Thermally induced errors have been significant factors affecting the machine tool accuracy. In this paper, the spindle thermal error has been focused, where the 5 degree of freedom thermal error components are considered. An effective measurement system has been devised for the 5 DOF thermal errors, consisting of gap sensors and thermocouples around the micro-computer interfaced environment. Several thermal error modeling techniques are also implemented for the thermal error prediction: multiple linear regression, neural network and system identification methods, etc. The performance of the thermal error modeling techniques is evaluated and compared, giving the system identification method as the optimum model having the least deviation. The developed system for the thermal error measurement and modeling was practically applied to a CNC machining center, and the spindle thermal errors were effectively compensated around the micro computer-machine tool interfaced networks. The machine tool accuracy was improved about 4-5 times typically.
Recently the machine industry is rapidly advanced for improving productivity. Especially an effort decreased error factors of machine tool continuously is being studied. In this paper, we propose a method that decreased vibration in the high speed spindle. By appling 6-sigma technique(DMADOV), we can grasp the influence between the housing design and a rotation accuracy. For a correct conclusion, we measure an actual spindle and analysis by $ARMD^{(R)}$(rotation analysis program). inally we find out influenceable design factors and the improvement condition about 20.7%.
본 연구에서는 공작기계 생산 현장에서 직접적으로 이용될 수 있는 측정시스 템의 개발을 목표로 이제까지 이론적으로 제안된 스핀들 정밀도 측정방법을 종합 분석 하여 디지틀 측정의 기본이론을 정립하고 이를 기반으로 마이크로 컴퓨터를 이용한 측정시스템을 실계 제작하였다.또한 실험을 통하여 본 연구에서 제안된 측정 시스 템의 성능을 기존의 애널로그 측정방법과 비교 검토함으로써 본 방법의 우수성 및 제한점을 실증적으로 입증하고자 하였다.
In this paper, a simulation based estimation method of energy consumption of the spindle and feed drives for the NC machine tool during the cutting process is proposed. To predict energy consumption of the feed drive system, position, velocity, acceleration and jerk of the table are analyzed based on NC data and then the power and energy are calculated considering friction force and mass of the stages. Energy consumption of the spindle is estimated based on models from acceleration motion of rotating parts, friction torque and power loss of motors. Moreover, simulation models of cutting power and energy for the material removal along the NC tool paths are proposed.
In this study, advanced computational technique for mechatronic analysis has been developed for the efficient design and test of typical machine tool models. Flexible multi-body dynamic (FMBD) analysis method combined with motion controller including control logics is used to simulate typical operation conditions. The present FMBD machine tool model is composed of flexible column structure, rigid body spindle, vertical motion guide (arm) and screw elements. Driving motor clement with rotating degree-of-freedom is interconnected and governed by the designed Matlab Simulink control logic, and then the position of the spindle is feedback into the control logic. It is practically shown from the results that the investigation of designed machine tools with controller can be effectively conducted and verified.
공작기계의 주축은 황삭 가공에서 부터 정삭가공에 이르는 다양한 작업들이 가능해야 하고, 정속운동 또는 회전 위치결정의 기능을 수행해야 되므로 주축설계에 고려해야 할 변수들이 많다. 주축이동식자동선반은 고정식자동선반에 비해 샤프트가 가늘고 긴 핀 들을 작업할 때 좋은 선반이다. 고정식 자동선반에 비해 외경가공의 밀도가 매우 높다. 주축 이송형 선반은 주로 소형 제품을 정밀가공 할 경우에 사용되므로 가공 정밀도가 높아야 한다. 최대 외경 가공 한계 치수는 Ø32, 내경가공 한계 치수는 Ø6까지 가공이 가능하게 제작되어야 한다. 본 연구에서는 주축이동식 자동선반에 사용되는 SCM440 소재의 정 동적특성을 이동식 선반에 적용하여 분석하였다. 주축의 정,동적 특성에 영향을 미치는 인자들을 고려하여 고속화 및 고정밀도를 갖는 최적설계기술이 확보하기 위하여 수치해석을 이용하여 분석하였다.
The depletion of resources and waste disposal caused by the continuous development of industry have emphasized the need to reduce consumption and production, recycle and reuse, and the importance of remanufacturing has increased in recent years. The spindle part of the aging planner miller, which is currently being remanufactured, is one of the factors that has the greatest impact on the performance of the machine tool. When designing the spindle part of the spindle shaft, there are considerations such as the configuration size bearing performance of the main shaft, but the diameter of the main shaft, the dangerous speed bearing, and the arrangement that affect the machining accuracy should be basically considered. As such, various studies have been conducted on the design of machine tool spindle spindles, but research on the reverse engineering of existing aging machine tool spindle spindles is poor. Reverse engineering is designing in the direction of improving performance by extracting specifications from already finished products, and first scanning the reverse engineered object through a 3D scanner, 3D modeling is performed based on the collected data, and then the process of deriving improvement plans by reverberating to improve performance by identifying wear and damage conditions is followed. Therefore, in this study, the purpose of this study is to provide data on reverse engineering by deriving improvement plans through optimal design for the bearing position of the aging planar Miller spindle spindle using central composite programming.
One of the most important element technologies for achieving high-precision in machine tool spindle systems is preload technology for the bearing of spindle systems. Fixed position preload, constant pressure preload, conversion preload and variable preload methods have been applied for the spindle systems. In this study, a new variable preload method using centrifugal force and rubber pressure is used for reducing installation costs through simplifying its structure. The main objective of the work is the verification of the operability in a preload device using the rubber pressure by the finite element analysis. It is shown that the variable preload device proposed in this study is applicable to high speed machine tool spindles.
Recently, the motor-integrated spindle spindle systems have been used to simplify the machine tool structure, to improve the motion flexibility of machine tool, and to perform the high-speed machining. In this study, a static and dynamic analysis system for motor-integrated high-speed spindle systems is developed based on Timoshenko theory, finite element method and windows programming techniques. Since the system has various analysis modules related to static deformation analysis, modal analysis, frequency response analysis, unbalance response analysis and so on, it is useful in performing systematically the design and evaluation processes of motor-integrated high-speed spindle systems under windows GUI encironment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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