공구동력계

목차

◎ 공구 동력계

▷ 동력계

▷ 동력계의 종류

▷ 절삭 저항과 기계 가공 동력 (공구동력계의 이용)

▷ 공구동력계

본문내용

당 제거되는 칩의 부피
윗식에서 전단속도 Vs는 전단각 'a' 와 경사각 'ψ'를 이용하여 아래와 같이 나타낼 수 있다.
Vs = V * (cos (a) / cos (ψ-a))
이 관계식을 이용하여 모멘텀력을 표현하면 아래와 같다.
Fm = p * ( (V² * bt) * cos (a) / cos (ψ-a))
다시 모멘텀력에 의한 단위체적당 모멘텀 에너지를 계산하면 아래와 같다.
Um = Fm * Vs / Vbt = p * V² * (cos (a) / cos (ψ-a))²
위의 식들에서 보는 것처럼 모멘텀력과 모멘텀 에너지의 크기는 가공속도의 제곱에 비례한다. 저속가공에서는 영향이 무시될 수 있는 작은 크기지만, 고속가공에서는 매우 큰 값을 갖게 된다. 예를 들어, 절삭 속도 10,000 m/min 에서는 모멘텀 에너지가 절삭에너지의 10% 정도지만, 30,000 m/min의 절삭 속도에서는 절삭에너지와 거의 같은 크기가 된다. 그러므로 고속 가공에서는 비 절삭에너지(Specific Energy)에 모멘텀 에너지가 더해진 에너지가 가공에 소요된다. 즉, 고속가공에서는 절삭 저항은 작아지지만, 절삭 가공에 소요되는 에너지는 더욱 커진다.
▷ 공구동력계
- 모터, 엔진, 파워 트레인, 회전계등 시험 설비의 총아.
모터, 팬, 엔진 등 회전체는 모두 측정하는 장비 다이나모미터는 회전기계의 출력, 회전력을 측정하는 회전기계의 출력, 회전력을 측정하는 동력계라 되어 있으며 약어로 자주 쓰이는 Dynamo 는 힘/동력이라는 의미가 있다. Dynamometer는 시험체과 그 시험체를 구속하거나 구동하는 부하장치를 비롯하여 속도검출기, 토크 검출센서로 구성된 기구부, 그리고 부하장치에 전기를 공급하거나 회전 속도와 토크를 제어하는 콘트롤러가 있으며, 측정된 데이터를 기록하고 이를 분석하는 컴퓨터 시스템으로 이루어져 있다. 다이나모의 기본적인 개념은 회전 동력을 측정이 가능한 다른 에너지(바람, 물, 전기 등)로 변환 흡수시키고, 이 변형된 에너지를 정량화해 동력원의 출력을 수치화 또는 계량하는 것이다. 이 변환된 형태가 풍력이나 수력, 또는 전기력(전기 생산), 그 이외의 발열 및 손실의 형태로 전환된다는 것을 의미(에너지 보존 법칙)한다.
이 변환된 동력, 즉 Power(kw)란 물리량으로는 힘과 속도의 곱 형태로 표시되며, 이는 다이나모가 동력원의 출력 측정 순간(현재 일반적으로 10ms, 백분의 일초)에 해당하는 힘과 속도를 연속적으로 측정하고, 이를 소프트웨어적으로 계산해 동력원의 출력을 얻는 것이다.
이러한 다이나모메타는 기구적으로는 기본적으로 위쪽 그림에서와 같이 시험체와 그 시험체를 구속하거나 구동하는 부하장치를 비롯하여 속도검출기, 토크검출센서로 구성된 기구부, 그리고 부하장치에 전기를 공급하거나 회전 속도와 토크를 제어하는 콘트롤러가 있으며, 측정된 데이터를 기록하고 이를 분석하는 컴퓨터 시스템으로 이루어져 있다. 이러한 시스템을 이용한 물리적 동력 측정의 결과는 모터, 엔진, 공구, 기어 등의 회전기기의 경우 신제품 개발 시 설계 동력과의 비교 및 개선, 양산 모터의 주기적인 동력특성의 점검과 확인, 일정수준의 품질관리 유지, 부품 성능 개선 및 내구성 확보 등에 중요한 데이터로 사용되고 있다. 이러한 여러 종류의 회전체시험에는 크게 구분해서 성능시험과 내구시험으로 나뉘어 지며, 성능시험과 함께 내구성 시험은 제품의 신뢰도를 확인하기 위해 필수적으로 거쳐야 하는 과정이다. 내구시험은 연속사용을 비롯하여 반복 부하 연속사용, 변속도 반복부하 연속사용 등의 조건을 선정 할 수 있다. 모터의 성능시험은 기본적으로 기동토크, 최대토크, 미세토크 특성 측정, 동특성 시험, 각종 회전 계수 측정으로 나눌 수 있으며, 엔진 다이나모의 경우 시험 대상 엔진을 직접 다이나모에 연결한 상태로 실제 엔진에 연료와 공기를 주입, 실차 조건에서의 엔진 가동 상태로 재현한 상태에서 그 출력을 측정한다. 이때 엔진에서 발생하는 배기 가스, 연료 소모율, 각종 압력 및 온도 상태, 유해 입자 검사, 각종 엔진 구성 단품의 기능과 성능 및 내구 정도, 엔진 길들이기를 총체적으로 시험하게 된다. 파워 다이나모는 실제 엔진이나 또는 해당 엔진의 성능을 똑같이 재현해 줄 수 있는 다이나모를 그 입력축으로 하여 이를 시험 대상인 기어 박스나 트랜스미션에 연결한 뒤 출력축에 다시 다이나모를 연결해 결과적인 출력 변환 값을 측정하는 것이다.
현재 많이 이용되는 다이나모는 동력의 흡수만 가능한 형태와 흡수와 구동이 동시에 가능한 형태로 나뉘어 진다. 엔진시험에는 동력의 흡수만이 가능한 Eddy Current(와전류의 형태로 변환 측정)형태와 대형 선박용 엔진의 경우에는 수력 다이나모 등이 많이 사용되며, 모터에는 히스테리시스 또는 하이브리드형이 주로 사용된다. 그리고 동력전달장치, 브레이크의 시험에는 동력의 흡수와 발생이 동시에 가능한 복합적 형태인 하이브리드, 파우더형, DC 다이나모가 주로 사용된다. 또한 최근에는 회생제동이 가능한 AC 모터형이 많이 사용되는 추세이다.
섀시 다이나모의 경우는 시험차 전체를 롤러위에 올려놓고 자동차가 실제 도로를 주행하는 것과 같은 상태로 재현하는 설비다. 이 장비는 해당 차의 성능을 종합적으로 파악할 수 있다. 예를 들어 일반 도로나 정해진 트랙(종합 주행 시험장) 혹은 극한지대나 열대 지방 등을 주행하면서 각자 필요한 시험을 통해 자동차 성능을 향상시켜 왔으나 이제는 필요한 조건을 재현할 수 있는 특수 시험 챔버나 터널에서 대신한다. +60도 이상의 고온, -40도 이하의 저온의 환경 챔버, 전자기파 재현이 가능한 EMC 챔버, 공력 소음 풍동, 소음 진동 시험실 등이 그것이다. 특히 이곳에서는 실제 주행로를 대신하는 롤러를 갖춘 섀시 다이나모에서 차를 얹어 tlgjagkadmfhTJ 막대한 개발비용과 시간의 절약과 효율을 꾀할 수 있게 되었다. 다이나모의 용량은 모터의 경우 100W~300Kw 승용차의 경우는 100~200Kw를 주로 사용하며, 이러한 조건에서 모터 또는 엔진 전체의 출력 성능, 전기적 특성, 배기계 및 부품 실차 성능 시험을 행하게 된다.

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