1. 기어의 구조와 기능

기어는 다양한 기계 용도에 따라 형태와 크기가 다양하지만, 크게 톱니 링과 휠 바디의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 일반적인 원통 기어에는 디스크 기어, 슬리브 기어, 내접 기어, 샤프트 기어, 섹터 기어, 랙 기어가 있으며, 그중 디스크 기어가 가장 일반적으로 사용됩니다.

원통형 기어에는 링이 여러 개 있을 수 있습니다. 일반적인 단일 링 기어는 쉽게 제작할 수 있지만, 숄더가 이중 또는 삼중 기어의 작은 톱니 링에 영향을 미치는 경우가 많아 활용 가능한 제조 기술이 제한됩니다.

2. 원통기어의 정밀도 요구 사항

 기어 자체의 제조 정밀도는 전체 기계의 작동 성능, 지지력 및 수명에 큰 영향을 미칩니다. 기어의 사용 조건에 따라 기어 전달에 대한 다음과 같은 요구 사항이 제시됩니다.

(1) 운동 정확도 - 기어가 운동을 정확하게 전달할 수 있어야 하며 전달 비율이 일정해야 합니다. 즉, 기어의 회전 각도 오차가 특정 범위를 초과하지 않아야 합니다.

(2) 작업의 원활함 - 기어 전달 운동은 원활해야 하며 충격, 진동, 소음이 작아야 합니다. 이를 위해서는 기어 회전 시 순간 속도비의 변화를 작게 제한해야 합니다. 즉, 단시간 내 각도 오차를 제한해야 합니다.

(3) 접촉 정밀도 - 기어가 동력을 전달할 때 하중의 불균일한 분포로 인해 접촉 응력이 너무 커지지 않도록 하여 치아 표면의 조기 마모를 일으키지 않도록 해야 하며, 기어가 작동할 때 치아 표면 접촉이 균일해야 하며, 일정한 접촉 면적을 확보하고 접촉 위치의 요구 사항을 충족해야 합니다.

(4) 치면간격 – 기어의 구동이 필요할 경우, 작동하지 않는 치면 사이에는 윤활유를 저장하고 온도 및 탄성변형에 의한 치수변화와 가공 및 조립상의 오차를 보상하기 위한 일정간격이 존재한다.

3. 기어 소재

장비는 적합한 재료의 작업 조건을 준수하여 사용해야 합니다. 기어의 가공 성능과 수명은 재료 선택에 직접적인 영향을 받습니다.

• • 20Cr, 40Cr, 20CrMnTi 등과 같은 저탄소 및 중탄소 합금강과 45강과 같은 중탄소강에 대한 일반적인 기어 선택.
• • 38CrMoAlA 질화강은 높은 요구 조건을 가진 중요 기어에 적합한 소재입니다. 비힘 전달 기어에 사용할 수 있는 다른 소재로는 주철, 합판, 나일론 등이 있습니다.

4. 기어의 열처리

기어 가공에서는 두 가지 열처리 공정이 서로 다른 목적에 따라 구성됩니다.

1) 블랭크 열처리: 블랭크 가공 전후에 예열처리 정규화 또는 템퍼링을 배치합니다. 주된 목적은 단조 및 거친 가공으로 인해 발생하는 잔류 응력을 제거하고 재료의 가공성을 개선하며 종합적인 기계적 성질을 개선하는 것입니다.

2) 치면 열처리: 치형 가공 후 치면의 경도와 내마모성을 향상시키기 위해 침탄담금질, 고주파 유도가열 담금질, 침탄질화 및 질화 열처리 공정을 자주 실시합니다.

5. 빈 기어

막대 소재, 단조, 그리고 주조는 기어 블랭크 형태의 대부분을 구성합니다. 막대 소재는 구조가 간단하고 강도 요구 사항이 낮은 소구경 기어에 사용됩니다. 직경이 400~600mm를 초과하는 기어는 주조 블랭크로 제작되는 경우가 많지만, 기어에 높은 강도, 내마모성, 내충격성이 요구되는 경우에는 다목적 단조 공정도 흔히 사용됩니다. 크고 정밀도가 낮은 기어의 경우, 기어 이빨을 직접 주조하여 가공을 최소화할 수 있습니다. 작고 복잡한 형상의 기어는 분말 야금, 열간 압연, 냉간 압출, 가압 주조, 정밀 주조와 같은 새로운 공정을 사용하여 기어 이빨이 있는 이빨 빌렛을 생산하여 노동 생산성을 향상시키고 원자재를 절약할 수 있습니다.

치아 블랭크의 가공 계획 선택

샤프트 기어와 슬리브 기어의 경우 가공 공정은 기본적으로 일반 샤프트 및 슬리브 기어와 유사하며, 주로 디스크 기어의 가공 공정을 논의합니다.

톱니 블랭크의 가공 기술은 주로 기어 본체의 구조와 생산 유형에 따라 달라집니다.

(1) 대량생산이 가능한 치아블랭크 가공

중형 크기의 치아 빌릿을 대량으로 가공할 경우, "드릴링 1개, 풀 1개, 툴카 1개"의 공정 계획을 사용합니다.

1) 빈 바깥쪽 원과 끝면 위치를 정하여 드릴링 또는 리밍합니다.

2) 라콘;

3) 멀티툴 반자동 선반의 조삭 마무리 차량의 외측 원, 단면, 홈 및 모따기 부분에 구멍을 뚫습니다.

이 공정 방식은 효율적인 공작기계를 사용하므로 조립라인이나 자동라인으로 구성될 수 있어 생산 효율이 높습니다.

"자동차 풀 어 카" 공정 계획은 배치 단위로 생산되는 치아 빌렛을 가공하는 데 자주 사용됩니다.

1) 톱니 빌릿 또는 휠 배치의 외측 원에 외측 원, 단면, 내측 구멍을 미세하게 돌립니다. 2) 단면을 사용하여 스플라인 구멍이나 풀홀을 지지합니다. 3) 미세 차량의 외측 원과 단면을 구멍에 맞춥니다.

이 솔루션은 수평 선반 또는 터렛 선반과 브로칭 머신을 통해 구현할 수 있습니다. 안정적인 가공 품질과 높은 생산 효율이 특징입니다. 톱니 블랭크 구멍에 단차가 있거나 단면에 홈이 있는 경우, 터렛 선반의 멀티툴을 최대한 활용하여 여러 스테이션에서 가공을 수행하고 터렛 선반에서 톱니 블랭크 가공을 한 번에 완료할 수 있습니다.

기어 이빨 가공 방법

기어링의 치형 가공은 전체 기어 가공의 핵심입니다. 기어 가공에는 여러 공정이 있으며, 이는 모두 기어 가공 서비스의 형상을 위한 것이며, 최종적으로 정밀도 요구 사항을 충족하는 기어를 얻는 것을 목표로 합니다.
가공 원리에 따라 치형은 성형법과 현상법으로 나눌 수 있습니다. 성형법은 절삭할 기어의 치형 홈 형상에 맞는 성형 공구를 사용하여 치면을 절삭하는 방법으로, 밀링, 치형 인발, 치형 연삭 등이 있습니다. 현상법은 기어 공구와 공작물의 맞물림 관계에 따라 치면을 절삭하는 방법으로, 호빙, 기어 셰이퍼, 셰이빙, 연삭, 호닝 등이 있습니다.
치형 가공 방식은 주로 기어의 정밀도 등급, 구조 형상, 생산 유형 및 생산 조건에 따라 결정됩니다. 정밀도 등급이 다른 기어의 경우, 일반적으로 사용되는 치형 가공 방식은 다음과 같습니다.

1) 8등급 정밀도의 기어. 기어 호빙 또는 기어 셰이퍼를 사용하면 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 경화된 기어의 경우, 롤(인서트) 치형 - 치단 가공 - 담금질 - 수정 구멍 가공 방식을 사용할 수 있습니다. 단, 담금질 전에 치형의 가공 정밀도를 향상시켜야 합니다.
2) 6-7 정밀 기어. 경화된 기어에는 황삭 호빙, 정삭 호빙, 치면 가공, 정삭 절삭, 표면 담금질, 교정 기준선, 기어 호닝을 사용할 수 있습니다.
3) 5등급 이상의 정밀도를 가진 기어. 일반적으로 황삭 호빙 - 정삭 호빙 - 치면 가공 - 담금질 - 교정 기준 - 황삭 연삭 - 정삭 연삭 순으로 사용됩니다. 연삭은 현재 치형 가공에서 가장 높은 정밀도와 가장 작은 표면 거칠기 값을 가진 가공 방법이며, 최고 정밀도는 3~4등급에 도달할 수 있습니다.

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