TC TC TC TC 폴리곤폴리곤폴리곤폴리곤 터닝을터닝을터닝을터닝을 이용한이용한이용한이용한 기어기어기어기어 가공가공가공가공

2010년 01월 19일공기.자동화 BG 연구개발총괄 제품개발 제품개발1팀복합가공기술센터

사 외 비

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목목목목 차차차차

1. 개요

1.1 기어

1.2 호브

1.3 기어가공 기능

2. 기어가공 Tooling

2.1 기어의 비틀림 각도에 따른 호브축의 회전각을 계산

2.2 동일한 Hob로 여러 종류의 기어 가공

3. 기어 가공 프로그램 setup

3.1 폴리곤 터닝 Format

3.2 폴리곤 터닝 Setting

3.3 호브와 기어 사양

3.4 절삭 조건 선정

3.5 실 가공 Program

4. 기어 가공 정밀도

4.1 기어 가공 정밀도

4.2 기어 정밀도의 이해

목 차

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1. 개요

1.1 기어

- Helical Gear는 Spur Gear의 이 줄기가 축에 대해서

경사로 되어있으며 운전시 대각선 접촉이 이루어 지며

그 각도가 클수록 동시에 접촉되는 치의 수가 증가되므로

Spur Gear에 비해 부드러운 운전을 기할 수 있고 기계적

효율도 높일 수 있다.

좌-우 기어&

비틀림 각 β

헬리컬 기어

- 기어를 축 방향에서 볼 때

기어의 이 줄기가 오른쪽으로 되어 있으면 우 비틀림,

왼쪽으로 되어 있으면 좌 비틀림이라고 한다.

☞ 비틀림 각 β (Helix angle)

우(R)

좌(L)

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1. 개요

1.2 호 브

호 브(HOB)

- 기어절삭 공구로 나사(worm)에 홈(flute)을 파서 그 부분에

cutting edge를 만들어 나선상의 칼날이 순차적으로 치차의

간섭부위를 제거한다.

- 평 기어, 헬리컬 기어, worm 기어 등 을 절삭 할 수 있다.

- 호브 날은 리드 각을 가지고 있어 가공 중

소재의 회전과 공구 이송이 동기 되어야 한다.

☞ 리드 각 αααα (Lead angle)

α = SIN-1(모듈 x 줄 수 /HOB PCD)

- 통상 기어의 방향과 리드 각은 동일한 방향으로 선정

☞ 우기어 – 우 호브, 좌 지어 – 좌 호브

- 나선상의 칼날 단면이 위쪽으로 향하도록 할 때

단면이 오른쪽으로 향하면 우 호브,

단면이 왼 쪽으로 향하면 좌 호브 이다.

리드 각 α&

좌-우 호브

좌 호브

우 호브

공구 전면 부 리드 각 방향공구 후면 부 리드 각 방향

호브 축의회전

- 가공할 기어의 종류와 사용하는 호브의 종류에 따라 호브 축을 회전하여

setting 하여야 한다.

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1. 개요

1.3 기어 가공 기능

Electric Gear Box

(M-series)

Hobbing

- 기어는 소재 축(C축)이 Hob에 연결된 Spindle (Hob축)의 회전에

동기화되며 또한 소재 축은 이송 축(Z축)의 이동에도 동기화된다.

­ 기어의 비틀림 각도에 따른 경사 축 이송이 필요 없다.

☞ 16iT / 18iT (MX2000/2500 series)

- 기어는 소재 축이 Hob축의 회전에 동기화 되어 회전함으로 가공된다.

이때 C축은 servo motor, Hob축은 Spindle motor에 연결되어 진다.

- EGB 기능은 Servo 시스템을 사용하여 직접 제어하는 것으로 소재 축과 Hob축

(EGB축)을 동기화 하기 위해 사용된다.

- EGB기능에 의해 소재 축은 에러 유발 없이 공구축의 속도 변화를 추적

함으로 고정도의 기어 가공을 할 수 있다.

☞ 31iT / 310iT

PolygonTurning

- 기어는 소재 축(C축)의 회전에 따라 Hob축이 지령된 일정비율에

따라 동기화되어 회전하여 가공된다.

- 기어의 비틀림 각도에 따른 경사 축 이송이 필요하다.

☞ 16iT / 18iT / 21iT (P2000SY series)

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2. 기어 가공 Tooling

2.1 기어의 비틀림 각도에 따른 호브축의 회전각을 계산 (1/3)

- 헬리컬 기어와 호브에는 각각 비틀림 각(β)과 리드 각(α)이 있다.

기어 가공 시 두 각이 가공면에서 일직선이 되도록 호브 축(γ)을 회전하여 가공한다.

☞ 두 각이 일치하지 않고 가공할 경우 기어 또는 호브가 파손 된다.

호브축의회 전

[상향절삭상향절삭상향절삭상향절삭] -밀링커터의밀링커터의밀링커터의밀링커터의날이날이날이날이

공작물공작물공작물공작물을을을을들어들어들어들어올리는올리는올리는올리는방향방향방향방향으로으로으로으로작용작용작용작용

[하향절삭하향절삭하향절삭하향절삭] -밀링커터의밀링커터의밀링커터의밀링커터의날이날이날이날이

공작물공작물공작물공작물을을을을누르는누르는누르는누르는 방향방향방향방향으로으로으로으로작용작용작용작용

- 호브의 회전방향 검토 시 하향 절삭이 되도록 한다.

☞ 조도 개선,공구 수명 증대, 절삭열 배출이 용이

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2. 기어 가공 Tooling

평 기어&

우 호브

γ = ± α

우 기어&

우 호브

γ=±(β-α)

좌 기어&

우 호브

γ=±(β+α)

---- YYYY에서에서에서에서 하향절삭하향절삭하향절삭하향절삭 + Y+ Y+ Y+ Y에서에서에서에서 하향절삭하향절삭하향절삭하향절삭

*표준 TC에서 Hobbing unit를 이용할 시는 상기 표의 ‘–Y에서 하향절삭’을 참조하여 회전각을 산출하면 됨

MX장비에서 우-호브 축(B축)의 회전방향은 아래와 같다.

2.1 기어의 비틀림 각도에 따른 호브축의 회전각을 계산 (2/3)공구 전면 부 리드 각 방향공구 후면 부 리드 각 방향

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2. 기어 가공 Tooling

평 기어&

좌 호브

γ = ± α

우 기어&

좌 호브

γ=±(β+α)

좌 기어&

좌 호브

γ=±(β-α)

---- YYYY에서에서에서에서 하향절삭하향절삭하향절삭하향절삭 + Y+ Y+ Y+ Y에서에서에서에서 하향절삭하향절삭하향절삭하향절삭

MX장비에서 좌-호브 축(B축)의 회전방향은 아래와 같다.

*표준 TC에서 Hobbing unit를 이용할 시는 상기 표의 ‘–Y에서 하향절삭’을 참조하여 회전각을 산출하면 됨

2.1 기어의 비틀림 각도에 따른 호브축의 회전각을 계산 (3/3)공구 전면 부 리드 각 방향공구 후면 부 리드 각 방향

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2. 기어 가공 Tooling

- 한 호브를 이용하여 서로 다른 종류의 기어(평 기어,우 기어,좌 기어)를 가공한다.

이 때 비틀림 각(β)과 리드 각(α)이 가공면에서 일직선이 되도록 호브 축(γ)을 회전

한다.

- 평 기어 가공 시 ☞ γ=±α

- 호브와 기어의 방향이 일치할 때 ☞ γ=±(β-α) : 우호브-우기어 / 좌호브-좌기어

- 호브와 기어의 방향이 다를 때 ☞ γ=±(β+α) : 우호브-좌기어 / 좌호브-우기어

비틀림 각(β) = 0˚

리드 각(α) = 2˚5’2

= 2.0838˚

우 호브& 평 기어

①①①① ----YYYY에서에서에서에서 하향하향하향하향 절삭절삭절삭절삭: : : : 공구공구공구공구 전면전면전면전면 부부부부 리드리드리드리드 각각각각 일치일치일치일치

②②②② +Y+Y+Y+Y에서에서에서에서 하향하향하향하향 절삭절삭절삭절삭: : : : 공구공구공구공구 후면후면후면후면 부부부부 리드리드리드리드 각각각각 일치일치일치일치

γ= -α(2.0838) = -2.0838 γ= α(2.0838) = 2.0838

[평 기어]

2.2 동일한 Hob로 여러 종류의 기어 가공 (1/2)

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우 호브 &우기어

γ= β(20)-α(2.0838) = 17.9162 γ= -[β(20)-α(2.0838)] = -17.9162

[우 비틀림 기어]

2. 기어 가공 Tooling

비틀림 각(β) = 20˚

리드 각(α) = 2˚5’2

= 2.0838˚

γ=-[β(20)+α(2.0838)] = -17.9162 γ= β(20)+α(2.0838) = 17.9162

[좌 비틀림 기어]

우 호브 &좌기어

①①①① ----Y : Y : Y : Y : 공구공구공구공구 전면전면전면전면 부부부부 리드리드리드리드 각각각각 일치일치일치일치 ②②②② +Y : +Y : +Y : +Y : 공구공구공구공구 후면후면후면후면 부부부부 리드리드리드리드 각각각각 일치일치일치일치

①①①① ----Y : Y : Y : Y : 공구공구공구공구 전면전면전면전면 부부부부 리드리드리드리드 각각각각 일치일치일치일치 ②②②② +Y : +Y : +Y : +Y : 공구공구공구공구 후면후면후면후면 부부부부 리드리드리드리드 각각각각 일치일치일치일치

비틀림 각(β) = 20˚

리드 각(α) = 2˚5’2

= 2.0838˚

2.2 동일한 Hob로 여러 종류의 기어 가공 (2/2)

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3.1 폴리곤 터닝 Format

3. 기어 가공 프로그램 setup

폴리곤 터닝

폴리곤 터닝Parameter

10주축 위상 동기 보상 DATA4035S1,S2

10주축 동기 회전수 도달 LEVEL4033S1,S2

750동기제어시 가감속 시정수4032S1,S2

1000POLYGON 가공중 정상 상태 확인 시간7632

10POLYGON 가공중 주축 회전수 오차 허용 LEVEL7631

설정치 초과시 P/S NO.5018 발생4000REV.-TOOL의 상한 회전수7621

0G38.0을 사용하지 않음7603#7

0위상 제어를 사용함7602#5

10REV.-TOOL측의 속도 LOOP 적분 GAIN4053S2

10MAIN측의 속도 LOOP 적분 GAIN4053S1

10REV.-TOOL측의 속도 LOOP 비례 GAIN4045S2

10MAIN측의 속도 LOOP 비례 GAIN4045S1

2500REV.-TOOL측의 POSITION GAIN4068S2

2500MAIN측의 POSITION GAIN4068S1

기계 마다 조정 요망(표준치:2000)조정REV.-TOOL측의 SPINDLE과 MOTOR간 GEAR 비4059S2

기계 마다 조정 요망조정MAIN측의 SPINDLE과 MOTOR간 GEAR 비4059S1

1POSITION CODER GEAR 수4174S2

1SPINDLE GEAR 수4173S2

1주축/POSITION CODER간 임의 GEAR비 설정4009S2#3

비 고당사표준내 용NO.

66661111333311111 : 31 : 31 : 31 : 3

44441111222211111 : 21 : 21 : 21 : 2

22221111111111111 : 11 : 11 : 11 : 1

Q 값P 값Q 값P 값주축(소재) : 공구축(공구)

Milling TurretMX Milling Spindle회전비율(Spindle)G51.2 P_ Q_G51.2 P_ Q_G51.2 P_ Q_G51.2 P_ Q_ ; Polygon mode On; Polygon mode On; Polygon mode On; Polygon mode On

*P,Q ; 1~9*P,Q ; 1~9*P,Q ; 1~9*P,Q ; 1~9의의의의 정수값정수값정수값정수값 ((((회전비회전비회전비회전비))))

Q(+)_ ; Q(+)_ ; Q(+)_ ; Q(+)_ ; 공구공구공구공구 정방향정방향정방향정방향 회전회전회전회전Q(Q(Q(Q(---- )_ ; )_ ; )_ ; )_ ; 공구공구공구공구 역방향역방향역방향역방향 회전회전회전회전

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3.2 폴리곤 터닝 Setting

3. 기어 가공 프로그램 setup

파라메터조정방법

가공가공가공가공 프로그램을프로그램을프로그램을프로그램을 DryDryDryDry----runrunrunrun으로으로으로으로 구동하며구동하며구동하며구동하며 각각각각 스핀들의스핀들의스핀들의스핀들의 회전수를회전수를회전수를회전수를 지령치와지령치와지령치와지령치와 비교하며비교하며비교하며비교하며 조정조정조정조정

• Error 편차량 비교 화면을 Display한다

① [SYSTEM] Key를 누른다.

② [DGNOS] Key를 누른다.

③ 414와 415를 입력 후 [No.SRH]를 누른다.

- No.414 “SPINDLE-1 MOTION ERROR”

- No.415 “SPINDLE-2 MOTION ERROR”

• 조정용 프로그램을 작성후 실행하며 Error 편차량을 비교하여 조정한다.

① 조정용 프로그램을 작성 후 실행 (1000rpm으로 설정)

② P와 Q의 수치는 회전비가 1:1이 되도록 수치를 입력한다.

③ Error 편차량을 확인하여 No.414와 No.415의 수치가 ±3이내로 N4059S1을 조정할 것.

④ 조정용 프로그램에서 2000rpm으로 변경한 후 ②~③의 과정을 반복할 것

⑤ 조정용 프로그램에서 P와 Q의 수치를 변경하여 프로그램 동작 확인할 것

(단, Rev.-tool spindle의 Max. rpm을 초과하지 않는 경우에만 프로그램 동작됨)

⑥ 조정작업 완료 후 Step1을 G1 WG1 WG1 WG1 W----20.0 F20020.0 F20020.0 F20020.0 F200으로 변경 후 축의 이송도 필히 확인 할 것.

M35M35M35M35

M28M28M28M28

G98 G97 S1000 M3G98 G97 S1000 M3G98 G97 S1000 M3G98 G97 S1000 M3

G51.2 P1 Q1G51.2 P1 Q1G51.2 P1 Q1G51.2 P1 Q1

G4 U10.0 G4 U10.0 G4 U10.0 G4 U10.0 (Step 1)(Step 1)(Step 1)(Step 1)

G50.2G50.2G50.2G50.2

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3. 기어 가공 프로그램 setup

3.3 호브와 기어의 사양

호브

기어

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3. 기어 가공 프로그램 setup

3.4 절삭 조건 선정

절삭 조건

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3. 기어 가공 프로그램 setup

3.5 실 가공 Program

실 가공Program

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4. 기어 가공 정밀도

4.1 기어 가공 정밀도

기어 가공정밀도

- 업체 : 대구 상신정공

- 장비 : P1500SY

- 가공 정밀도 : JIS 7급

- 가공시간 : 90초

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4. 기어 가공 정밀도

4.2 기어 정밀도의 이해

- 기어의 정밀도에 관해서 대부분 표준 등급을 정해 놓고 이에 따라 분류한다.

☞ KS, JIS, DIN, AGMA (American Gear Manufacturers Association)

- 각 기어 등급 비교 (Run-out 규정치 비교)

☞ 정밀기어 : DIN과 JIS는 번호가 작을수록, AGMA는 번호가 커질수록

기어의정밀도 이해

-기어 등급에 따른 사용용도 구분

E.O.D