[논문]각 접촉 볼베어링 스핀들의 회전정밀도 분석

황주호; 김정환; 심종엽

doi:10.7735/ksmte.2013.22.4.735

각 접촉 볼베어링 스핀들의 회전정밀도 분석
Rotating Accuracy Analysis for Spindle with Angular Contact Ball Bearings 원문보기

한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, v.22 no.4, 2013년, pp.735 - 739

황주호 (Dep. of Ulta precision Machines and Systems) , 김정환 (Dept. of Nano Fusion Technolohy, Pusan National Univ. graduate school, Miryang Campus) , 심종엽 (Dep. of Ulta precision Machines and Systems)

Abstract ▼ AI-Helper

The error motion of a machine tool spindle directly affects the surface errors of machined parts. Spindle motion errors such as three translational motions and two rotational motions are undesirable. These are usually due to the imperfectness of bearings, stiffness of spindle, assembly errors, and external force or unbalance of rotors. The error motions of the spindle need to be reduced for achieving the desired performance. Therefore, the level of error motion needs to be estimated during the design and assembly process of the spindle. In this study, an estimation method for five degree-of-freedom (5 DOF) error motions for a spindle with an angular contact ball bearing is suggested. To estimate the error motions of the spindle, the waviness of the inner-race of bearings and an external force model were used as input data. The estimation model considers the geometric relationship and force equilibrium of the five DOFs. To calculate the error motions of the spindle, not only the imperfections of the shaft and bearings but also driving elements such as belt pulley and direct driving motor systems are considered.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 스핀들의 회전정밀도 시뮬레이션을 위해 개발된 전달함수 법을 소개하고 이를 각 접촉 볼베어링 스핀들에 적용한 방법에 대하여 기술하였다. 제안된 방법이 각 접촉 볼베어링을 이용한 스핀들의 회전정밀도의 크기뿐만 아니라 주파수 예측에도 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

성능/효과

7 주기 성분의 값에 의하여 나타나는 주파수 성분에 의하여 주로 나타나는 것을 알수 있다. 이상의 실험적 검증으로부터 제안된 방법이 각 접촉 볼베어링을 이용한 스핀들의 회전정밀도의 크기뿐만 아니라 주파수 예측에도 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.
본 논문에서는 스핀들의 회전정밀도 시뮬레이션을 위해 개발된 전달함수 법을 소개하고 이를 각 접촉 볼베어링 스핀들에 적용한 방법에 대하여 기술하였다. 제안된 방법이 각 접촉 볼베어링을 이용한 스핀들의 회전정밀도의 크기뿐만 아니라 주파수 예측에도 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

후속연구

이론적 모델과 실험적 검증을 비교 분석한 결과 향후 각접촉 볼베어링뿐만 아니라 유정압, 공기정압베어링의 회전정밀도 예측에도 적용할 계획이며, 동력전달요소에 의한 가진 모델과 샤프트의 진동 특성 해석결과를 비회전동기오차 예측에 활용하여 회전정밀도의 예측 정확도와 고속영역에서의 정밀도 예측에도 활용할 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	회전정밀도는 무엇에 의해 달라지게 되는가?	이러한 회전정밀도는 샤프트의 베어링 접촉부의 형상오차, 베어링의 결함, 동력전달 요소 등의 외력의 변화에 따라 달라지게 된다. 설계자는 제작 단계에서, 베어링 모델번호, 공차, 구동기구의 영향 등을 경험에 의하여 선정하고 있으나 구성하고 있는 요소들에 대한 해석을 전체적으로 이해하고 해석하여야 하는 어려움이 있고 기존의 연구는 정밀기계의 주축을 회전체의 관점에서 진동 안정성이나 강성해석 등을 연구하는 선행연구가 대부분이어서[1-4], 가공정밀도에 직접적인 영향을 주는 회전정밀도의 예측에 관한 연구는 거의 찾아볼 수 없다.
	공간주파수에 대한 전달함수의 특징은 무엇에 따라 달라지는가?	전달함수는 베어링의 방식에 따라 달라지게 되는데 구름 베어링의 모델 번호 뿐만 아니라 유체베어링의 특성에 따라 그 특징이 다르게 나타나게 된다.
	내장형 모터와 함께 일반적으로 많이 사용되는 벨트/풀리란 무엇인가?	내장형 모터와 함께 일반적으로 많이 사용되는 벨트/풀리는 회전 스핀들에 손쉽게 장착하여 동력을 전달할 수 있는 방법의 하나로서, 회전동력원과 피동축을 분리할 수 있다는 장점이 있어 널리 이용되고 있다.

참고문헌 (8)

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