기어 프로파일 수정에 대한 간략한 소개

I. 왜 기어 프로파일 수정이 필요한가? (목적과 필수성)

1. 탄성 변형 : 동력 전달 중 기어 톱니, 축 및 베어링에 미세한 탄성 변형이 발생한다. 이로 인해 구동기어 톱니의 밑부분이 종동기어 톱니 끝부분을 과도하게 깎아내는 현상(이른바 "간섭")이 발생하여 충격, 진동 및 소음을 유발한다.
2. 제조 및 설치 오차 : 기어 자체에 미세한 피치 오차 및 톱니 형상 편차가 존재할 수 있다. 설치 시 중심 거리 오차 및 축 정렬 불일치가 발생할 수도 있으며, 이러한 오차들은 이상적인 맞물림 상태를 해친다.
3. 열 변형 : 시스템 운전 중 발생하는 열로 인해 기어박스와 기어가 열팽창되어 원래의 맞물림 조건이 변화한다.

• 톱니 끝부분의 엣지 접촉 : 맞물림 충격이 심화됨.
• 응력 집중 : 치끝과 치근부에서 과도하게 높은 접촉 응력.
• 진동 및 소음 증가 : 변속기의 안정성과 승차감 저하.
• 효율성 저하 : 추가적인 마찰과 충격으로 인한 에너지 손실.

II. 주요 수정 유형

1. 치형 수정 - 치높이 방향의 수정
   이는 기어 축에 수직인 단면 내에서 치형 모양을 변경하는 것을 의미한다. 주요 유형은 다음과 같다.
   • 치끝 릴리프 : 가장 일반적으로 사용되는 치아 프로필 수정 방법, 치아 끝 근처에 있는 부적절한 치아 프로필의 작은 부분을 적절하게 희석하는 것을 포함합니다. 그 목적은 기지 고장 오류와 기어 치아 변형을 보상하고 치아 끝 가장자리 접촉뿐만 아니라 매시 인 및 매시 아웃 충돌을 피하고 원활한 전송을 보장하는 것입니다.
   • 뿌리 해소 : 짝짓기 기구의 치아 끝에 해당하는 영역에서 기구 뿌리를 희석합니다. 그 목적은 짝짓기 기어의 치아 끝과 현재 기어의 뿌리 사이의 간섭을 방지하는 것이며, 또한 매시링 중에 부드러운 전환을 촉진시키는 것입니다.
   • 왕관 변경 : 이빨 프로필을 약간 돌출한 중부 부분으로 약간 통 모양으로 형성합니다. 그 목적은 기어 특기적 인 부하 및 설치 오류를 보상하여 부하가 치아 표면의 중간에 더 잘 집중되도록하고 가장자리 스트레스 농도를 피하는 것입니다.
2. 치아 흔적 변경 - 치아 너비에 따라 변경
   기어 축과 평행한 방향으로 톱니면의 형상을 변경하는 것을 의미합니다. 주요 유형은 다음과 같습니다.
   • 톱니끝 경감 가공(Tooth End Relief) : 톱니 자취 방향을 따라 기어 톱니의 양 끝부분을 적절히 얇게 가공하는 것입니다. 이는 샤프트와 기어박스의 변형, 그리고 기어 리브 오차를 보상하고, 톱니 끝부분에서의 응력 집중을 방지하며, 톱니면의 하중 분포를 개선하기 위한 목적을 가지고 있습니다.
   • 톱니면 볼록 수정 가공(Tooth Crowning Modification) : 톱니 폭 방향을 따라 톱니면을 약간 드럼 형태로 가공하는 것으로, 중앙은 볼록하고 양 끝은 낮아지는 형태입니다. 가장 효과적인 톱니 자취 수정 방법으로, 샤프트의 비틀림 변형 및 설치 시 정렬 불량으로 인한 편심 하중을 크게 보상할 수 있으며, 접촉 패턴을 톱니면의 중앙에 집중시켜 하중 지지 능력과 수명을 향상시킵니다.

III. 기어 프로파일 수정은 어떻게 구현하는가? (제조 방법)

1. 수정 기어 연삭 : 가장 정확하고 널리 사용되는 방법입니다. CNC 기어 연삭기에서 소프트웨어 프로그래밍을 통해 연마 휠의 이동 궤적을 제어하여 필요한 수정 톱니 형상을 직접 연삭합니다. 복잡한 수정(예: 크라운 톱니)을 구현하는 데 있어 최선의 방법입니다.
2. 수정 기어 세이빙 : 치면 경도가 낮은 기어의 경우, 수정 세이빙 커터를 사용하여 세이빙 처리함으로써 수정량을 기어 톱니면에 전달할 수 있습니다.
3. 수정 기어 혼잉 : 기어 세이빙과 원리는 유사하며, 열처리된 기어의 마감 작업에 수정 혼잉 휠을 사용합니다. 표면 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 일정 수준의 프로파일 수정도 달성할 수 있습니다.

결론