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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국생산기술연구원 Korea Institute of Industrial Technology |
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연구책임자 | 최복성 |
참여연구자 | 심종엽 , 이동헌 , 이경진 , 이택원 , 배철기 , 유재명 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2020-11 |
과제시작연도 | 2019 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO202200006080 |
과제고유번호 | 1415164247 |
사업명 | 기계산업핵심기술개발사업(R&D) |
DB 구축일자 | 2022-08-06 |
키워드 | 스핀들.로터리 테이블.직선운동가이드.볼 스크류.공작기계.Spindle.Rotary table.Linear motion guide.Ball screw.Machine tool. |
최종목표
1. 고속/고정밀 스핀들 유니트 및 1축/2축 정밀 NC 로터리테이블 유니트의 정밀도/내구성 및 4축/5축 머시닝 센터 탑재 성능 실증
가. IT부품 태핑센터용 직결형 스핀들 정밀도/내구성 실증
나. 정밀금형용 빌트인 모터 타입 스핀들 정밀도/내구성 실증
다. 정밀부품 가공용 ATC형 공기베어링 스핀들 정밀도/내구성 실증
라. 백래쉬 최소화 메카니즘 적용 1축 NC 로터리테이블 정밀도/내구성 실증
마. 정밀 웜기어 구동 2축 NC 로터리테이블 정밀도/내구성 실증
사. 핵심운동 유니트(스
최종목표
1. 고속/고정밀 스핀들 유니트 및 1축/2축 정밀 NC 로터리테이블 유니트의 정밀도/내구성 및 4축/5축 머시닝 센터 탑재 성능 실증
가. IT부품 태핑센터용 직결형 스핀들 정밀도/내구성 실증
나. 정밀금형용 빌트인 모터 타입 스핀들 정밀도/내구성 실증
다. 정밀부품 가공용 ATC형 공기베어링 스핀들 정밀도/내구성 실증
라. 백래쉬 최소화 메카니즘 적용 1축 NC 로터리테이블 정밀도/내구성 실증
마. 정밀 웜기어 구동 2축 NC 로터리테이블 정밀도/내구성 실증
사. 핵심운동 유니트(스핀들, 로터리테이블) 성능 4축/5축 머시닝 센터 실증
2. 고온/진공용 SUS LM 가이드 및 볼 스크류 정밀도/내구성능 검증 및 실증
가. 특수한 환경에서 사용할 수 있게 SUS 소재 엔드플레이트, 탑플레이트, 사이드 플레이트, 엔드씰, 블록, 레일 등의 정밀도 및 내구성 실증
나. 개발된 고온/진공용 SUS LM 가이드를 수요기업 제품에 적용하여 실증 시험 및 사업화
다. 볼의 구름운동을 통하여 미송이동이 가능한 볼 스크류의 내구성 실증
라. 소량의 윤활로 이송이 가능하며, 윤활이 간단한 구조의 볼 스크류 실증
마. 개발된 볼 스크류를 수요기업 제품에 적용하여 실증시험 및 사업화
개발내용 및 결과
1-1. 직결형 스핀들
- 양산 준비를 위한 부품 제작 및 조립, 검사 과정의 지그장치 및 프로세스 정립
- 고속밸런싱 기술 적용 후 스핀들 성능 실증
1-2. 정밀 금형용 빌트인모터타입 스핀들
- 이면구속방식의 툴홀더시스템 품질향상을 위한 맞춤형 게이지 개발
- 고속밸런싱 기법을 적용한 진동감소
- 열변형 최소화를 위한 냉각시스템 개선
- 스핀들 정밀도/내구성 실증, 고객사 제품 제공/성능실증
1-3. 정밀 부품 가공용 ATC형 공기베어링 스핀들
- 가공/조립 정도 향상을 통한 공기베어링스핀들의 강성 강화
- 고속밸런싱 기법을 적용한 공기베어링 스핀들 회전정밀도 향상
- 이면구속방식의 툴홀더 적용을 통한 고정밀 고강성 확보
- 스핀들 정밀도/내구성 실증, 고객사 제품 제공/성능실증
2-1. 1축, 2축 NC 로터리 테이블
- 제로 백래시 구성 메커니즘 적용 1축 로터리 테이블 및 정밀 웜기어 2축 로터리 테이블을 개발하여 한계성 테스트를 통한 정밀도 및 내구성 검증
3-1. 고온용 SUS LM 가이드
- 고온용 SUS LM 가이드 최적화 설계기술 개발
- 레일 및 블록 금형 개선 및 품질 향상
- 고주파 열처리 기술 개선 및 품질 향상
- 수요기업 적용을 통해 해당제품에 대한 성능 실증
3-2. 볼 스크류 개발
- 스크류 축 제조기술 및 공정 확립
- 스크류 너트 제조기술 보완 및 최적화
- 스크류 제작을 위한 설비 개선 및 공정 회적화
- 수요기업 적용 시험을 통한 성능 실증
기술개발 배경
1. 2019년 일본의 수출 규제에 따른 고성능 공작기계용 스핀들의 국산화 시급하며, 대부분 고정밀 스핀들은 일본이나 유럽 등으로부터 수입에 의존하고 있음. 스마트폰 및 디스플레이 장치의 발달에 따라 관련 산업의 정밀가공을 위한 공작기계 및 스핀들의 필요성이 증가함
2. 제로 백래시 및 정밀구동 2축 로터리 테이블은 국산품이 전무하여 국산화 목표 및 일본 제품의 높은 점유율을 대체할 것으로 전망
3. 국내 관련 기술은 조립 산업을 기반으로 성장하여 기술의 해외의존도가 높고 다른 산업기반 기술 분야에 비해 기술 기반이 낙후되어 있어 기술개발을 통한 기술경쟁력 제고가 필요함, 개발제품은 국내 제조업체가 없어 전량 수입에 의존하며, 전 세계적으로 일본산(THK, IKO, NSK) 제품이 대부분을 점유(국내의 경우 90% 이상을 일본산 제품이 점유)
핵심개발 기술의 의의
1-1. 직결형 스핀들 국산화 성공
- 일본 F社 공작기계 호환이 가능한 BT30시리즈 직결형 스핀들 국산화를 통한 수입대체효과 기대
1-2. 정밀금형용 빌트인모터 타입 스핀들 개발
- 이면구속방식의 HSK-E40형 고정밀 스핀들 개발 후 시제품 제작 및 실증테스트 완료
1-3. 정밀부품가공용 ATC형 공기베어링 스핀들 개발
- 국내 최초로 툴홀더형 에어메어링 스핀들을 개발 후 사업화하여 양산을 대비하여 실증용 시제품 제작 및 실증테스트 완료
2-1. 국산 1축, 2축 NC 로터리 테이블 실증
- 제로 백래시를 이용한 로터리 테이블 신규 개발
- 별도의 백래시 조정 없이 고 정밀도 및 내구성 확보
- 일본 및 유럽산 제품을 대체할 수 있는 국산화 제품 개발
- 세계시장에서 가격 경쟁력, 신뢰성 보증을 통한 경쟁력 확보
3-1. 국내 제조업체가 없어 수요처에서 전량 수입에 의존하고 있는 필수 부품으로 수입으로 인한 납기 지연, 제품원가 상승, 기술적 문제발생 시 즉시 대응곤란 등의 문제를 해결할 수 있는 국산화 제품 구매에 수요 만족
3-2. 일본 외투기업인 국내 S사의 경우 고품질의 SUS LM Guide와 Ball Screw 기술을 가지고 있지 않기 때문에 일본으로부터 기술을 이전받아 생산하고 있는 실정이고, 본 과제를 통해 국산화 제품 개발 및 실증을 통해 자체 기술 개발력을 확보
적용 분야
1-1. 직결형 스핀들: 스마트폰 메탈 케이스 가공
1-2. 빌트인 모터 타입 스핀들: 정밀 금형 등 정밀가공분야
1-3. 공기베어링 스핀들: 초정밀 가공, 경면가공, 미세 정밀가공
2-1. 소형 탭핑 센터에 탑재 가능한 로터리 테이블
2-2. 정밀 분할 각도를 이용한 정밀 가공 분야 적용
2-3. 소재 및 반도체 등 정밀 이송에 필요한 분야 적용
2-4. 자동차 부품 소재의 가공 및 대량 생산에 적합
3-1. 반도체 장비, OLED 장비, Packing 로봇, 환경에 영향을 받는 설비 등에 기술의 응용 및 확장성 확보 가능
3-2. 신뢰성 확보로 의료기기, 지능형 로봇, 전기전자 부품 및 반도체 생산장비 등의 시장까지 진출 가능
(출처 : 초록 7p)
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