KR101496436B1 - 단부절삭 공작물 휠의 2차 버를 제거하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

공작물 휠의 말단 치형 단부의 모따기에 의해 공작물 휠의 치근면에 생성되는 2차 버를 제거하기 위한 방법 및 장치는 공작물 휠과 회전가능하게 맞무릴는 공구 휠을 제공한다. 상기 공구 휠은 그 치근면(5, 6)에 절삭날을 가지고 있으며, 맞물림에 의한 이들의 절삭 운동은 절삭에 의하여 2차 버를 제거한다(도 1 참조).

Description

단부절삭 공작물 휠의 2차 버를 제거하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR REMOVING A SECONDARY BURR ON END-CUT WORK PIECE WHEEL}

본 발명은 치형가공된 공작물 휠 상에서 2차 버를 제거하는 방법에 관한 것이다. 2차 버는 치형의 말단 치형 단부를 모따기하는 재작업 중에 생성된다. 모따기부는 단부면과 치형의 치근면을 모따기부에 인접한 치근면의 주변부에서 연결한다. 공작물 휠의 치근면은 치형가공된 공구 휠의 치근면과 회전가능한 상태로 맞물림된다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하는데 적합한 장치를 제공한다.

기어의 절삭 공정은 말단 치형 단부에 버를 생성시키는데, 이러한 버는 여러 이유로 제거되어야만 한다. 그 이유 중 하나는, 후속되는 작업 단계에서 기어 휠의 단부면이 종종 평면 클램핑 및 결정 면으로서 사용되는데, 기어 휠이 트랜스미션에서 구동될 때 버가 차후에 파손 위험을 일으켜서 결과적으로 치근면이나 트랜스미션의 구성요소에 손상을 발생시키게 되기 때문이다. 또한, 이러한 형태의 버는 공작물 휠의 조작 중에 부상의 위험을 초래할 수도 있다. 단순히 버를 제거하는 것으로는 충분하지 않은데, 이는 잔여 치형 단부가 과도한 탄소 혼합 때문에 경화되는 동안 유리 경화(Glass-hard)되어 응력 하에서 쪼개어질 수 있기 때문이다.

따라서, 종래 공지된 기술(EP 1 270 127 A1)에서는 치형 단부가 모따기되도록 리세이핑된다. 상기 기술에서는 공작물 휠의 재료가 공작물 휠과 맞물리는 모따기 휠에 의하여 말단 치형 단부의 구역에서 교체된다. 그러나, 이러한 탄성 리세이핑은 모따기부에 인접한 치근면 주변부에 2차 버를 생성한다. 상기 2차 버는 예컨데 호닝이나 그라인딩 등의 후속 경화 가공 단계에 심각한 문제를 초래한다. 이는 기계가공 공구의 빠른 마모와 파손을 야기하기 때문에 재작업에 사용되는 기계 공구에 대한 조정 작업을 자주 해주어야 한다. 이러한 점이 전술한 종래 기술에서 2차 버를 매끄럽게 하기 위한 제 2 단계 압력을 사용하기 위하여 공작물 휠이 기계가공된 연마 휠과 맞물리게 되는 이유이다. 그러나, 이러한 방법은 2차 버를 만족할만할 정도로 완벽하게 제거하지는 못한다.

본 발명은 전술한 형식의 방법 및 장치의 문제점에 기초하여 2차 버를 제거하는데 향상된 성능을 가지는 방법 및 장치를 제공하는 것이 목적이다.

본 발명에 따라, 전술한 문제점은 공구 휠의 치근면에 형성되어 있는 절삭날의 절삭 운동을 이용한 방법 및 장치에 의해 해결된다. 절삭 운동은 맞물림에 의해 일어나며 2차 버를 제거한다. 이러한 특징은 본 발명에 따른 방법에 의하면 2차 버가 프레스 가공에 의한 다듬질 롤러(Smoothing roller)에 의해 매끄럽게 되는 것이 아니라 절삭날의 절삭 운동에 의한 기계가공으로 제거된다는 것을 의미한다. 공작물 휠과 공구 휠 사이의 맞물림에 의하여, 필수적으로 절삭운동은 2차 버가 발생하는 치근면의 주변부에 걸쳐 치형 깊이 방향으로 수행된다. 상기 절삭 운동은 치형 선단부로부터 치형 기저부를 향한 방향, 또는 그 반대방향으로 일어날 수 있다. 또한, 공구 휠의 치형 각각은 좌측 치근면 뿐만 아니라 우측 치근면에서도 이러한 절삭날을 가질 수 있게 된다. 이러한 경우에, 2차 버는 직접적이고 연속적으로 공작물 휠에 있는 일련의 치형의 좌측 및 우측 치근면으로부터 제거된다.

본 발명에 따른 방법 및 장치에 의하면 2차 버가 프레스 가공에 의한 연마 롤러에 의해 매끄럽게 되는 것이 아니라 절삭날의 절삭 운동에 의한 기계가공으로 제거될 수 있다.

또한, 2차 버는 직접적이고 연속적으로 공작물 휠에 있는 일련의 치형의 좌측 및 우측 치근면으로부터 동시에 제거될 수 있다.

도 1은 단부절삭 공구 휠의 실시예에 관한 사시도이다.
도 2는 도 1의 공구 휠에 대한 정면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분을 확대한 확대도이다.

본 명세서에서 "치형이 형성된(Toothed)" 및 "치형부(Toothing)" 등의 용어는 회전가능한 방식으로 맞물림이 발생하는 각종 내외부의 치형부를 가리키는데 사용된다. 특히, 치형부는 실린더 형상 또는 원뿔 형상을 하고 있다.

본 발명에 따른 적어도 하나의 구성과 각종 구성요소를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명을 실시함에 있어서 본 발명은 이하의 설명 및 첨부된 도면에 개시된 구성과 각 요소의 배치에만 국한되지는 않는다는 점을 언급하고자 한다. 본 발명은 구성을 다르게 할 수 있으며 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 이하에서 사용된 용어 및 명칭은 설명의 목적일 뿐 본 발명을 제한하는 것이 아님을 밝혀둔다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에서는 2차 버가 프레스작업에 의한 다듬질롤러로 다듬질되는 것이 아니라 절삭날의 절삭운동이 가미된 기계가공으로 제거된다. 공작물 휠과 공구 휠 사이의 맞물림으로써 치형 깊이 방향으로 치근면(Tooth flank)의 주변부에 걸쳐 필수적으로 절삭운동이 일어나게 된다. 치근면의 주변부는 2차 버가 발생하는 부분이다. 상기 절삭운동은 치부 선단부(Tooth Tip)로부터 치부 기저부(Tooth Base)를 향하는 방향, 또는 그 반대방향으로 일어난다. 또한, 공구 휠의 각각의 치형은 우측 치근면(Flank) 뿐만 아니라 좌측 치근면에도 절삭날을 가질 수 있다. 따라서, 2차 버는 연속하여 직접적으로 공작물의 연속적인 치형의 좌측 및 우측 치근면으로부터 제거될 수 있다.

치형 단부(Edge)는 리세이핑 가공(Reshaping) 또는 절삭 가공에 의하여 모따기되도록 재작업될 수 있다. 리세이핑 및 절삭 가공 모두 2차 버를 유발하는 작업이다. 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서는, 전술한 첫번째 경우에 공작물 휠의 말단 치형 단부(End tooth edge)의 재작업은 공작물 휠에 맞물려있는 치형가공된 모따기 휠의 치형을 이용하여 상기 치형 단부의 탄성변형에 의하여 수행된다. 공작물 휠과 맞물리는 모따기 휠의 치형 영역의 헬릭스 각(Helix angle)은 생성될 공작물 휠 모따기부에 상응한다.

장치의 경우를 살펴보면, 본 발명의 목적은 치형이 형성된 공작물 휠 및 치형이 형성된 공구 휠에서의 2차 버를 제거하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 치형이 형성된 공작물 휠에서의 2차 버는 치형의 말단 치형 단부를 모따기하는 재작업에 의해 발생되며, 모따기부는 모따기부에 인접한 치근면의 주변부에서 치형의 치근면 및 말단면을 연결한다. 한편, 치형이 형성된 공구 휠은 공작물 휠의 치근면과 회전가능하게 맞물리는 치근면을 구비하고 있다. 공구 휠의 치근면에서, 치형의 폭 방향으로 형성된 절단면은 공작물 휠의 치근면의 주변부와 맞물리는 치근면의 영역에 형성되어 있다.

본 발명에 따른 장치에서, 맞물려있는 동안에 2차 버를 발생시키는 공작물 휠의 치근면의 주변부에 걸쳐 절삭날은 치형의 깊이 방향으로 필수적으로 움직이며, 이에 따라 2차 버를 제거한다. 바람직하게, 공구 휠의 치형 각각의 우측 치근면 및 좌측 치근면은 모두 적어도 하나의 이러한 절삭날을 구비하고 있으며, 상기 배치 때문에 상기 절삭날은 절삭 과정에서 공작물 휠의 일련의 치형에 있는 좌측 치근면 및 우측 치근면과 연속하여 맞물린다.

바람직하게, 공구 휠의 치근면은 치형의 폭 방향으로 오목하게 형성되어 있다. 상기 오목한 형상 덕분에 공구 휠의 가공 지점이 2차 버가 발생한 치근면의 주변부에서만 형성되고, 상기 가공 지점으로부터 치형의 중심을 향하여 치형의 폭 방향으로 뻗어있는 치근면 부분은 공구 휠에 접촉하지 않도록 하여 가공되지 않도록 보장된다.

본 발명에서는 특히 절삭날이 공구 휠의 치형에 있는 리세스의 단부 부분에 의해 형성된다. 상기 단부는 치근면에 의해 구획되고, 상기 리세스는 치근면을 향하여 개방되어 있다. 이러한 방식으로, 절삭날을 형성하는 상기 단부 부분에 인접한 치근면 부분은 자유면(Free surface)을 나타내고, 상기 단부 부분에 인접한 리세스의 벽부(Wall zone)는 절삭날의 기계가공면을 나타낸다.

바람직하게, 공구 휠의 치근면은 치형의 깊이 방향으로 서로 이격되어 있는 복수의 절삭날을 구비하고 있다. 상기 절삭날은 맞물리는 동안 치형의 깊이 방향으로 불규칙적으로 연속되어 있는 2차 버 부분에 작용할 수 있다. 공구 휠의 치형 개수와 공작물 휠의 치형 개수 사이의 비를 적절하게 선택함으로써, 어떠한 경우에라도 충분한 회전 후에는 상기 절삭날과 2차 버의 이동 경로 사이가 서로 완벽히 겹쳐지게 되어 2차 버가 완벽하게 제거되게 된다.

바람직한 본 실시예는 각각의 리세스가 인접한 공구 휠 치형의 말단면을 향하여 개방되어 있고, 치형의 좌측 치근면에서부터 치형의 우측 치근면까지 형성되어 있는 것이 특징이다. 이러한 방식으로, 리세스는 재료를 공구 휠의 전면에서부터 제거함으로써 간단한 방식으로 제작될 수 있다. 횡단부에 대하여 직교하는 단면도에서의 횡단면 형상은 이러한 형상이 2차 버를 제거하기 위한 절삭날을 형성하기만 한다면 중요한 것은 아니다.

이러한 구성에서 리세스가 나선부의 나사산부 위에서 횡단부에 위치하는 것이 유리하다는 것이 밝혀졌다. 나선부는 다중 나사산으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 나사산의수는 3 내지 7 사이일 수 있다. 대안적으로, 횡단부의 리세스는 하나 또는 복수의 원호 상에 위치될 수 있다. 이러한 모든 경우에 있어서, 생산에 사용되는 공구는 공구 휠의 전면에 대하여 적절한 궤적 곡선을 따라 축방향 전진 하에 이동된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 공구 휠은 동축의 치형이 형성된 모따기 휠에 회전가능하지 않도록 연결되어 있고, 공작물 휠의 치형 단부와 맞물리는 상기 모따기 휠의 치형은 모따기부에 상응하는 헬릭스 각을 가지고 있다. 공구 휠과 모따기 휠을 합친 상기 수단과 맞물려 있을 때 공작물 휠의 회전 때문에, 모따기 공정과 2차 버의 제거 공정이 하나의 동일한 공정에서 수행된다. 특히, 모따기 휠의 치형은 그 원주 상의 일부분에만 제공된다. 또한, 공구 휠의 치형이 전술한 부분과는 다른 원주 상의 일부분에만 절삭날을 가지고 있다면 충분하다. 이러한 구성에서, 적절한 회전수, 및 모따기 휠의 치형 수와 공작물 휠의 치형 수 사이의 비를 적절히 선택함으로써 항상 공작물 휠의 모든 치형에 모따기부가 확실히 제공되도록 할 수 있다.

도면에서 다양한 각도로 도시되어 있는 스퍼(Spur) 절삭 공구 휠은 회전가능하도록 설치되기 위하여 축 또는 아버를 수용하기 위하여 회전축에 대하여 동축의 실린더형 허브면(1); 회전축을 중심으로 복수의 치형(2)을 구비한 동축 치형부; 및 허브면(1)으로부터 치형부의 어덴덤(Addendum)까지 반경방향으로 뻗어있는 2 개의 단부면(3, 4)(회전축에 대해 직교하는 방향으로 형성됨);을 구비하고 있다. 각각의 치형부(2)는 좌측 치근면(5) 및 우측 치근면(6)을 구비하고 있으며, 이는 회전축에 대하여 직교하는 평면도인 도 3 및 4에서 확인할 수 있다.

단부면(3)은 허브면(1)과 치형부의 기초원(Root circle) 사이의 영역에서 완벽한 평면으로 되어 있다. 반면에 치형(2)의 단부면을 형성하고 있는 치형부의 어덴덤과 기초원 사이의 영역에서, 치형(2)은 홈과 유사한 리세스(7)을 구비하고 있다. 횡단부를 나타내는 도면에서 도시된 바와 같이, 상기 리세스(7)는 각각의 치형(2) 상에서 좌측 치근면(5)으로부터 우측 치근면(6)까지 뻗어있다. 이러한 구성으로 리세스(7)는 각각의 치근면(5, 6) 상에서 에지부(8)를 구획한다. 상기 에지부(8)의 각 부분(9, 10)은 치형의 폭 방향으로 뻗어있고, 각각의 절삭날을 형성한다. 이렇게 함으로써 절삭날(9, 10)에 인접한 치근면(5, 6) 영역은 절삭날과 관련된 자유면을 나타내고, 절삭날(9, 10)에 인접한 리세스(7)의 벽부는 관련된 기계가공면을 나타낸다.

또한, 도면에는 모든 치형(2)의 리세스(7)가 회전축에 중심이 있는 호 형상 곡선 상에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다. 특히, 이들은 호 형상부 또는 나선부의 나사산부일 수 있다. 예컨데 도 4에 도시된 바와 같이, 횡단부의 면에 대하여 직교하는 단면에서, 리세스(7)의 형상은 대체로 일정하지 않다. 다만 필요한 한가지 요건은 리세스(7)에 의해 한정된 에지부(8)가 단부면(3)에 마주하는 치형(2) 각각의 단부면 방향으로 뻗어있는 적어도 하나의 부분(9, 10)을 가지고 있다는 점이다.

도시된 공구 휠은 각각의 치근면과 치형의 단부면을 연결하는 각각의 모따기부를 구비하도록 재작업된 말단 치형 단부를 구비하고 있는 스퍼 절삭 공작물 휠(도면에 미 도시)을 기계가공하는데 사용된다. 상기 재가공은 모따기부에 인접한 치근면의 주변부에 2차 버를 각각 발생시킨다. 그 결과, 도면에 도시된 공구 휠은 기계가공될 공작물 휠과 회전가능하게 맞물리게 된다. 절삭날(9, 10)을 구비하고 있는 공구 휠의 치근면 영역이 2차 버를 생성하는 공작물 휠의 치근면 주변부와 맞물리도록 공작물 휠과 공구 휠 사이에 제 1 축방향 위치가 선택된다. 따라서, 절삭날(9, 10)은 기계가공 시에 공작물 휠 치형의 깊이 방향으로 공작물 휠의 2차 버를 가로질러 필수적으로 이동하게 되며, 결과적으로 수회의 회전 후에 2차 버를 제거하게 된다.

도면에 도시된 공구 휠은 절삭날(9, 10)을 형성하는 리세스(7)를 일 단부면(3)에서만 구비하고 있으며, 다른 단부면(4)은 완전히 평면으로 되어 있다. 상기 평면 단부면(4)에는, 본 발명에 따라 제작된 다른 공구 휠이 역 거울 대칭으로 상기 평면 단부면(4)과 추가적으로 연결될 수 있다. 이러한 구성으로, 공작물 휠 치형의 2 개의 치근면 단부 구역에서 발생되는 2차 버가 동시에 제거될 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 2 개의 연결된 공구 휠의 축방향 두께의 합이 2차 버를 가지고 있는 공작물 휠의 치근면 주변부의 축방향 거리와 유사하여야 할 것을 요구한다. 2 개의 공구 휠의 마주하는 단부면(4) 사이에 스페이스 디스크(Spacing disc)를 삽입하여 적절한 변형을 할 수 있다는 점은 자명한 사항이다. 축방향 치수를 적절히 선택함으로써, 본 실시예는 단부면(3, 4) 모두에 리세스(7)를 제공함으로써 단일편으로 제작될 수도 있다.

대안적으로, 리세스(7)를 구비하고 있는 단부면(3)이 서로 마주볼 수 있도록 양측에서 2차 버의 제거가 가능한 충분한 공간을 확보하면서, 본 실시예에 따라 제작된 2 개의 공구 휠을 서로에 대하여 동축상으로 배치하는 것도 또한 가능하다.

공구 휠과 공작물 휠 사이의 치근면의 맞물림이 2차 버를 가지고 있는 치근면의 주변부에서만 필요하며 요구되기 때문에, 공구 휠의 치형(2)은 그 치형의 두께가 치형의 폭 방향으로 치형의 중심부를 향하여 감소되도록 제작될 수 있다. 예를 들면, 공작물 휠의 치형(2)이 그라운드 할로우(Ground hollow) 형상이 되도록 제작될 수 있다.

도면에 도시된 공구 휠의 치형부는 스퍼 치형부(Spur toothing)이다. 이것은 스퍼 치형 공작물 휠의 기계가공 용으로 적합하다. 헬리컬 공작물 휠 용으로 적절한 헬릭스 각을 가진 공구 휠이 제작될 수 있다.

또한, 공작물에 대한 동축 모따기 휠은 리세스(7)를 구비한 단부면(3)에 연결될 수 있다. 상기 모따기 휠의 설계 및 기능은 EP 1 270 127 A1에 개시된 디버링 휠(Deburring wheel)과 유사하다. 상기 모따기 휠(도면에 미 도시)은 그 원주 상 전체 또는 일부에 걸쳐 치형을 가지고 있고, 상기 치형의 헬릭스 각은 공작물 휠에서 생성될 모따기부에 대응된다. 치형 단부와 맞물림으로써 공작물 휠의 치형 단부의 리세이핑 가공에 영향을 주는 모따기 휠과 공구 휠의 상기 조합에 의하여, 치형 단부의 모따기 및 공정 중에 발생하는 2차 버의 제거가 하나의 동일한 작업 사이클에서 동시에 달성될 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만 이러한 특별한 설명에 제한되지는 않는다는 것은 자명하다. 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 할 수 다양한 변형례를 포함하는 것으로 의도하고 있다.

1: 허브 면
2: 치형부
3, 4: 단면부
5, 6: 치근면
7: 리세스
8: 에지부
9, 10: 절삭날

Claims (14)

1. 치형가공된 공작물 휠에서 2차 버를 제거하기 위한 방법에 있어서,
   2차 버는 치형의 말단 치형 단부를 치형의 말단면과 치형의 치근면을 연결하는 모따기부로 재작업함으로써 형성되고, 2차 버는 모따기부에 인접한 치근면의 주변부에 형성되며,
   공작물 휠의 치근면들을 치형가공된 공구 휠의 치근면들과 회전가능하게 맞물림시키는 단계를 포함하고,
   2차 버는 공구 휠의 치근면(5, 6) 상에 형성되어 있는 절삭날(9, 10)의 절삭 운동에 의하여 공작물 휠의 치근면들의 주변부로부터 제거되고,
   상기 절삭 운동은 공작물 휠의 치근면들의 주변부를 치형가공된 공구 휠의 치근면들에 맞물림시킴으로써 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 공작물 휠의 치형 단부는 공작물 휠과 맞물림되는 치형가공된 모따기 휠의 치형을 이용하여 상기 치형 단부의 탄성 리세이핑 가공에 의하여 재작업되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 치형가공된 공작물 휠에서 2차 버를 제거하는 장치에 있어서,
   공작물 휠의 치근면들과 회전가능하게 맞물림될 수 있고 그 치근면들로부터 2차 버들을 제거할 수 있는 치근면들(5, 6)을 가지는 치형가공된 공구 휠을 포함하고,
   치형 면의 폭 방향으로 뻗어있는 절삭날(9, 10)이 공작물 휠의 치근면의 주변부와 맞물림되는 치근면 구역에서 공구 휠의 치근면(5, 6)에 형성되어 있으며,
   절삭날(9, 10)이 공구 휠의 치형(2)의 리세스(7)의 에지부(8)의 일부분에 의해서 형성되고, 리세스(7)는 치근면(5, 6)에 의해 구획되고 치면근을 향하여 개방되며, 리세스(7)는 치형(2)의 단부면(3, 4)에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 공구 휠의 치근면(5, 6)은 치형 면의 폭 방향으로 오목하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 삭제
6. 제 3 항에 있어서, 공작물 휠의 치근면(5, 6)은 치형의 깊이 방향으로 이격되어 있는 복수의 절삭날(9, 10)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 3 항에 있어서, 각각의 리세스(7)는 공구 휠 치형(2)의 인접한 단부(3)를 향하여 개방되어 있고, 치형(2)의 좌측 치근면(5)으로부터 우측 치근면(6)으로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 리세스(7)는 나선부의 나사산부를 횡단하는 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 나선부는 다중 나사산으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 7 항에 있어서, 공구 휠의 치형부는 공구 휠에 있는 2 개의 반경방향 단부면(3, 4)에 의해 구획되는 외부 스퍼 치형부인 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 리세스(7)는 2 개의 단부면 중에서 하나의 단부면(3)에만 형성되어 있고, 다른 단부면(4)은 평평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 10 항에 있어서, 리세스(7)는 양 단부면(3, 4)에 모두 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 3 항에 있어서, 공구 휠은 동축 치형가공된 모따기 휠에 회전가능하지 않도록 연결되어 있고,
    상기 모따기 휠의 치형은 공작물 휠의 치형 단부와 맞물림되고, 모따기부에 대응하는 헬릭스 각을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 모따기 휠의 치형이 그 원주 상의 일부분에만 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
    

Images