KR100306124B1 - 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법 - Google Patents
복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100306124B1 KR100306124B1 KR1019990007886A KR19990007886A KR100306124B1 KR 100306124 B1 KR100306124 B1 KR 100306124B1 KR 1019990007886 A KR1019990007886 A KR 1019990007886A KR 19990007886 A KR19990007886 A KR 19990007886A KR 100306124 B1 KR100306124 B1 KR 100306124B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- composite
- prepreg
- spindle
- sleeve
- composite material
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 200
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract 7
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 claims abstract 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 15
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
- B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
- B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Turning (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
본 발명은 동적 및 열적 특성이 취약한 복합재료 주축의 강철 슬리브 부분을 동적, 열적 및 진동감쇠 성능이 우수한 복합재료 슬리브로 대체하여 복합재료 주축의 동적 및 열적 특성을 향상시킬 수 있는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 복합재료 주축부(512)를 형성하는 주축부용 프리프레그(512a)는 다수의 섬유소가 설계사양에 따라 여러 각도로 적층되어 있고 상부의 양 모서리가 절단되어 있으며, 복합재료 주축부의 양단부위의 둘레에 위치하여 보강제의 역할을 하는 복합재료 슬리브(522)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(522a)는 주축부용 프리프레그와 뚜께는 동일하지만 다른 각도로 섬유소가 적층되어 있고 주축부용 프리프레그의 양 모서리의 절단부위에 정확하게 삽입되어 있으며, 주축부용 프리프레그와 슬리브용 프리프레그를 맨드럴로 감아 중공형 주축을 형성한 후 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 경화시켜 경화시에 생성되는 잉여수지로 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브를 견고하게 결합하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법에 관한 것이며, 특히, 복합재료로 제조된 중공형 주축의 양단부위에 복합재료로 제조된 슬리브가 결합되도록 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법에 관한 것이다.
복합재료 주축은 기존의 강철 주축에 비하여 비강성(E/ρ)이 높고 진동감쇠 성능이 우수하기 때문에 고정밀도의 고속회전이 가능하며, 복합재료 적층각도에 따라 열팽창 계수를 변화시킬 수 있기 때문에 고속회전시의 열팽창에 의한 문제점을해결할 수 있다.
이런 특성을 갖는 복합재료 주축부의 제조방법이 도 1a 내지 도 1c에 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에 보이듯이, 복합재료 주축부(101)를 제조하기 위해서는, 먼저, 복합재료 프리프레그(103)를 맨드럴(102)로 감고 성형한 후에 맨드럴(102)을 제거함으로써 중공형의 복합재료 주축부(101)가 형성된다. 그러나, 이와 같이 제조된 복합재료 주축부(101)는 반경방향의 강성이 낮아서 베어링을 직접 장착할 수 없다는 단점이 있다.
그래서, 종래에는 대한민국 공개특허공보 제98-034695호에 기술된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축을 사용하였다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 대한민국 공개특허공보 제98-034695호에 기술된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축은 중공형의 복합재료 주축부(201)와, 이런 복합재료 주축부(201)의 양단부에 삽입되는 강철 슬리브(202)로 구성된다. 여기에서, 강철 슬리브(202)는 복합재료 주축부(201)의 내측면에 삽입될 수 있도록 형성되지만, 복합재료 주축부(201)의 외면 및 내측면을 동시에 감싸듯이 삽입될 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고, 복합재료 주축부(201)와 강철 슬리브(202)의 결합부위에는 결합력을 향상시키도록 접착제(203)가 도포되어 있다. 그리고, 베어링(300)은 이렇게 결합된 강철 슬리브(202)의 상부에 배치되어 사용된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 복합재료 주축은 중공형의 복합재료 주축부(401)와, 이런 복합재료 주축부(401)의 양단부의 둘레에 삽입되는 강철 슬리브(402)로 구성된다. 이 때, 복합재료 주축부(401)와 강철 슬리브(402)의 결합부위에는 결합력을 향상시키도록 접착제(403)가 도포되어 있다. 그리고, 베어링(300)은 이렇게 결합된 강철 슬리브(402)의 상부에 배치되어 사용된다.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 종래의 복합재료 주축은 강철 슬리브로 인하여 복합재료 주축의 회전관성이 증가하고 고유진동수가 낮아져서 회전 정밀도 및 회전 속도에 제한을 받게 된다. 또한, 강철 슬리브와 복합재료 주축부의 접착에 사용되는 접착제가 일반적으로 사용온도에 한계가 있기 때문에 주축의 고속회전시 발생하는 열에 의하여 접착 물성이 저하된다는 단점이 있다.
또한, 종래의 복합재료 주축은 복합재료 주축부과 강철 슬리브의 축정렬을 위한 지그가 요구될 뿐만 아니라, 잔류하는 접착제 등을 제거하는 후가공처리를 수행하여야 함으로 비생산적이다.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동적 및 열적 특성이 취약한 복합재료 주축의 강철 슬리브 부분을 동적, 열적 및 진동감쇠 성능이 우수한 복합재료 슬리브로 대체하고, 세라믹 코팅으로 복합재료 표면 특성을 강화시켜 복합재료 주축의 동적 및 열적 특성을 향상시킬 수 있는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 복합재료를 이용한 주축부의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이고,
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축에 베어링이 장착된 상태를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 사시도이고,
도 5a 내지 도 9a는 도 4에 도시된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축에 사용되는 복합재료 프리프레그를 도시한 도면이고,
도 5b 내지 도 9b는 도 5a 내지 도 9a에 각각 도시된 복합재료 프리프레그를 사용하여 제조한 공작기계용 주축에 베어링이 장착된 상태를 도시한 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 사시도이고,
도 11a 및 도 12a는 도 10에 도시된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축에 사용되는 복합재료 프리프레그를 도시한 도면이고,
도 11b 및 도 12b는 도 11a 및 도 12a에 각각 도시된 복합재료 프리프레그를 사용하여 제조한 공작기계용 주축에 베어링이 장착된 상태를 도시한 단면도이고,
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 사시도이며,
도 14는 도 13에 도시된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축에 베어링이 장착된 상태를 도시한 단면도.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
500 ∼ 505, 600 ∼ 602, 700 : 공작기계용 주축
510 ∼ 515, 610 ∼ 612, 710 : 복합재료 주축부
511a ∼ 515a, 611a, 612a : 주축부용 프리프레그
520 ∼ 525, 620 ∼ 622 : 복합재료 슬리브
521a ∼ 525a, 621a, 622a : 슬리브용 프리프레그
720 : 세라믹 코팅층
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복합재료로 제조된 중공형의 복합재료 주축부와, 베어링의 장착에 따른 상기 복합재료 주축부의 양단부를 보강하는 복합재료로 제조된 복합재료 슬리브로 구성되며, 상기 복합재료 슬리브는 경화시에 생성되는 잉여수지에 의해 복합재료 주축부에 견고하게 결합된다.
그리고, 상기 복합재료 슬리브의 외경과 상기 복합재료 주축부의 외경이 동일하게 형성되거나, 상기 복합재료 슬리브의 내경이 상기 복합재료 주축부의 외경과 동일하게 형성되어 있다.
또한, 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브의 접합부분의 응력집중을 감소시킬 수 있도록, 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브의 접합면이 각각 경사지게 형성되거나, 상기 복합재료 슬리브의 한 쪽의 단부가 테이퍼지게 형성되어 있다.
또한, 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브의 접합강도를 증가시킬 수 있도록, 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브의 접합면이 각각 계단식으로 형성되어 있다. 또한, 상기 복합재료 슬리브의 표면에는 세라믹층이 코팅되어 있다.
또한, 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축은 복합재료로 제조된 중공형의 복합재료 주축부와, 상기 복합재료 주축부의 양단부를 보강할 수 있도록 코팅된 세라믹층으로 구성되어 있다.
아래에서, 본 발명에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
<제1실시예>
도면에서, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 사시도이고, 도 5a 내지 도 9a는 도 4에 도시된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축에 사용되는 복합재료 프리프레그를 도시한 도면이며, 도 5b 내지 도 9b는 도 5a 내지 도 9a에 각각 도시된 복합재료 프리프레그를 사용하여 제조한 공작기계용 주축에 베어링이 장착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4에 보이듯이, 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축(500)은 중공형의 복합재료 주축부(510)와, 이런 복합재료 주축부(510)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(520)로 구성된다. 이 때, 복합재료 슬리브(520)는 복합재료 주축부(510)와 동일면상에 위치한다.
이렇게 구성된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축(500)의 구성관계에 대해 도면들을 참조하여 상세히 설명하겠다.
먼저, 도 5a 및 도 5b에 보이듯이, 공작기계용 주축(501)은 복합재료 주축부(511)를 형성하는 주축부용 프리프레그(511a)와, 복합재료 주축부(511)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(521)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(521a)에 의해 형성된다. 여기에서, 주축부용 프리프레그(511a)는 상부의 양 모서리부위에 사각형 형상이 제거된 직사각형 형상이며, 슬리브용 프리프레그(521a)는 주축부용 프리프레그(511a)의 양 모서리에 정확하게 안착될 수 있는 크기인 직사각형으로 형성되어 있다. 그리고, 상기의 주축부용 프리프레그(511a) 및 슬리브용 프리프레그(521a)는 다수의 섬유소가 설계사양에 따라 여러 각도로 적층된 것이 사용된다.
그리고, 슬리브용 프리프레그(521a)는 주축부용 프리프레그(511a)와는 다른 각도로 섬유소가 적층된 것이 사용된다. 즉, 복합재료 주축부(511)의 양단부를 보강하거나 주축의 용도에 따라 일방향 탄소 및 유리섬유 복합재료와 직물탄소 및 유리섬유 복합재료 등으로 제작될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 구성되고 배치된 주축부용 프리프레그(511a)와 슬리브용 프리프레그(521a)는 도 1b에 도시된 바와 같이 맨드럴을 이용하여 감음으로써 그 형상이 형성된다. 그리고, 주축부용 프리프레그(511a)와 슬리브용 프리프레그(521a)에 의해 형성되는 복합재료 주축부(511)와 복합재료 슬리브(521)는 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 제조된다.
또한, 복합재료 주축부(511)와 복합재료 슬리브(521)는 제조상의 편의를 위하여 동시에 경화시켜 제조하거나, 정밀한 공작기계용 주축(501)의 제조를 위하여 경화 및 후가공이 끝난 복합재료 주축부(511)의 위에 복합재료 슬리브(512)를 적층 및 경화시켜 제조할 수 있다. 이 때, 복합재료 주축부(511) 및 복합재료 슬리브(512)는 경화시에 생성되는 잉여수지에 의해 견고하게 결합된다. 이런 과정을 통해, 도 5b에 도시된 공작기계용 주축(501)이 형성된다.
그리고, 복합재료 주축부(511)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(521)의 둘레에는 베어링(300)이 배치된다. 이 때, 복합재료 슬리브(521)의 표면에는 표면특성 강화를 위하여 세라믹 코팅층(도시생략)이 도포될 수도 있다. 이런 세라믹 코팅층은 세라믹분말과 금속분말 및 수지를 혼합한 혼합물을 복합재료 슬리브(521)의 표면에 도포한 후에 경화시킴으로써 형성된다.
또한, 도 6a 및 도 6b에 보이듯이, 공작기계용 주축(502)은 복합재료 주축부(512)를 형성하는 주축부용 프리프레그(512a)와, 복합재료 주축부(512)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(522)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(522a)에 의해 형성된다. 여기에서, 주축부용 프리프레그(512a)는 한 쪽의 면이 정사다리꼴 형상을 갖는 반정사다리꼴 형상이 양 모서리부위에서 제거된 직사각형 형상이며, 슬리브용 프리프레그(522a)는 주축부용 프리프레그(512a)의 양 모서리에 정확하게 안착될 수 있는 크기인 반역사다리꼴로 형성되어 있다.
이렇게 주축부용 프리프레그(512a)와 슬리브용 프리프레그(522a)가 서로 밀착하는 면을 경사지게 하는 것은 접합부위에서 발생하는 응력집중을 줄이기 위해서다.
이렇게 구성 및 배치된 주축부용 프리프레그(512a) 및 슬리브용 프리프레그(522a)에 의해 형성된 공작기계용 주축(502)은, 앞서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 제조되고, 또한 구성되어 있다.
또한, 도 7a 및 도 7b에 보이듯이, 공작기계용 주축(503)은 복합재료 주축부(513)를 형성하는 주축부용 프리프레그(513a)와, 복합재료 주축부(513)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(523)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(523a)에 의해 형성된다. 여기에서, 주축부용 프리프레그(513a)는 한 쪽의 면이 역사다리꼴 형상을 갖는 반역사다리꼴 형상이 양 모서리부위에서 제거된 직사각형 형상이며, 슬리브용 프리프레그(523a)는 주축부용 프리프레그(513a)의 양 모서리에 정확하게 안착될 수 있는 크기인 반정사다리꼴로 형성되어 있다.
이렇게 주축부용 프리프레그(513a)와 슬리브용 프리프레그(523a)가 서로 밀착하는 면을 경사지게 하는 것은 접합부위에서 발생하는 응력집중을 줄이기 위해서다.
이렇게 구성 및 배치된 주축부용 프리프레그(513a) 및 슬리브용 프리프레그(523a)에 의해 형성된 공작기계용 주축(503)은, 앞서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 제조되고, 또한 구성되어 있다.
또한, 도 8a 및 도 8b에 보이듯이, 공작기계용 주축(504)은 복합재료 주축부(514)를 형성하는 주축부용 프리프레그(514a)와, 복합재료 주축부(514)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(524)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(524a)에 의해 형성된다. 여기에서, 주축부용 프리프레그(514a)는 한 쪽의 면이 전반적으로 정사다리꼴 형상을 갖는 반정사다리꼴 형상이 양 모서리부위에서 제거된 직사각형 형상이며, 슬리브용 프리프레그(524a)는 주축부용 프리프레그(514a)의 양 모서리에 정확하게 안착될 수 있는 크기인 반역사다리꼴로 형성되어 있다. 이 때, 주축부용 프리프레그(514a)와 슬리브용 프리프레그(524a)의 접합면은 각각 계단식으로 형성되어 있어, 서로 맞물릴 수 있도록 형성되어 있다. 즉, 슬리브용 프리프레그(524a)에 의해 형성되는 복합재료 슬리브(524)가 상부에서 하부로 하강하는 계단식으로 배치결합된다.
이렇게 주축부용 프리프레그(514a)와 슬리브용 프리프레그(524a)가 서로 밀착하는 면을 계단식으로 하는 것은 접합강도를 증가시키기 위해서다.
이렇게 구성 및 배치된 주축부용 프리프레그(514a) 및 슬리브용프리프레그(524a)에 의해 형성된 공작기계용 주축(504)은, 앞서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 제조되고, 또한 구성되어 있다.
또한, 도 9a 및 도 9b에 보이듯이, 공작기계용 주축(505)은 복합재료 주축부(515)를 형성하는 주축부용 프리프레그(515a)와, 복합재료 주축부(515)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(525)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(525a)에 의해 형성된다. 여기에서, 주축부용 프리프레그(515a)는 한 쪽의 면이 전반적으로 역사다리꼴 형상을 갖는 반역사다리꼴 형상이 양 모서리부위에서 제거된 직사각형 형상이며, 슬리브용 프리프레그(525a)는 주축부용 프리프레그(515a)의 양 모서리에 정확하게 안착될 수 있는 크기인 반정사다리꼴로 형성되어 있다. 이 때, 주축부용 프리프레그(515a)와 슬리브용 프리프레그(525a)의 접합면은 각각 계단식으로 형성되어 있어, 서로 맞물릴 수 있도록 형성되어 있다. 즉, 슬리브용 프리프레그(525a)에 의해 형성되는 복합재료 슬리브(525)가 상부에서 하부로 상승하는 계단식으로 배치결합된다.
이렇게 주축부용 프리프레그(515a)와 슬리브용 프리프레그(525a)가 서로 밀착하는 면을 계단식으로 하는 것은 접합강도를 증가시키기 위해서다.
이렇게 구성 및 배치된 주축부용 프리프레그(515a) 및 슬리브용 프리프레그(525a)에 의해 형성된 공작기계용 주축(505)은, 앞서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 제조되고, 또한 구성되어 있다.
<제2실시예>
도면에서, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 사시도이고, 도 11a 및 도 12a는 도 10에 도시된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축에 사용되는 복합재료 프리프레그를 도시한 도면이며, 도 11b 및 도 12b는 도 11a 및 도 12a에 각각 도시된 복합재료 프리프레그를 사용하여 제조한 공작기계용 주축에 베어링이 장착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 10에 보이듯이, 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축(600)은 중공형의 복합재료 주축부(610)와, 이런 복합재료 주축부(610)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(620)로 구성된다. 이 때, 복합재료 슬리브(620)는 복합재료 주축부(610)의 표면보다 약간 돌출되게 배치된다.
이렇게 구성된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축(600)의 구성관계에 대해 도면들을 참조하여 상세히 설명하겠다.
먼저, 도 11a 및 도 11b에 보이듯이, 공작기계용 주축(601)은 복합재료 주축부(611)를 형성하는 주축부용 프리프레그(611a)와, 복합재료 주축부(611)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(621)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(621a)에 의해 형성된다. 여기에서, 주축부용 프리프레그(611a)는 소정의 넓이를 갖는 직사각형 형상이며, 슬리브용 프리프레그(621a)는 복합재료 슬리브(621)를 형성할 수 있는 크기의 직사각형으로 형성되어 있다. 그리고, 상기의 주축부용 프리프레그(611a) 및 슬리브용 프리프레그(621a)는 다수의 섬유소가 설계사양에 따라 여러 각도로 적층된 것이 사용된다.
그리고, 슬리브용 프리프레그(621a)는 주축부용 프리프레그(611a)와는 다른 각도로 섬유소가 적층된 것이 사용된다. 즉, 복합재료 주축부(611)의 양단부를보강하거나 주축의 용도에 따라 일방향 탄소 및 유리섬유 복합재료와 직물탄소 및 유리섬유 복합재료 등으로 제작될 수 있다.
이렇게 구성 및 배치된 주축부용 프리프레그(611a) 및 슬리브용 프리프레그(621a)에 의해 형성된 공작기계용 주축(601)은, 제1실시예에서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 제조되고, 또한 구성된다. 그러므로, 그 제조방법 및 구성요소에 대해서는 여기에서 생략한다.
또한, 도 12a 및 도 12b에 보이듯이, 공작기계용 주축(602)은 복합재료 주축부(612)를 형성하는 주축부용 프리프레그(612a)와, 복합재료 주축부(612)의 양단부위의 둘레에 위치하는 복합재료 슬리브(622)를 형성하는 슬리브용 프리프레그(622a)에 의해 형성된다. 여기에서, 주축부용 프리프레그(612a)는 소정의 넓이를 갖는 직사각형 형상이며, 슬리브용 프리프레그(622a)는 한 쪽의 면이 하부방향에서 상부방향으로 테이퍼지게 형성되어 있다.
이렇게 한 쪽의 면이 테이퍼진 슬리브용 프리프레그(622a)를 이용하여 복합재료 슬리브(622)를 제조하는 것은 복합재료 주축부(612)와 복합재료 슬리브(622)의 접합부위에서 발생하는 응력집중을 줄이기 위해서다.
이렇게 구성된 주축부용 프리프레그(612a) 및 슬리브용 프리프레그(622a)에 의해 형성된 공작기계용 주축(602)은, 앞서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 제조되고, 또한 구성되어 있다.
<제3실시예>
도면에서, 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 복합재료를 이용한 공작기계용 주축에 베어링이 장착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 13 및 도 14에 보이듯이, 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축(700)은 중공형의 복합재료 주축부(710)와, 이런 복합재료 주축부(710)의 양단부위의 둘레에 위치하는 세라믹 코팅층(720)으로 구성된다.
여기에서, 복합재료 주축부(710)는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 일련의 과정 및 제1실시예에서 설명한 제조방법에 의해 제조된다. 그리고, 세라믹 코팅층(720)은 세라믹분말과 금속분말 및 수지를 혼합한 혼합물을 복합재료 주축부(710)의 양단부위에 각각 도포한 후에 경화시킴으로써 형성된다. 이렇게 세라믹 코팅층(720)을 형성하는 것은 베어링(300)이 위치하는 부위의 표면을 강화시키기 위해서다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법은 복합재료 슬리브를 형성함으로써 가볍고 회전관성이 작아 가속 및 정지시간의 단축에 따른 생산성 향상을 기대할 수 있고, 진동감쇠 성능이 우수한 복합재료의 특성으로 인하여 안정적인 고속회전을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법은 접착제를 사용하지 않기 때문에 고속 회전시에 발생하는 열에 의한 영향을 덜 받을 뿐만 아니라, 복합재료 슬리브의 표면에 강철보다 마모특성이 우수하고 경도가 높은 세라믹층을 코팅함으로써 표면특성을 강화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법은 복합재료 주축부과 복합재료 슬리브를 동시에 제조할 수 있기 때문에, 종래의 복합재료 주축부과 강철 슬리브의 축정렬을 위한 지그나 정밀가공이 요구되지 않으므로 제작이 용이하다.
이상에서 본 발명의 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
Claims (8)
- 복합재료로 구성된 복합재료 프리프레그를 맨드럴로 감아 중공형 축을 형성한 후 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 경화시켜 제조하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법에 있어서,복합재료 주축부를 형성하는 주축부용 프리프레그는 다수의 섬유소가 설계사양에 따라 여러 각도로 적층되어 있고 상부의 양 모서리가 절단되어 있으며, 상기 복합재료 주축부의 양단부위의 둘레에 위치하여 보강제의 역할을 하는 복합재료 슬리브를 형성하는 슬리브용 프리프레그는 상기 주축부용 프리프레그와 뚜께는 동일하지만 다른 각도로 섬유소가 적층되어 있고 상기 주축부용 프리프레그의 양 모서리의 절단부위에 정확하게 삽입되어 있으며,상기 주축부용 프리프레그와 슬리브용 프리프레그를 맨드럴로 감아 중공형 주축을 형성한 후 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 경화시켜 경화시에 생성되는 잉여수지로 편심 질량을 형성하지 않으면서 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브를 견고하게 결합하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브의 접합부분의 응력집중을 감소시킬 수 있도록, 상기 주축부용 프리프레그와 슬리브용 프리프레그의 접합면이 각각 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브의 접합강도를 증가시킬 수 있도록, 상기 주축부용 프리프레그와 슬리브용 프리프레그의 접합면이 각각 계단식으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복합재료 슬리브의 표면을 세라믹층으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
- 복합재료로 구성된 복합재료 프리프레그를 맨드럴로 감아 중공형 축을 형성한 후 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 경화시켜 제조하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법에 있어서,복합재료 주축부를 형성하는 주축부용 프리프레그는 다수의 섬유소가 설계사양에 따라 여러 각도로 적층되어 있으며, 상기 복합재료 주축부의 양단부위의 둘레에 위치하여 보강제의 역할을 하는 복합재료 슬리브를 형성하는 슬리브용 프리프레그는 상기 주축부용 프리프레그와는 다른 각도로 섬유소가 적층되어 있으며,상기 주축부용 프리프레그 및 슬리브용 프리프레그를 맨드럴로 순차적으로 감아 중공형 주축을 형성한 후 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 경화시켜 경화시에 생성되는 잉여수지로 편심 질량을 형성하지 않으면서 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브를 견고하게 결합하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 복합재료 주축부와 복합재료 슬리브의 접합부분의 응력집중을 감소시킬 수 있도록, 상기 슬리브용 프리프레그의 한 쪽의 단부가 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 복합재료 슬리브의 표면을 세라믹층으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
- 복합재료로 구성된 복합재료 프리프레그를 맨드럴로 감아 중공형 축을 형성한 후 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 경화시켜 제조하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법에 있어서,다수의 섬유소가 설계사양에 따라 여러 각도로 적층되어 있는 주축부용 프리프레그를 맨드럴로 감아 중공형 주축을 형성한 후 오토클레이브를 이용한 진공백 성형공정으로 경화시켜 복합재료 주축부를 형성하고, 상기 복합재료 주축부의 양단부의 둘레를 세라믹분말과 금속분말 및 수지를 혼합한 혼합물로 도포하여 보강제의 역할을 하는 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990007886A KR100306124B1 (ko) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990007886A KR100306124B1 (ko) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000059942A KR20000059942A (ko) | 2000-10-16 |
| KR100306124B1 true KR100306124B1 (ko) | 2001-09-24 |
Family
ID=19576082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990007886A KR100306124B1 (ko) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100306124B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101023689B1 (ko) | 2003-12-19 | 2011-03-25 | 두산인프라코어 주식회사 | 주축 이송계에 복합재료를 갖는 공작기계 |
-
1999
- 1999-03-10 KR KR1019990007886A patent/KR100306124B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101023689B1 (ko) | 2003-12-19 | 2011-03-25 | 두산인프라코어 주식회사 | 주축 이송계에 복합재료를 갖는 공작기계 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000059942A (ko) | 2000-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4578303A (en) | Fiber compound structural component and method for making such a component | |
| KR102273981B1 (ko) | 갈바노 미러, 갈바노 미러를 이용한 갈바노 스캐너, 갈바노 미러를 이용한 레이저 가공기 및 갈바노 미러의 제조 방법 | |
| KR100306124B1 (ko) | 복합재료를 이용한 공작기계용 주축의 제조방법 | |
| JP6597926B2 (ja) | 揺動装置及び超仕上げ装置、並びに軸受の製造方法、車両の製造方法、機械の製造方法 | |
| US8429800B2 (en) | Methods for manufacturing piezoelectric vibrating pieces | |
| RU2317192C2 (ru) | Направляющее устройство | |
| ES2700143T3 (es) | Muela abrasiva | |
| JP2020153149A (ja) | 木材連結用補強ロッド及び木材連結構造 | |
| CN114070006A (zh) | 一种制备磁性齿轮调制环的方法 | |
| EP3325257A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite intégrant des composants et des moyens de repérage | |
| KR102013621B1 (ko) | 고속회전 복합재 공구 및 이를 제조하는 방법 | |
| JP2000015710A (ja) | Ｆｒｐ製構造体の製造方法 | |
| KR100195162B1 (ko) | 스프링 스트립과 이를 사용한 플라스틱 복합재 구조물 접착 방법 | |
| US6672182B2 (en) | Process for manufacturing a circular saw blade and circular saw blade made thereby | |
| KR102538466B1 (ko) | 인공 위성의 정밀한 정렬을 위한 접착면 구조를 가지는 측정용 지그 | |
| JPH10323233A (ja) | パネル及びその製造方法 | |
| KR100567188B1 (ko) | 결합형 스크롤 및 그 제조방법 | |
| EP3482875B1 (en) | Oscillating device, superfinishing device, method of manufacturing bearing, method of manufactoring vehicle, and method of manufacturing machine | |
| JP2024083663A (ja) | ロボットアーム及びロボットアームの製造方法 | |
| JP2002239916A (ja) | 超砥粒ビトリファイドボンド砥石及びその製造方法 | |
| JP2003033059A (ja) | 振動波駆動装置 | |
| JPS6138804A (ja) | 付刃工具及びその製作方法 | |
| JPH10126988A (ja) | 電動機用回転子 | |
| JPS63190667A (ja) | 中空高速回転体装置 | |
| JPS614447A (ja) | ステツプモ−タ用ロ−タとその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070731 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |