[논문]연삭 휠 형상 복합가공시스템의 구조 안전성에 관한 연구

이원석; 안범상; 김진현; 이종찬; 우봉근; 이영식

doi:10.14775/ksmpe.2016.15.2.084

[국내논문] 연삭 휠 형상 복합가공시스템의 구조 안전성에 관한 연구
A Study on Structural Safety of Integrated Machine for Grinding Wheel Forming 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.15 no.2, 2016년, pp.84 - 88

이원석 (금오공과대학교 기계설계공학과) , 안범상 (금오공과대학교 기계설계공학과) , 김진현 (금오공과대학교 기계설계공학과) , 이종찬 (금오공과대학교 기계설계공학과) , 우봉근 ((주)대성하이텍) , 이영식 ((주)대성하이텍)

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated the structural safety of a heavy-duty integrated machine for grinding wheel forming. Structural analysis was performed to evaluate the structural safety of the base. The base was designed by dividing the single base and detachable base. The analysis conditions were applied to the own weight and the load of component parts. From the structural analysis results, although the stress of the detachable base was decreased, the amount of deformation was increased. If the deformation of the detachable base decreases, it is expected to be safer than the single base.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 연삭 휠 형상 복합가공시스템의 베이스를 싱글 베이스, 조립형 베이스로 각각 설계하고 구조해석을 통해 구조 안전성을 비교 분석하고자 한다.
본 연구에서는 연삭 휠 형상 복합가공시스템 구조물 중 베이스의 구조 안전성을 평가하기 위해 싱글 베이스와 조립형 베이스로 나누어 설계 및 구조해석을 진행하였다.

제안 방법

싱글 베이스를 구조해석하기 위해 구조 단순화를 진행하였으며, 경계조건을 적용하여 자중에 의한 응력, 변형 및 고유진동수 해석을 진행하였다.
베이스의 크기가 2400×2080×750mm로 싱글 베이스로 제작의 어려움과 많은 가공비용, 이동 및 조립의 어려움으로 전면 베이스와 후면 베이스로 나누어 설계하였다. 조립형 베이스의 구조해석을 통해 싱글 베이스와 구조 안전성을 비교 분석하였다.
본 연구는 연삭 휠 형상 복합가공시스템의 베이스 제작에 앞서 대형 주물품에 대한 구조 안전성 평가를 연구하기 위해 싱글 베이스와 조립형베이스로 나누어 구조해석을 진행하였으며, 아래와 같은 결론을 도출하였다.
2. 싱글 베이스의 크기로 인해 제작비용, 이동,조립 등의 어려움으로 인해 전면 베이스와후면 베이스로 설계하여 구조해석을 진행하였다. 구조해석 결과, 응력은 8.

대상 데이터

베이스의 재질은 주조성과 기계적 성질을 고려하여 GC300으로 선정하였다. Table 1에서는 GC300의 기계적 성질을 나타내었다.

데이터처리

3D 모델링은 AUTODESK INVENTOR를 활용하였으며, 구조해석은 ANSYS Workbench를 활용하였다. Fig.
싱글 베이스에 경계조건과 구속 조건을 적용하여 구조해석을 수행하였으며, Fig. 5, Table 2와 같이 변형과 응력에 대한 결과를 얻었다.

성능/효과

본 구조물의 항복강도 310MPa을 고려할 때 최대 응력에 대한 안전율은 27.2로 안전한 구조임을 알 수 있다.
연삭 휠 형상 복합가공시스템의 구동부는 턴-테이블과 스핀들로 구성되어 있으며, 구동 범위는 턴-테이블이 1000rpm, 스핀들이 2500rpm으로, 본 구조물은 공진에 대해 안전하다고 판단된다.
4. 고유진동수 해석 결과, 싱글 베이스와 조립형 베이스 모두 주 구동영역 밖의 고유진동수 결과를 나타내어 구조물은 공진에 대해안전하다 판단된다.
1. 3D 모델링된 싱글 베이스에 자중과 컬럼 및 주요 구성 유닛의 하중을 부여하여 구조해석결과, 응력이 11.39MPa으로 안전율 27.2로 안전한 구조라 판단된다.

후속연구

3. 조립형 베이스의 변형량 최소화를 위해 컬럼이조립되는 부분에 추가적인 내부 리브 설계 변경이 필요할 것으로 판단된다.
5. 조립형 베이스는 싱글 베이스 대비 구조 안전성 향상 되어 연삭 휠 형상 복합가공시스템의 베이스로 제작이 가능할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	연삭 휠 형상 공정은 어떤 공정인가?	재래식 연삭 휠의 경우 피삭재의 형상에 따라다양한 형상을 가지도록 형상(Forming) 공정을 거치게 된다. 연삭 휠 형상 공정은 소결된 연삭 휠을 사용자의 요구에 맞게 형상을 가공하는 공정이다.
	연삭 휠 형상 복합가공시스템은 어떻게 구성되는가?	연삭 휠 형상 공정에 쓰이는 장비인 연삭 휠 형상 복합가공시스템은 베이스, 컬럼 구조물과 턴-테이블, 스핀들 등 요소부품으로 구성되어 있다.다양한 요소부품, 연삭 휠의 크기로 인해 중대형장비가 필요하다.
	장비 및 시설에 필요한 요소부품이 고정밀을 요구함에 따라 어떻게 제작되고 있는가?	최근 자동차, 조선, 우주항공, 공작기계를 비롯한 다양한 산업의 발달과 동시에 장비 및 시설에필요한 요소부품이 고정밀을 요구하고 있다. 이러한 고정밀 부품의 경우 대부분 연삭가공을 통해제작된다.

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