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문제 정의
- 그러나 최근에는 대외 경쟁력 강화를 위해서 납기 단축, 원가절감, 품질 개선 등에 대한 필요성이 강하게 대두되었고, 그 결과로 공작기계의 설계단계 에서 CAE 해석을 수행하는 사례들이 증가하고 있다. 따라서 본 원고에서는 공작기계의 CAE 해석에 대한 이해를 돕기 위해서 수평형 머시닝센터를 대상으로 저자가 수행했던 구조해석과 열해석 사례를 소개하는 데 초점을 두었다. 아울러 서 유의미한 공작기계의 CAE 해석 결과를 얻기 위해서는 무엇보다도 해석 대상인 공작기계에 대한 많은 이해가 필요하다는 점, 그 다음으로 물리적인 관점에서 타당성을 갖는 해석 모델의 구축과 해석 조건의 설정, 그리고 해석 결과에 대한 체계적인 분석이 필요하다는 점을 지적하고자 한다.
- 특히 공작기계 산업은 규격, 성능, 품질 등이 매우 다양하기 때문에 기술 축적에 많은 시간이 요구되는 기술집약적 산업이라는 점에서 공작기계 개발에 소요되는 비용절감과 기간 단축을 위해서 CAE 기술을 적극 활용하는 것이 매우 효과적이라는 인식이 널리 확산되고 있다.본 원고는 저자가 수평형 머시닝센터(horizontal machining center) 의 설계단계에서 수행했던 CAE 해석과 관련된 논문들4 °을 토대로 재구성한 것으로써 공작기계의 CAE 해석에 대한 이해를 돕는데 그 목적 을 두었다.
- 따라서 본 원고에서는 공작기계의 CAE 해석에 대한 이해를 돕기 위해서 수평형 머시닝센터를 대상으로 저자가 수행했던 구조해석과 열해석 사례를 소개하는 데 초점을 두었다. 아울러 서 유의미한 공작기계의 CAE 해석 결과를 얻기 위해서는 무엇보다도 해석 대상인 공작기계에 대한 많은 이해가 필요하다는 점, 그 다음으로 물리적인 관점에서 타당성을 갖는 해석 모델의 구축과 해석 조건의 설정, 그리고 해석 결과에 대한 체계적인 분석이 필요하다는 점을 지적하고자 한다.
가설 설정
- 수평형 머시닝센터의 열해석을 위해서 내장형 모터, 리니어 모터, 서보 모 터, 베어링, 볼스크류, LM 가이드 등과 관련된 열 발생률과 함께, 주축계의 냉각 자켓과 리니어 모터의 냉각파이프 는 물론 대기 접촉면에서의 대류열 전달에 의한 냉각효과를 고려하였다. 특히 대기 온도는 일정하고, 냉각 자켓과 냉각파이프로의 급유 온도는 대기 온도와 같다고 가정하 였다
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