소형고속 초음파스핀들에 의한 미세 금형형상의 정밀절삭과 연삭가공

전문가 제언

○ 산업에의 초음파진동 장치 이용은 매우 다양하며, 손목시계용 극소형 볼트의 제조과정에서 볼트의 형상을 일정한 형상으로 바로 세우기, 크기별 분류, 또는 볼트 체결된 부분이 대기노출로 산화되어 풀기 어려울 때 볼트 제거하기, 건식윤활을 필요로 하는 기구 등에 사용하고, 가공인 경우는 극 미세 깊은 홀 또는 홈 등의 가공에 많이 이용하며, 소형초고속 초음파진동 스핀들사용 공작기계로는 지그 그라인더, 조각기(Engraving machine) 등이 있다.

○ 초음파진동 소형고속 스핀은 오래전부터 사용되어 왔으며, 이때의 스핀들 지지기구에 어떤 메커니즘을 사용하느냐에 따라 회전수의 차가 생기며 축의 굵기가 미세할 경우(지름이 수십 미크론)는 회전수는 수십만 회전을 필요로 한다. 따라서 축의 기계적 지지방식으로는 회전에 따른 마찰열을 견딜 수 없기 때문에 사용이 불가능하다. 따라서 초고속 회전용 스핀들 지지베어링은 자기베어링 혹은 에어 베어링을 사용한다.

○ 고속스핀들 축에 초음파진동을 부여해 연삭이나 절삭된 칩이 공구 날에 부착됨 없이 떨어져 나가 가공면의 거칠기 및 정밀도 향상에 도움을 줄뿐만이 아니라, 특히 연삭의 경우는 연삭 칩의 연삭숫돌 눈을 메워 구성인선(built-up edge)을 형성 이것이 가공에 관여해 가공치수의 불량과 표면을 거칠게 하는 경우가 발생하는 것을 초음파진동을 부여함으로서 이를 방지할 수 있다.

○ 초음파진동의 장점을 살린 초정밀 고속 초음파 스핀들을 개발 극 미세 홈이나 홀의 가공실험을 통하여 유효성을 입증한 결과보고가 있다. 그러나 구성인선의 완전한 제거나 극 미세 굵기(수 미크론)스핀들 축의 가공저항에 의한 휘어짐 방지 등은 아직도 문제점으로 남아 있다.

○ 학술논문으로는 한국과학기술정보원(KISTI)소장 박수성 외 1명의 주축의 열 변위를 고려한 고속스핀들의 베어링 위치선정과, 박기범 외 2명에 의한 초고속스핀들의 모델개선법 등이 한국 생산제조시스템 학회지에 게재되어 있다.

저자

Masahiko JIN and Hidenari KANAI

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

일반기계

연도

2012

권(호)

53(618)

잡지명

塑性と加工

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

616~620

분석자

정*갑

분석물

• 소형고속 초음파스핀들에 의한 미세 금형형상의 정밀절삭과 연삭가공.pdf [351,529 byte]

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