts' stiffness and change of the mass and gear. This system can be modeled as a rigid body, and also finds broad application in such diverse fields as machine tools, the cruise control system in automobiles, and control in the attitude and gimbals of spacecraft. This system proves the necessity and effect of a closed loop control. The study of the mechanical rotation system excited by its base motion is not only able to predict the rotational performance, but obtain the fundamental data for vibration isolation. In this thesis, we studied the response abilities such as steady overshoot, undershoot and ect. and the response velocities such as rising time, settling time, and ect. in the mechanical rotation system. through PD control experiment..

인장하중을 받는 의사등방성 복합재 적층판의 피로손상

양광영,임경택,이동하,김택현,김인권 朝鮮大學校 機械技術硏究所 1999 機械技術硏究 Vol.2 No.1

The purpose of this work is to investigate fatigue damage of quasi-isotropic laminates under tensile loading in different directions. Low cycle fatigue tests of [O/-60/+60]s laminates and [+30/-30/90]s laminates were carried out. Materials systems used are AS4/Epoxy and AS4/PEEK. The fatigue damage of [+30/-30/90]s is very different from that of [O/-60/+60]s. The position of delamination generated at AS4/Epoxy and AS4/PEEK laminates were differentiated by the matrix difference that is, we suppose, the value of both G (critical energy release rate of mode-I) and G (critical energy release rate of mode-Ⅲ) difference. The experimental results are compared with the result obtained from the method of determining strain energy release rate components proposed by the authors.