일반기술

탄소섬유 에폭시 복합재료 주축부의 설계 및 제작

공작기계를 이용한 가공 분야에서는 고속가공을 통한 절삭 가공시간의 단축에 대한 관심이 증대되고 있다. 그러나, 공작기계 주축의 회전수가 증가함에 따라 단위 시간당 가공량의 증가로 생산효율이 좋아지는 장점을 갖는 반면, 공작기계의 주축 회전을 고속화할 경우 단위 시간당의 가공량의 증대로 생산 효율이 좋아지는 반면, 주축부의 소음, 진동 및 열발생 등의 문제에 대한 대책이 요구된다. 특히, 주축의 과다한 중량은 위와 같은 문제점을 더욱 가중 시키는 요인이 되며 고부하, 고출력의 대형 공작기계의 경우, 주축부의 대형화로 주축의 정밀 가공 및 조립시에 취급이 어려우며, 제조 비용의 상승등의 문제점을 안고 있다. 따라서, 높은 비강성을 갖는 탄소섬유 에폭시 복합재료를 사용한 주축의 경우에는 복합재료가 갖는 높은 비강성과 비강도, 진동에 대한 고감쇠 특성, 그리고 작은 열팽창계수 등의 특성으로 기존의 강철 스핀들에 비하여 주축의 경량화 및 정, 동적 안정성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 온도 상승에 대한 열특성이 향상되며, 복합재료의 우수한 감쇠효과로 채터의 발생을 억제할 수 있는 등의 장점을 얻을 수 있다. 또한, 복합재료의 경우에는 높은 비강성과 고감쇠 특성을 동시에 만족하므로, 기존 주축계의 문제점을 해결할 수 있으며, 복합재료의 적층각을 알맞게 조절하여 열발생에 의한 열응력을 최소화할 수 있다.