• 한국정밀공학회지
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• 제19권9호
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• pp.66-73
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• 2002

Since cross-feed directional cutting force which is normal to machined surface directly influences the machined surface of the workpiece and total force loaded in cutter, it is necessary to estimate this force to control the roughness of the machined surface and total force in cutter. However, there have been difficulties in using the current existing in a stationary motor for cutting state prediction because of some unpredictable behavior of the current. Empirical approach was conducted to resolve the problem. As a result, we showed that the current and its unpredictable behavior are related to the infinitesimal rotation of the motor. Subsequently, the relationship between the current and the cutting force was identified with the error less than 50%. And, the estimation results of the two machine tools with different characteristics were compared to each other to confirm the validity of the presented estimation method and the characteristics of current of the stationary feed motor.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권7호
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• pp.927-935
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• 2019

연안 해역에서 소형 선박의 프로펠러 고장으로 인한 사고가 지속적으로 발생하고 있다. 특히, 해상부유물(폐그물 및 로프 등)에 의하여 선박 프로펠러가 감기는 사고가 빈번히 일어나고 있다. 선박 프로펠러 감김 사고는 동력 상실로 인한 선박의 운항 지연 및 표류로 인한 1차 사고와 프로펠러에 감긴 로프을 제거하기 위한 잠수 작업등으로 인한 2차 사고의 우려가 있다. 이러한 빈번한 프로펠러 감김 사고에도 불구하고 문제를 해결할만한 적절한 도구가 없어 선박을 육상으로 인양하여 수리하거나, 잠수부가 직접 선박 아래로 잠수하여 문제를 해결하고 있는 실정이다. 이에 따라, 최근 선박 프로펠러 감김 사고를 예방하기 위해 프로펠러 샤프트에 로프절단장치를 일부 소형선박에 장착하고 있으나 비교적 높은 설치비용 및 시간이 으로 인하여 원활하게 적용되어지지 않는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 기계톱 원리를 이용한 간단한 구조를 가진 수중절단기 기구 설계 및 제어기 개발을 수행하였다. 수중절단기의 톱날은 직선왕복동작을 위해 유성기어와 크랭크핀을 사용함으로써 긴 행정을 가질 수 있도록 하였다. 또한 수중절단기는 소형 선박에 비치되어있는 배터리를 이용하여 작동시킬 수 있도록 하였다. 또한, 비전문가인 사용자가 보다 편리하고 안전하게 사용할 수 있도록 역전류 방지 및 속도제어회로를 적용하여 편리성 및 안정성을 확보하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.91-111
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• 2024

전력구 터널은 송전선로 지중화 사업의 일환으로 대부분의 경우 쉴드 TBM을 활용하여 건설된다. TBM 챔버는 터널 내부 중 유일하게 암반과 흙을 마주하는 공간이며, 붕락과 부딪힘 사고 등 사고노출 빈도가 가장 높은 곳이다. 현재 챔버 외부에서 디스크커터 마모정도를 측정할 수 있는 방법이 부재하기 때문에 근로자의 수시점검이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 TBM 챔버 내부 안전사고를 예방하고, 챔버 오픈회수 절감을 통해 공사기간 단축의 효과를 기대하기 위하여 디스크커터 마모측정 기술 개념을 정립하고, 시작품을 제작하였다. 선행기술을 고찰하여 자기센서가 굴착환경에서 가장 적합하다고 판단하여, 자기센서, 무선통신 모듈, 전원공급, 외부 케이싱, 그리고 모니터링 시스템을 종합한 마모측정 센서 패키지를 개발하였다. 실제 굴착환경에서 시작품 성능검증을 수행하기 위해 3.6 m 토압식 쉴드 TBM을 활용한 실대형 굴진시험을 수행하였다. 실대형 굴진시험 결과 8개의 시작품 중 5개가 정상적으로 작동하였다. 최대 3,000 kN의 추력과 1.5 RPM의 회전속도 안에서 센서측정값이 무선통신을 통해 시스템에 원활하게 표출되는지 확인하였고, 센서 케이싱이 파손되지 않아 내구성을 확보하는 것으로 분석되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1997년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.862-867
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• 1997

A 5-axis NC milling technology is presented on ruled surface. Problems in 5-axis NC machining are such as tool interference,tool collision and change of tool attitude,etc. The change of tool attitude causes rotation of cutter and variation of feedrate to overcut part surface. This poor control of tool attitude is the primary problem in multi-axis NC milling. This paper observes ruled surface for control of tool attitude. Ruled surface is composed of directrix and ruling, line of constant magnitude. Directrix corresponds to points on part surface and Ruling cutting tool. Trajectory of tool movement corresponds to ruled surface.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.116-122
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• 2008

In order to establish automation or optimization of the machining process, predictions of the forces in machining are often needed. A new model fur farces in milling with the experimental model based on the specific cutting pressure and the Oxley's predictive machining theory has been developed and is presented in this paper. The specific cutting pressure is calculated according to the definition of the 3 dimensional cutting forces suggested by Oxley and some preliminary milling experiments. Using the model, the average cutting forces and force variation against cutter rotation in milling can be predicted. Milling experimental tests are conducted to verify the model and the predictive results agree well with the experimental results.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권5호
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• pp.167-174
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• 2005

High-speed machining is one of the most effective technologies to improve productivity Because of the high speed and high feed rate, high-speed machining can give great advantages for the machining of dies and molds. This paper describes on the analysis and evaluation of cutting force in high-speed machining. Cutter rotation directions, slope directions, spindle revolution and depth of cut are control factors for cutting force. The effect of the control factors on cutting force is investigated for the high speed machining of STD11.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.129-139
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• 2018

개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 해석방법 중 하나이다. 본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 지반을 생성하고 지반에 TBM 형상을 관입시킴으로써 굴진을 모사하고자 하였다. 해석에 사용된 TBM은 7.73m 직경의 토압식 쉴드 TBM을 사용하였으며 해석을 통해 굴진 성능을 예측할 수 있는 수치해석 모델을 검토하고자 하였다. 대상 모델의 스포크 개수는 8개이며, 커터헤드의 개구율은 약 21.31%이다. 또한, 커터헤드에는 52개 디스크 커터와 167개 커터비트가 굴착 도구로 장착되어 있으며, 커터헤드는 게이지 커터가 장착된 커터헤드 외주면이 굴곡진 세미돔 타입이다. 해석을 통해 커터헤드와 각각의 절삭 도구에 작용하는 반력과 저항 토크를 검토할 수 있었다. 또한 커터헤드 중심에서부터 거리에 따른 비교를 통해 커터헤드의 절삭 도구 위치별로 발생하는 반력과 토크를 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.233-252
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• 2021

본논문은 쉴드 TBM 챔버(Chamber) 내 배토처리 효율성 향상을 위한 연구이다. 현재 국내에서는 TBM 공법을 이용한 시공사례가 증가하는 추세이다. TBM 공법 사용의 증가에 따른 디스크 커터(Disc Cutter), 커터 비트(Cutter bit) 및 세그먼트와 같은 TBM 공법의 연구 또한 증가하는 추세를 보인다. 하지만 챔버와 챔버 내 교반 성능에 대한 연구는 미비한 실정이다. 원활한 배토처리와 굴착토의 거동을 개선하기 위하여 챔버 내 효과적인 믹싱 바 배치에 따른 교반 효율 변화에 대한 연구를 수행하였다. 축소모형 실험은 식별의 용이성을 위하여 색이 다른 플라스틱 소재를 사용하여 지반을 조성하였다. 또한 믹싱 바 배치를 상이하게 하여 4가지 Case로 분류하였으며, 입도분포를 단입도와 다입도로 분류하여 총 8가지의 Case로 실험을 진행하였다. 모든 Case의 커터헤드의 회전속도는 5 RPM으로 동일하며, 실험시간 또한 동일한 조건인 1분 30초로 진행하였다. 교반 효율을 확인하기 위하여 각 Case별 상부, 중부(좌 or 우), 하부 위치의 시료를 채취하여 분석하였다. 축소모형실험 결과 실제 사용되는 Case 1과 Case 1-1보다 새로운 배치방법인 Case 4와 Case 4-1의 교반 효율이 증가하는 양상을 보인다. 그에 따라 챔버 내 믹싱 바 배치를 변경하여 교반 효율을 증가시킬 수 있을 것으로 보이며, 교반 효율증가에 따라 공기 절약에 효과적일 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 국내 쉴드 TBM 공법 활용에 있어 큰 지표로써 작용할 것으로 보인다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.69-77
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• 2001

This paper describes a method of calculating the feedrate for the constant cutting speed at a CL-point in 5-axis machining. Unlike 3-axis machining, 5-axis machining has the flexibility of the tool motions due to two rotation axes. But the feedrate at joint space differs from the feedrate at a tool tip(the CL-point) of the 3D Euclidean space for the tool motions. The proposed algorithm adjusts the feedrate based on 5-axis NC data, the kinematics of a machine, and the tool length. The following calculations is processed for each NC block to generate the new feedrate; 1) calculating the moving distance at the CL-point, 2) calculating the moving time by the given feedrate, 3) calculating the feedrate of each axis, 4) getting the new feedrate. The proposed algorithm was applied to a 5-axis machine which had a tilting spindle and a rotary table. Totally, the result of the algorithm reduced the machining time and smoothed the cutting-load by the constant cutting speed at the CL-point.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.599-602
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• 2002

A novel rapid prototyping (RP) process, an automated transfer type variable lamination manufacturing process (Automated VLM-ST) has been developed. In Automated VLM-ST, a vacuum chuck and linear moving system transfer the plate type material with two pilot holes to the rotation stage. A four-axis synchronized hotwire cutter cuts the material twice to generate Automated Unit Shape Layer (AUSL) with the desired width, side slopes, length, and two reference shapes in accordance with CAD data. Each AUSL is stacked on the stacking plate with two pilot pins using the pilot holes in AUSL and the pilot pins. Subsequently, adhesive is supplied to the top surface of the stacked AUSL by a bonding roller and pressure is simultaneously applied to the bottom surface of the stacked AUSL. Finally, three-dimensional shapes are rapidly fabricated. This paper describes the procedure for generating the cutting path data (AUSL data) f3r automated VLM-ST. The method for the generation of the Automated Unit Shape Layer (AUSL) in Automated VLM-ST was practically applied and fabricated for a various shapes.