KR100188457B1 - 나사식 연삭숫돌의 드레싱방법 - Google Patents

나사식 연삭숫돌의 드레싱방법 Download PDF

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Abstract

크라운기어를연삭하기 위한 나사식 연삭숫돌(20)을 드레싱하는 방법이며, 이 방법은 크라운기어(2)의 접합피니언 부재(14)의 피치와 동일한 피치를 가진 드레싱공구(30)를 피니언 부재(14)의 형태로 제공하는 단계를 포함한다. 드레싱공구(30)와 연삭숫돌(20)을 각각의 속도로 회전시킴에 따라 드레싱공구(30)와 연삭숫돌(20)은 서로 맞물려서 회전할 수 있다. 드레싱공구(30)와 연삭숫돌(20)이 맞물려서 회전함과 동시에 연삭숫돌(20)의 폭을 가로질러서 드레싱공구(30)를 시킴으로써 드레싱공구(30)는 연삭숫돌(20)의 폭을 따라 완전히 이동한다. 드레싱공구(30)가 따라 이동하는 경로는 접합피니언(14)의 중심점에 대응하는 연삭숫돌(30)상의 한점(16)주위를 활모양의 경로(38)로서 형성된다.

Description

[발명의 명칭]
나사식 연삭숫돌의 드레싱방법
[도면의 간단한 설명]
제1도 및 제2도는 크라운기어의 부분 측면과 전면을 각각 예시하는 도면.
제3도는 피니언과 맞물려 있는 크라운기어의 부분 도면.
제4도는 크라운기어와 맞물려 있는 연삭숫돌을 예시하는 도면.
제5도는 제4도의 나사식 연삭숫돌의 축방향 단면을 표시하는 도면.
제6도는 드레싱공정의 최초에 연삭숫돌에 대한 드레싱훨의 위치를 에시하는 도면.
제7도는 드레싱 방법의 대략 중간점에서 드레싱휠의 위치를 예시하는 도면.
제8도는 드레싱 방법의 끝근방에서 연삭숫돌에 대한 드레싱휠의 위치를 예시하는 도면.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 나사식 연삭숫돌을 드레싱하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 정면기어의 연삭에 이용되는 나사식 연삭숫돌을 드레싱하기 위한 기어 형성의 드레싱공구를 사용하는 드레싱 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
정면기어라고도 하는 크라운기어는 각도 유도에 사용되는 기어이다.
일반적으로 크라운기어는 각각의 톱니의 내측끝으로 부터 외측끝까지 증대되는 압력각을 갖고 톱니의 길이방향의 반경방향으로 뻗어있는 톱니를 가지고 있다.
크라운기어는 직렬톱니 또는 나선형 톱니를 가지고 있는 원통형 피니언과 맞물려 있다. 보통 크라운기어와 피니언의 축선은 서로 90°각도로 교차하지만 언제나 그렇지는 않다. 교차각도는 90°가 아닐수도 있으며 또는 축선은 가로지를 수도 있으나 서로 교차하지 않을 수도 있다. 크라운기어와 접합피니언으로 구성되는 기어세트는 피니언의 축방향 조정의 불필요성, 큰 기어비 및 특별한 설비 없이도 이루어질 수 있는 큰 횡단접촉비와 같은 장점을 가지고 있다.
크라운기어의 제조방법은 밀러(Miller)에게 허여된 미국특허 제2,304,586호에 의해 알려져 있다. 개시된 호빙방법에서 호브의 형상은 원하는 크라운기어와 맞물리는 피니언의 톱니형상으로 기초로 하고 있다. 축선방향의 부위에서 알 수 있는 바와같이 호빙공구의 절삭날의 형상은 언제나 피니언의 단면의 외부 외형선의 형상이다.
호브가 회전함에 따라 호브의 나선형으로 배열된 톱니는 크라운기어와 맞물려서 회전하는 피니언의 톱니의 이동을 모방한다.
크라운기어를 다듬질하기 위한 몇가지 방법이 존재한다. 그 중 한가지 방법은 세루(Seroo)외 다수에게 허여된 미국특허 제4,954,028호에 개시되어 있으며, 크라운기어에 대한 접합피니언의 톱니의 외형선에 대응하는 연삭외주를 갖추고 있는 연삭디스크를 포함한다.
퍼킨스(Perkins)에게 허여된 미국특허 제2,309,530호는 크라운기어를 2개의 피니언과의 맞물림 상태로의 위치결정을 알리고 있으며 하나의 피니언은 차례로 제2 피니언을 구동시키는 크라운기어를 구동시킨다.
기어가 회전하는 동안 크라운기어는 피니언을 가로지르게 한다. 크라운기어의 톱니는 피니언 톱니의 형상에 의해 형성되며 연마 또는 절삭작용에 의해서 또는 크라운기어와 피니언의 재료에 좌우되는 금속변위에 의해 다듬질된다.
마찬가지 방식으로, 공고된 PCT국제출원번호는 WO 92/18279는 기어와 피니언을 호닝공구의 축선을 따라 서로에 대해 전후로 이동시키는 동안 크라운기어를 호닝피니언과 맞물리게 함으로써 경화된 크라운기어를 다듬질하기 위한 방법을 알리고 있다.
공고된 PCT국제출원번호 WO 92/09395는 나선형으로 배열된 절삭요소가 공구의 외주에 나선형으로 배열된 연삭나사산 또는 리브와 필수적으로 교체되는 점에서 전술한 미국특허 제2,304,586호를 기초로 하여 형성되어 있는 크라운기어를 다듬질하기 위한 연삭숫돌을 개시한다. 이 타입의 공구를 호빙연삭디스크 또는 나사식 연삭숫돌이라고 한다.
PCT국제출원번호 WO 92/09395의 나사식 연삭숫돌은 언더컷(undercut)이 없는 리브로 형성되어 있어 연삭숫돌은 리브의 단면이 드레싱 결과로서 변화되지 않고 드레싱될 수도 있다. 최소 및 최대 압력각을 기초로 한 최대각도 사이에서 1°내지 5°의 증대로 드레싱 공구에 발생된다. 그러나 이 드레싱공정의 증대는 반드럽지는 않으나 그대신 드레싱공구의 증대되는 위치로 인해 일련의 편평한 부분으로 구성되는 리브 외형선 표면의 결과로 된다.
공고된 PCT국제출원번호 WO 92/11967에서 호빙연삭 디스크는 크라운기어를 연삭하기 위해 이용된다. 연삭숫돌은 연삭되어야 하는 크라운기어와 동일한 형상을 가진 드레싱공구에 의해 드레싱된다. 드레싱공구와 연삭숫돌이 맞물려서 회전하는 동안, 연삭숫돌의 모든 표면이 드레싱공구와 확실히 접촉되도록 추가적인 상대운동이 드레상공구의 톱니의 길이와 높이를 따라 함께 하고 있다. 이 타입의 드레싱공구는 크라운기어 형상의 드레싱공구의 치면의 형상상의 정확한 다이아몬드의 용착이 제어되기 곤란한 점에서 복잡하다. 본 발명의 목적은 크라운기어의 연삭을 위한 나사식 연삭숫돌의 드레싱공정을 제공하는데 있으며 여기에서 반드럽고 정확한 연삭외형선의 표면은 간단한 드레싱공구로 형성된다.
[발명의 개요]
본 발명은 크라운기어를 연삭하기 위한 나사식 연삭숫돌을 드레싱하는 방법에 관한 것으로 여기에서 나사식 연삭숫돌은 최전축선과 폭을 가지며 적어도 하나의 나사형 연삭면 또는 연삭숫돌 주위를 적어도 1회전내에 보통의 나선형으로 배열된 리브를 포함한다. 나사형 연삭면은, 연삭숫돌의 축방향 부위에서 보았을 때 크라운기어에 대해 접합피니언부재의 치형을 가진 나사형 연삭면을 갖춘 연삭숫돌의 폭을 따라 뻗어 있다.
이 방법은 드레싱공구를 접합피니언 부재와 동일한 피치를 가진 드레싱공구와 함께 피니언부재의 형태로 제공하는 것을 포함한다. 드레싱공구가 연삭숫돌의 폭을 따라 완전히 이동함으로써 드레싱공구와 연삭숫돌이 맞물려서 회전함과 동시에 드레싱공구는 연삭숫돌의 폭을 가로질러서 상대적으로 이동한다. 드레싱공구가 따라 이동하는 경로는 접합피니언의 중심점에 대응하는 연삭숫돌상의 한점 주위에 활모양의 경로에 의해 형성된다.
[바람직한 실시 예의 상세한 설명]
이제 본 발명에 대한 바람직한 실시 예가 첨부도면을 참조로 하여 검토될 것이다.
제1도는 및 제2도는 회전축선(4)과 반경방향으로 뻗어있는 톱니(6)를 가진 크라운기어(2)를 예시한다.
톱니(6)는 정상부면(8), 플랭크면(10), 루트부분(12)을 가지고 있다. 반경 방향으로 뻗어 있는 톱니가 도시되어 있다 하더라도 크라운기어(2)의 톱니는 나선형(비 반경방향)으로 배열될 수도 있다.
제3도는 원통형 접합피니언(14)과 맞물려 있는 크라운기어(12)를 도시한다. 접합피니어(14)은 회전축선(16)과 톱니(18)를 가지고 있다. 접합피니언(14)의 톱니는 크라운기어(2)의 톱니(6)와 동일한 피치를 가진다.
즉 톱니상의 한점으로부터 인접 톱니상의 동일점까지의 공간은 피니언(14)과 크라운기어(2)에 대해 동등하다.
크라운기어는 전술한 WO 92/09395에서 검토되었으며 제4도에 예시된 바와 같이 나사식 연삭숫돌과 함께 연삭될 수도 있다. 크라운기어(2)는 축선(22)주위를 회전 가능하며 연삭술돌의 원주에 나선형으로 배열되어 있고, 끝(26,28) 사이의 연삭숫돌의 폭을 따라 뻗어 잇는 나사식 연삭면 또는 리브(24)룰 갖추고 있는 연삭숫돌(20)과 맞물려 있다. 이 방식의 연삭은 크라운기어를 형성하기 위한 호빙커터를 개시하는 앞서 검토된 미국특허 제2,304,586을 기초로 하고 있다.
크라운기어는 나사식 연삭숫돌에 의해 연삭될 수 있는데 그 이유는 연삭숫돌의 외부외형선이 축방향부위에서 보았을 때 크라운기어에 대한 접합피니언의 치면을 모방하기 때문이다. 제5도는 제4도의 연삭숫돌(20)의 축방향부위를 도시한다. 축방향부위의 외부외형선은 제3도의 접합피니언(14)의 치면(18)을 모방한다는 것을 알 수 있다. 제5도의 위치(16)는 접합피니언(14)의 중심에 대응하는 연삭숫돌상의 점이며 축선(22)으로부터 일정한 거리에 위치되어 있다.
연삭숫돌(20)의 연삭면(24)의 나선형 배열로 인하여 연삭숫돌이 회전함에 따라 연삭숫돌의 연속되는 축방향 부위가 크라운기어(2)와 맞물려서 연삭면(24)의 외부외형선은 접합피니언(14)의 치면(18)이 크라운기어(2)와 맞물리는 것과 근본적으로 동일한 방식으로 크라운기어(2)와 맞물린다. 바꾸어 말하면 연삭숫돌(20)의 연삭면(24)은접합피니언(14)의 쌍으로 결합된 톱니를 표시하도록 배열되어 형상이 이루어져 있다. 제5도의 축방향 부위에서 보았을 때, 연삭숫돌(20)의 회전은 나사식 연삭면(20)의 리드(lead)로 인해 마치 외부외형선이 점(16)주위를 회전하는 접합피니언(14)의 톱니인것 같이 외부외형선이 크라운기어(2)와 맞물려서 전진하게 한다. 연삭 크라운기어와 나사식 연삭숫돌과의 보다 더 상세한 설명이 본 발명의 완전한 이해를 위해 필요하다고 생각되지는 않으나 이 설명은 앞에서 참조한 미국특허 제2,304,586과 WO 92/09395에서 알 수 있다.
연삭숫돌(20)의 연삭면(24)이 마모되었을 때 다이아몬드판으로 입혀진 공구로 드레싱함으로써 연삭면(24)의 형상을 복원시킬 필요가 있다. 본 발명은 나사식 연삭숫돌을 드레싱하는 방법에 있다.
본 발명의 공정은 접합피니언(14)과 동일한 피치와 접합피니언(14)과 근본적으로 동일한 톱니의 외형선 형상을 가지나 동일한 톱니수일 필요는 없는 기어 타입의 드레싱공구를 사용한다. 동일 피치를 가지므로서 드레싱공구(30)는 접합피니언(14)에 쌍으로 결합되며 따라서 연삭숫돌(20)에 쌍으로 결합된다. 동일한 수의 톱니가 접합피니언(14)상에 접촉되는 것같이 드레싱공구(30)상에 바람직하게 접촉된다 하더라도 보다 더 소수의 톱니 또는 보다 더 다수의 톱니가 접촉될 수도 있으나 피치는 드레싱공구와 절삭숫돌이 쌍으로 결합되도록 톱니 수에 무관하게 동일하게 되어 있어야 한다. 드레싱공구는 다이아몬드와 같은 특유한 드레싱재료의 공작면을 구비한다.
드레싱공구가 크라운기어에 대한 접합피니언의 치면을 차례로 표시하는 연삭숫돌에 쌍으로 결합되어 있으므로 궤도상의 이동경로(38)와 함께 드레싱공구의 치면은 접합피니언과 맞물려 있는 회전크라운기어의 치면을 표시하는 것을 생각할 수도 있다. 따라서 드레싱공구의 회전과 이동은 크라운기어 톱니에 대해 쌍으로 결합하는 톱니형상(접합피니언 치면)을 나사식 연삭숫돌의 연삭면에 맞추어 드레싱한다. 크라운기어가 연삭되었을 때 접합피니언의 톱니형상을 표시하는 나사식 연삭숫돌의 연삭면은 크라운기어의 치면상에 특유한 쌍으로 결합하는 표면을 형상한다.
제6도는 본 발명의 드레싱 공정의 시작을 도시하며 여기에서 회전축선(32)과 치면(34)을 가진 기어형상의 드레싱공구(30)는 속도(ωD)로 그 축선(32)주위를 회전하며 동시에 궤도속도(ωDP)로 경로(38)를 따라 연삭숫돌(20)의 전체폭을 가로질러서 이동하게 한다. 연삭숫돌(20)은 연삭숫돌(20)과 드레싱공구( 30)의 각각의 속도를 가진 속도(ωW)로 회전함으로써 연삭숫돌과 드레싱공구는 서로 맞물려서 회전할 수 있다. 경로(38)는 제5도에 도시된 바와같이 연삭숫돌(20)의 축방향 부위내에 표시된 접합피니언의 중심에 대응하는 연삭숫돌(20)상의 점(16)주위에서 드레싱공구(30)의 축선(32)을 궤도에 진입시킴으로써 형성된다.
제7도 및 제8도는 드레싱공정을 통해 대략 중간에 있으며 드레싱공정의 끝 근처에 있는 드레싱공구(30)를 각각 도시한다. 드레싱공구(30)는 연삭숫돌(20)의 한쪽 끝에서의 제1 접촉순간으로부터 연삭숫돌의 다른 한쪽끝에서 접촉이 끊어질때까지 점(16)주위의 활모양의 경로(38)를 따른다. 드레싱공구의 어덴덤(addendum)은 연삭숫돌 슬롯(25)(제6도 참조)의 표면도 드레싱되도록 바람직하게 길게되어 있다. 드레싱공구와 연삭숫돌의 회전속도뿐 아니라 드레싱공구의 궤도속도는 다음과 같은 관계로 되어 있다.
여기에서 ωD= 드레싱공구 회전속도
ωw= 연삭숫돌 회전속도
ωDp= 드레싱공구 궤도속도
nw= 연삭숫돌상 스타트
nD= 드레싱공구상의 톱니수
np= 접합피니언상의 톱니수
이 공정은 본 발명의 공정이 성취될 수 있는 방식으로 드레싱공구와 연삭숫돌의 방향을 맞출 수 있는 모든 기계에서 실행될 수도 있다. 바람직한 기계는 페더센(Pedersen)에게 허여된 공통으로 지정된 미국특허 제5,175,962호에 개시되어 있는 것이다. 이 기계는 컴퓨터 수치제어를 포함하며 연삭숫돌과 드레싱공구를 회전시킬 수 있고 드레싱 공구와 연삭숫돌을 3개의 상호수직방향으로 까지 서로에 대해 이동시킬 수 있다.
본 발명의 방법은 다음과 같이 실행된다. 나사식 연삭숫돌과 원통형 드레싱공구는 각각의 속도로 회전됨으로 이들은 서로 맞물려서 회전될 수도 있다.
연삭숫돌과 드레싱공구는 연삭숫돌의 폭의 한쪽끝에서 서로 맞물리게 된다. 서로가 함께 맞물려서 회전함과 동시에, 드레싱공구는 연삭숫돌의 다른 한쪽끝에서 접촉이 끊어질때까지 연삭숫돌의 폭을 가로질러서 상대적으로 이동한다. 이점에서 드레싱 사이클은 완료되며 크라운기어의 연삭은 연속될 수 있다.
연삭숫돌의 폭을 따르는 드레싱공구의 이동이 드레싱공구의 이동에 의해 설명되었다 하더라도 본 발명은 연삭숫돌의 이동에 의해서 또는 본 발명에 따라 드레싱하기 위해 필요한 활모양의 궤도경로의 결과로 되는 연삭숫돌 운동과 드레싱공구 운동의 결합에 의해서 활모양의 궤도경로에 영향을 미치게 한다는 것을 알아야 한다.
본 발명은 연삭숫돌의 표면상의 편평한 부분의 발생이 제거된다는 점에서 종래기술의 드레싱방법을 능가하는 장점을 제안한다. 본 발명의 드레싱 공정은 매우 정밀한 결과를 생산하는 매우 단순한 드레싱공구를 제안한다.
본 발명의 드레싱공구에서 톱니의 외형선 형상은 접합피니언, 예컨데 원호 또는 바람직하게는 인벌류트(involute)톱니의 외형선형상과 근본적으로 동일하다. 크라운기어 내에 어떤 부정합을 원하면 드레싱공구내에 특정한 부정합은 구비될 수도 있으며 연삭숫돌의 연삭면내로 드레싱 될 수도 있다.
본 발명의 드레싱공구가 직렬톱니를 갖춘 원통형 드레싱공구로써 예시되어 있다 하더라도, 나선형의 뻗어 있는 톱니를 갖춘 드레싱공구도 본 발명의 드레싱방법에 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
본 발명이 바람직한 실시 예를 참조로하여 설명되는 동안 본 발명은 그 상세한 내용에 한정되어 있지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 발명은 첨부한 청구 범위의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고, 주제가 관련되는 당해기술분야 종사자에게는 명백하게 되는 변경을 포함하도록 의도되어 있다.

Claims (9)

  1. 크라운기어를 연삭하기 위한 나사식 연삭숫돌을 드레싱 한느 방법에서 상기 연삭숫돌은 회전축선과 폭을 포함하며, 상기 연삭숫돌 주위를 적어도 1회전내에 보통의 나선형으로 배열되고 상기 폭을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 나사형 연삭면을 포함하며, 상기 나사형 연삭면은 상기 연삭숫돌의 축방향 부위에서 보았을 때 상기 크라운기어에 대해 접합피니언 부재의 톱니형태를 갖추고 있는 드레싱 방법에 있어서 : 상기 접합피니언 부재와 동일한 피치를 가진 드레싱공구를 피니언 부재의 형태로 제공하는 단계, 상기 드레싱공구를, 상기 드레싱공구와 연삭숫돌이 맞물려서 회전함과 동시에 상기 연삭숫돌의 폭을 따라 완전히 이동하는 단계로 구성되어 있으며, 여기에서 상기 이동하는 단계는 상기 접합피니언의 중심점에 대응하는 상기 연삭 숫돌상의 한점 주위에서 활모양의 경로를 따르는 것을 특징으로 하는 드레싱 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 활모양의 경로를 따르는 상기 이동과 상기 연속숫돌 및 상기 드레싱공구의 회전속도는 다음과 같은 관계, 즉
    여기에서 ωD= 드레싱공구 회전속도 ωw= 연삭숫돌 회전속도 ωDp= 드레싱공구 궤도속도 nw= 연삭숫돌상 스타트 회수 nD= 드레싱공구상의 톱니수 np= 접합피니언상의 톱니수로 되어 있는 것을 특징으로 하는 드레싱 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 드레싱공구의 톱니의 외형선 형상은 상기 접합피니언의 톱니의 외형선 형상과 근본적으로 동일한 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 드레싱공구의 상기 톱니의 상기 외형선 형상은 인벌류트 형상인 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 드레싱공구의 톱니는 상기 접합피니언의 어덴덤 보다 긴 어덴덤을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 드레싱공구는 직렬톱니를 가진 원통형 피니언의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 드레싱공구는 나선형톱니를 가진원통형 피니언 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 드레싱공구는 상기 접합피니언과 동일한 톱니수를 가진 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 드레싱공구의 톱니는 다이아몬드 판으로 입혀져 있는 것을 특징으로 하는 드레싱방법.
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