초록 ▼

1. 최종목표
현재 수십만 rpm의 초고속 에어스핀들 축은 전량 수입되고 있다. 이와 같은 초고속 회전축에는 회전축 자체가 고주파 유도모터의 회전자 역할을 수행하도록 유도전류를 흐르게 하기 위한 구리회로가 심겨져 있다. 본 과제의 목표는 회전속도 100,000rpm 이상의 초고속 에어스핀들에 사용하기 위한 유도전류회로가 심긴 회전자 일체형 회전축을 국산화 개발하는 것이다.
2. 개발내용 및 결과
유도전류 회로로 사용될 직경 약 2.5mm 직경의 구리선을 SUS 431 재질의 회전축에 접합하는 공정기술을 연구개발 하였

1. 최종목표
현재 수십만 rpm의 초고속 에어스핀들 축은 전량 수입되고 있다. 이와 같은 초고속 회전축에는 회전축 자체가 고주파 유도모터의 회전자 역할을 수행하도록 유도전류를 흐르게 하기 위한 구리회로가 심겨져 있다. 본 과제의 목표는 회전속도 100,000rpm 이상의 초고속 에어스핀들에 사용하기 위한 유도전류회로가 심긴 회전자 일체형 회전축을 국산화 개발하는 것이다.
2. 개발내용 및 결과
유도전류 회로로 사용될 직경 약 2.5mm 직경의 구리선을 SUS 431 재질의 회전축에 접합하는 공정기술을 연구개발 하였다. 접합방법은 확산용접(diffusion welding)을 적용하였으며, 확산용접을 위한 부품설계, 공정조건과 관련 치공구를 연구개발 하였다. 제작된 구리접합 회전축을 초고속 에어스핀들에 장착하고 10만 rpm에서 총 약 180시간 회전 내구시험을 실시 하였으며 그 결과 구리회로의 접합은 안전하게 유지됨을 확인하였다. 이를 통해 본 과제의 목표가 성공하였음을 확인하였다.
3. 사업성과
◦ 기술적 성과
10만 rpm 이상의 초고속용 회전자 일체형 에어스핀들 축의 제조기술을 연구개발 하였다. 초고속 회전체 기술은 국가간 기술이전을 꺼리는 첨단 기술로서 본 연구를 통하여 그 핵심기술인 회전자 일체형 스핀들 축이 개발되었다.이 연구를 통해 개발된 고온에서 초고속 회전의 원심력을 견디는 구리와 스텐강의 이종 금속 접합 기술은 에어스핀들 뿐 아니라 컴팩트한 초고속 유도전기 모터의 회전자에 적용될 수 있으며 기타 산업용 부품 제조에 사용될 수 있는 적용분야가 넓은 기술이다.
◦ 경제적 성과
현재 국내 시장규모 약 150억원 정도인 10만 rpm이상의 초고속 에어스핀들은 전량 수입되고 있다. 본 과제로 개발된 초고속 에어스핀들의 국산화 기술을 통하여 수입대체와 수출시장 개척이 기대된다. 그러나 경제적 성공을 위해서는 초고속 에어스핀들의 주 수요처인 국내 대기업의 국산화 성공 의지와 협력업체로서 중소기업을 육성하고자 하는 의지와 지원이 필요하다.
◦ 사회적 성과(일자리 창출 등)
초고속 에어스핀들의 세계시장은 영국의 ABL 사와 West Wind 사가 거의 독점하고 있다. 이와 같은 독과점된 세계시장에서 경쟁력을 갖춘 국산품이 제시되어 국내외 시장을 확대해 간다면 상당한 고용창출이 이루어 질 것으로 생각된다. 이와 같은 결실을 위해서는 초고속 에어스핀들의 국내 주 수요처인 대기업의 적극적인 국산화 의지와 국산품 매입의지가 우선적으로 필요하다.
4. 기술개발결과 활용계획
우선 특허출원을 통해 관련 기술을 홍보하여 초고속 에어스핀들의 국산화 능력을 알리고, 또한 관련기술의 타 산업분야에의 적용확대를 유도하고자 한다. 후속 연구로서 가격 경쟁력을 확보하기 위한 양산기술을 연구개발하고자 한다.
5. 기술개발자료의 보안관리
◦ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
수십만 rpm 급 초고속 스핀들 기술은 첨단 기술로서 영국 등 선진국만이 보유한 기술이다. 그 중 핵심기술이 구리회로 접합 회전축의 제조기술이므로, 본 과제를 통해 개발된 기술의 핵심이 완전히 공개 되는 것은 바람직하지 못하다.
◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원
등록 실적
특허출원완료
명칭 : 구리 회로가 접합된 회전축의 제조 방법 및 그를 이용해 제조된 회전축
출원번호 : 10-2012-0068207
출원일자 : 2012.06.25

목차 Contents

• 과제별 사업비사용실적보고서 ... 1
• 개발결과의견서 ... 5
• 최종보고 요약서 ... 7
• 최종보고서 작성순서 및 목차 ... 9
• 제 1 장 서론 ... 10
• 제 1-1 절 개발 대상 기술(제품)의 개요 ... 10
• 제 1-2 절 기술개발의 목표 및 내용 ... 10
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 11
• 제 2-1 절 회전축과 구리선의 재질 ... 11
• 제 2-2 절 스텐레스 스틸과 구리선 접합 공정 ... 13
• 제 2-3 절 확산용접을 위한 회전축 설계 및 황삭 가공 ... 14
• 제 2-4 절 클램프 설계 및 개발 ... 15
• 제 2-5 절 회전축 압입프레스 개발 ... 17
• 제 2-6 절 구리회로를 심은 회전축 제작 공정 ... 18
• 제 2-7 절 회전축의 발란싱 ... 21
• 제 2-8 절 회전축의 성능시험 ... 23
• 제 3 장 사업성과 ... 30
• 제 1 절 기술적 성과 ... 30
• 제 2 절 경제적 성과 ... 30
• 제 4 장 결론 ... 30