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문제 정의
- 본 연구에서는 내장형 모터 구동 방식의 주축계와 리니어 모터 구동 방식의 이송계를 채용한 (주)화천기공의 초고속 수평형 머시닝센터에 대한 열 특성을 해석 및 평가하였다. 초고속 수평형 머시닝센터의 설계 목표는 주축계의 주축 직 경과 회전수가 45mm와 50, 000rpm, X축과 Y축 이송계의 이송 속도와 가속도가 120m/min과 1.
- 본 연구에서는 내장형 모터 구동 방식의 주축계와 리니어 모터 구동 방식의 이송계를 채용한 초고속 수평형 머시닝센터의 열 특성을 해석 및 평가하였다. 그리고 본 연구를 수행하는 과정에서 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다.
가설 설정
- 서보 모터와 볼 스크류에 의해서 구동되 는 이송계의 정속 운전 시에는 서보 모터의 구동 토크를 정격 토크의 30% 이하로 유지하는 것이 일반적이다。). 따라 서 본 연구에서는 Z축 서보 모터의 구동 토크를 정격 토크의 30%로 가정하고, 그 경우에 대해서 서보 모터, 볼스크 류의 너트, 지지 베어링 등과 같은 열원들에서의 열 발생률을 산정하였다.
- 초고속 수평형 머시닝센터의 열 특성 해석을 위해서 내장형 모터, 리니어 모터, 서보 모터, 베어링, 볼 스크류, LM 가이드 등과 관련된 열 발생률과 함께, 주축계의 냉각 자켓 과 리니어 모터의 냉각 파이프는 물론 대기 접촉면에서의 대류 열전달에 의한 냉각 효과를 고려하였다. 특히 대기 온도는 일정하고, 냉각 자켓과 냉각 파이프로의 급유 온도는 대기 온도와 같다고 가정하였다. 그리고 운전 조건은 주축 회전수, X축/Y축 이송 속도, Z축 이송 속도가 각각 ①10, 000rpm, 24m/min, 8m/min, ② 20, 000rpm, 48m/min, 16m/min, ③ 30, 000rpm, 72m/min, 24m/min, ④ 40, 000 rpm, 96m/min, 32m/min, ⑤ 50, 000rpm, 120m/min, 40m/min인 경우로 나누어서 해석하였다.
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