KR101187776B1 - 기어의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 감속기, 모터 등에 사용하는 기어를 제조하기 위해 소정의 규격만큼 절단한 금속봉을 CNC선반에 투입하여 선반 가공공정을 거친 후, 치절(齒切) 공정을 거쳐 한 쌍의 다이스 사이에 위치한 상태에서 밀착하여 다이스의 산형이 소재의 외주를 압력에 의해 성형하는 롤러 전조 가공공정을 거쳐, 열처리 작업으로 기어를 완성하는 것을 특징으로 한다.

Description

기어의 제조방법{The manufacturing method of gear}

본 발명은 기어의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 감속기, 모터 등에 사용하는 기어를 제조하기 위해 소정의 규격만큼 절단한 금속봉을 CNC선반에 투입하여 선반 가공공정을 한 후, 치절(齒切) 가공공정을 거쳐 한 쌍의 다이스 사이에 위치한 상태로 밀착하여 다이스의 산형이 소재의 외주를 압력에 의해 성형하는 롤러 전조 가공공정을 거친 후, 열처리 작업으로 기어를 완성하는 기어의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 기어를 제조하기 위해서는 기어의 강도를 계산한 후 기어의 치수와 등급, 재질, 열처리 방법 결정하고, 제작도면의 작도와 기어의 재료 구매는 물론 기어의 모듈에 따라 커터(Cutter)를 선정한 후, 금속봉을 소정의 규격만큼 절단하여 이 절단된 금속봉을 CNC선반에 투입하여 제작 도면에 기준으로 하여 기어의 이를 제외한 부분을 정밀 가공을 고려한 여유 치를 남기는 1차 가공 공정을 거친 후, 기어의 이를 절삭하는 기어 치절삭 가공 공정을 거치는 2차 가공 공정을 거친 후, 걸치기 두께를 재어서 절삭이 제대로 되었는지를 검사하는 치형 검사를 한 후, 드릴링, 태핑, 스플라인 커팅(구멍이나 나사를 가공하고 스플라인이 있는 경우에는 스플라인을 절삭함)과 날카로운 모서리 제거(선반 작업등으로 날카로운 부분이 남아있는 경우 안전을 위해 제거함)를 하는 호빙 세이빙 가공을 하는 3차 가공 공정을 거친 후, 소재를 열처리(quenching과 tempering)한 후에 정밀 가공을 요하는 부분을 연마하는 4차 연마 가공 공정을 거친 후에 기어 등급에 따라 요구되는 여러 가지 치수를 검사하는 최종 검사로 완료한다.

따라서 상기와 같이 금속봉의 외주면에 치절(齒切)을 가하여 기어 이를 형성시키고 중앙에 축공과 키홈을 형성하는 일련의 기본적인 공정을 수행한다.

종래의 기어의 제조방법에서 금속봉을 일련의 가공 공정으로 가공된 열처리 공정 후 변형이 발생하면 연마 가공 공정으로 잡아 주는데, 상기 연마 가공 공정은 숙련공이 직접 연마에 의해 다듬질을 수작업으로 하기 때문에 가공시간에 따라 기어의 생산원가와 정밀도에 한계가 발생하고 이로 인해 가공비가 상승하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점이 발생하는 이유는 연마 가공 공정을 숙련공이 직접 수작업으로 하기 때문에 숙련도에 따라 오차가 발생한다.

따라서 연마 가공 공정의 수행을 수작업으로 할 경우 생산능력이 크게 둔화되고 정확한 규격을 일정하게 유지시키기 어려운 문제점이 있으며, 숙련된 기술자의 고액 인건비가 뒤따르게 되어 있어 생산단가를 상승시켜 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은 금속봉으로 이루어진 소재를 CNC선반으로 투입하여 선반 가공 공정을 거친 후, 치절 가공 공정을 거쳐 한 쌍으로 마련된 다이스 사이에 소재를 삽입하여 다이스의 산형이 소재의 외주를 성형하는 롤러전조 가공 공정을 거쳐 열처리 작업 후, 정밀도 검사작업 후 최종완료하는 기어제조방법을 제공한다.

즉, 본 발명은 기어의 이를 연마하는 가공공정을 숙련자의 수작업으로 의존하는 게 아니라 전조기의 다이스 작업으로 인한 롤러전조 방식으로 진행한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 종래와 같이 기어를 연마하는 가공 공정을 수작업으로 진행하는 게 아니라 전조기에 의한 롤러 전조방식으로 가공함으로 인해 가공시간을 단축하여 대량 생산과 정밀도를 균일하게 향상시키고, 숙련공이 필요하지 않기 때문에 인건비를 줄일 수 있어 가공비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 기어의 제조방법을 도시해 보인 공정도.
도 2는 본 발명 기어의 전조 방법을 도시해 보인 분리 사시도.
도 3은 본 발명 기어의 전조 방법을 도시해 보인 결합 사시도.
도 4는 본 발명 기어의 전조 방법에서 롤러의 전조 가공공정을 도시해 보인 정면도.

상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 1은 본 발명 기어의 제조방법을 도시해 보인 공정도이다.

본 발명은 감속기 또는 모터에 주로 사용하는 기어의 제조방법은 기어(8)의 강도 계산 후 기어(8)의 치수와 등급, 재질, 열처리 방법을 결정하고, 제작 도면의 작도와 기어(8)의 재료 구매는 물론 기어(8)의 모듈에 따라 커터(Cutter)를 선정한 후, 소정의 규격만큼 절단된 금속봉 형상의 소재를 CNC선반에 투입한 후, 제작 도면에 기준으로 하여 기어(8)의 이(치형(齒形))를 제외한 부분을 정밀 가공을 고려한 여유 치를 남기고 선반 가공 공정단계(1)를 거친다.

상기 선반 가공 공정단계(1)를 거쳐 기어(9)의 이를 형상화하기 위해 밀링이나 호빙 세이빙 기계로 절삭하여 치형(齒形)을 형성하는 치절삭 가공 공정단계(2)를 거친다.

상기 치절삭 가공 공정단계(2)를 거친 후에는 두께 및 절삭이 제대로 되었는지를 치형 검사를 한다.

상기 치절삭 가공 공정단계(2)를 거친 후에는 도면에 미도시 하였으나 전조기에는 가공하는 기어(8)와 동일한 치형을 갖으며 이동측과 고정측으로 이루어진 한 쌍의 다이스(7, 7') 사이로 기어(8)를 위치시켜 이동측의 다이스(7)가 유압력에 의해 기어(8)의 치형과 맞물려 롤링하는 압력에 의해 가압하여 매끄럽고 균일한 표면으로 성형하는 1차 롤러전조 가공 공정단계(3)를 거친다.

한편, 전조기는 일반적인 것으로서 기어(8)를 정밀 가공하기 위해 치형이 1급인 한 쌍의 다이스(7, 7')를 설치하는데, 상기 한 쌍의 다이스(7, 7')는 기어(8)의 치형과 동일한 형상으로 한쪽은 이동을 할 수 있는 이동측 다이스(7)를 구성하고, 다른쪽은 고정된 상태를 나타내는 고정측 다이스(7')로 구성하여 기어(8)와 맞물려 롤링된다.

또한, 상기 다이스(7, 7')는 기어(8)보다 경도가 더 높은 특수강으로 이루어지고, 기어(8)는 다이스(7, 7')보다 경도가 더 낮은 일반강으로 이루어져 롤링시 경도 차이에 따라 표면을 매끄럽게 압착하여 균일하게 한다.

또한, 롤러전조 가공 공정(3)으로 기어(8)를 성형할 경우에는 기어(8)의 조직을 부드럽게 하여 열처리 작업시 변형률을 저하하는 효과가 있다.

따라서 1차 롤러전조 가공 공정단계(3)를 거친 기어(8)를 열처리하는 열처리 공정단계(4)를 거친 후에 기어(8)의 등급에 따라 치형 정밀도를 최종 검사하여 완료한다.

또한, 가공된 기어(8)를 최종 검사 후에 정밀도가 떨어지는 것은 재차 한 쌍의 다이스(7, 7') 사이로 위치한 상태에서 롤링되는 압력에 의해 표면을 압착하여 정밀 가공하도록 2차 롤러전조 가공공정(5)을 한다.

따라서 본 발명은 기어의 제조방법에서 전조 방법을 도시한 것으로 치형이 동일한 한 쌍의 다이스(7, 7') 사이로 기어를 결합하여 롤링할 수 있도록 도 2는 좌ㆍ우로 분리되는 구동축에 기어(8)가 분리 결합되며, 도 3은 이동하는 이동측과 고정된 고정측으로 형성된 한 쌍의 다이스(7, 7') 사이에 위치하고, 도 4에서와 같이 다이스(7, 7')와 기어(8)의 이가 맞물려 롤링되면서 압착한다.

한편, 본 발명 기어 제조방법에 의해 기어에서 이의 표면 상태를 나타내면 표 1, 2는 치절 가공 후 측정한 것으로 표면이 매끄럽지못하고 울퉁불퉁 불규칙이다.

치절 가공 후 측청한 치형

치절가공 후 측정한 비틀림 각(리드)

한편, 본 발명 기어 제조방법에 의해 기어 이의 표면 상태를 나타내면 표 3, 4는 롤 전조 후 측정한 것으로 표면이 매끄럽고 규칙적이다.

롤러 전조 후 측청한 치형

롤러 전조 후 측정한 비틀림 각(리드)

1: 선반 가공 공정단계 2: 치절삭 가공 공정단계
3: 1차 롤러전조 가공 공정단계 4: 열처리 가공 공정단계
5: 2차 롤러전조 가공 공정단계 6: 최종 검사
7, 7': 다이스 8: 기어

Claims (2)

1. 기어의 제조방법에 있어서,
   소정의 규격만큼 절단된 금속봉 형상의 소재를 CNC선반에 투입하여 기어(8)의 이를 제외한 부분을 정밀 가공을 고려한 여유 치를 남기고 가공하는 선반 가공 공정단계(1)와;
   상기 선반 가공 공정단계(1)를 거쳐 기어(8)의 이를 절삭하는 치절삭 가공 공정단계(2)와;
   상기 치절삭 가공 공정단계(2)를 거쳐 전조기에 가공하는 기어(8)와 동일한 치형을 갖는 것은 물론 이동측과 고정측으로 이루어진 한 쌍의 다이스(7, 7') 사이로 위치시켜 기어(8)의 치형과 맞물려 롤링하는 압력에 의해 압착하여 표면을 매끄럽고 균일하게 성형하는 1차 롤러전조 가공 공정단계(3)와;
   상기 1차 롤러 전조 가공 공정단계(3)를 거친 기어(8)를 열처리하는 열처리 공정단계(4)와;
   상기 열처리 공정단계(4)를 거친 기어(8)의 치형 정밀도를 최종 검사하여 완료하며,
   상기 기어(8)를 최종 검사하여 치형의 정밀도가 떨어지는 경우에는 2차 롤러전조 가공 공정단계(5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
2. 삭제

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