KR0160488B1 - 정면 기어를 생산하기 위한 호브 - Google Patents

Abstract

정면 기어를 생산하기 위한 절삭기는 원주상에 절삭 톱니(23)이 고정된 원통 모양의 절삭체를 구비하고 있다. 상기 각 절삭 톱니의 절삭 모서리(24)는 상기 절삭기의 축(20)에 대하여 그리고 동시에 자신의 축에 대하여 매우 적은 두께를 갖는 가상 기어 휠을 회전시킴으로서 얻어지는 회전 표면에 놓여 있다. 상기 절삭기의 상기 각 절삭 톱니(23)는 상기 절삭 톱니의 절삭 모서리의 모양을 변하게 하지 않고 재연마가 가능하게 한다. 이런것은(22,22a,22b...)에서 각 절삭 톱니의 종단면이 상기 절삭 톱니의 상기 절삭 모서리로부터 그 모서리의 후면까지 상기 절삭기의 상기 축(20) 방향에 따라 위치를 옮겨가도록 되어 있다는 사실에서 얻어진다.

Description

정면 기어를 생산하기 위한 호브

제1도는 정면 기어를 생산하기 위한 공지된 절삭기의 일부를 도시하는 단면도,

제2도는 상기 제1도의 좌측에서 본 상기 공지된 절삭기의 측면도,

제3도는 상기 제1도의 선 III-III을 따라서 나타낸 상기 공지된 절삭기의 반경 방향 단면도,

제4도는 본 발명에 따른 절삭기가 갖는 절삭날의 일부를 도시한 투시도,

제5도는 본 발명에 따른 절삭기가 갖는 절삭날의 일부를 도시한 단면도,

제6도는 절삭날이 갖는 절삭 모서리의 종단면도,

제7도는 본 발명에 따르는 절삭기에 있어서 재연마가 가능한 절삭날을 축에서 본 도면,

제8도는 본 발명에 따르는 절삭기에 있어서 재연마가 가능한 절삭날을 측면에서 본 도면,

제8a도는 완전한 절삭 톱니를 갖는 절삭기의 일부에 대한 측면도, 및

제9도는 생산될 정면 기어에 관계하는 본 발명에 따른 절삭기의 위치를 보이는 도면이다.

본 발명은 정면 기어(face gear; 이하 '정면기어'라 칭함)를 생산하기 위한 절삭기 중에서 특히 호브(Hob)에 관한 것이다.

정면 기어란 축이 서로 교차하거나 혹은 교차하지 않는, 또는 그 축이 서로 90도의 각을 이루거나 혹은 이루지 않는 축을 갖는 각 구동에 사용되는 기어이다. 이러한 구동에서 원형 피니언은 정면 기어와 맞물리며 이 정면 기어의 톱니 형태는 원형 피니언의 톱니 형태와 서로 상응한다.

정면 기어 전동 장치를 갖는 각 구동은 일반적으로 공지되고 사용되는 베벨 기어(bevel gear) 구동과 비교하여 많은 특수한 이점을 가지며 그 중에서도 원형 피니언 스퍼(spur; 이하 '스퍼'라 칭함) 톱니를 가지는 것으로 제작되었을 때 원형 피니언에 가해지는 축력을 제거할 수 있으며 더 큰 전송비를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 비교적 간단하게 조절할 수 있고 특별한 장치없이도 매우 큰 가로 접촉률을 얻을 수 있는 장점이 있다.

정확도에 덧붙혀 경제적으로 실행할 수 있는 제조 방법의 부재는 지금까지 고부하 구조 장치 내에서 정면 기어 전동 장치의 일반적 이용을 위한 가장 큰 문제 중의 하나였다. 즉 적절한 제조 장치의 부재가 여기에서 아주 중요한 문제였다.

제조 공구를 사용하여 정면 기어를 연속적 제조 과정내에서 생산하는 것은 경제적으로 정면 기어를 생산하고 고부하와 고속 구조 장치 내에서 정면 기어를 광범위하게 사용하기 위한 실질적 조건이다.

정면 기어를 생산하기 위한 호브 절삭기는 미국 특허 명세서 제2,304,586에 개시되어 있다. 이 절삭기는 원주상에 절삭 톱니가 제공된 원판 모양의 절삭체이다. 이 절삭체의 축에 대해 그리고 동시에 자신의 축에 대해 매우 적은 두께를 갖는 기어 휠(Imaginary gear Wheel)을 회전 시킴으로써 얻어지는 회전 표면에 이러한 절삭 톱니의 절삭 모서리가 위치하고 여기서 상기 절삭체의 축에 대하여 일회전면상에 있는 가상 기어 휠은 이 가상 기어 휠의 피치각(pitch angle)의 정수배와 동일한 소정의 각 만큰 자신의 축 상에서 회전함과 아울러 이 가상 기어 휠의 면은 그의 톱니에 의해 정의되는 경로에 대해 직각으로 그리고 절삭체의 방사 방향으로 신장하도록 되어 있다.

일반적인 절삭기의 절삭 톱니와 마찬가지 방법으로 절삭 톱니에는 클리어런스 면(clearance face;이하 '클리어런스 면'이라 칭함)이 제공되어져 있다.

그러나 공지의 절삭기는 절삭 톱니를 재연마 하는 동안 절삭 톱니의 절삭 모서리의 모양이 변한다는 단점이 있고 그래서 재연마된 절삭기로 형성된 정면 기어 톱니의 모양이 또한 변하게 되는 단점이 있다. 이것은 바람직 하지 못하다.

따라서, 본 발명의 목적은 절삭 톱니의 절삭 모서리 모양이 변하게 하지 않고도 재연마가 가능한 정면 기어를 생산하기 위한 호브 절삭기를 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적은 공지된 형태로 된 정면 기어를 생산하기 위한 절삭기에 의해 얻어지며 이 절삭기가 갖는 각 절삭 톱니는 절삭체의 필요한 구성 요소를 형성하고, 각 절삭 톱니의 형상은 절삭기의 축을 통과하는 방사상의 면들에서 절삭 톱니의 종단면은 항상 동일하게끔 되어있고, 또한 이러한 면들에 있어서의 절삭 톱니의 종단면은 그 톱니의 절삭 모서리로부터 그 모서리의 후면으로 절삭기의 축 방향에 따라 위치를 옮겨가도록 되어 있다.

상기 본 발명의 목적은 공지된 형태로 된 정면 기어를 생산하기 위한 절삭기에 위해 역시 얻어지며 절삭체가 갖는 각각의 절삭 톱니는 절삭체의 원주상에 고정되어 있는 분리된 절삭날에 의해 형성되고, 서로 평행하게 나가며 절삭기의 축에 대하 평행인 면에 있는 절삭 톱니의 종단면의 모양은 언제나 같으며 이러한 면내에 있는 절삭 톱니의 종단면은 절삭 톱니의 절삭 모서리로부터 그 절삭기의 후면까지 축 방향에 따라 위치를 옮겨간다.

본 발명에 따른 절삭기는 절삭 톱니의 절삭 모서리 모양을 변하게 하지 않고 재연마가 가능하게 한다. 이것은 절삭기가 재연마 전의 톱니 모양과 정확히 같은 정면 기어를 생산하는 것을 가능하게 한다.

이제 본 발명을 도면에서 보인 실시예를 참고로 하여 더 자세하게 설명하겠다.

제1,2,3도는 정면 기어를 생산하기 위한 공지된 호브 절삭기를 보이고 있다. 이 공지된 절삭기는 미국 특허 명세서 제2,304,586(Miller)에 상세하게 기술되어 있다.

이 절삭기는 원주상에 절삭 톱니 2가 제공된 원판 모양의 절삭체 1을 구비하고 있다. 이 절삭체 4의 축에 대해서 그리고 동시에 자신의 축 5에 대해서 매우 적은 두께를 갖는 가상 기어 휠6을 회전시킴으로써 얻어지는 회전 표면에 이러한 절삭 톱니의 절삭 모서리 3이 위치하고 여기서 절삭체의 축에 대하여 일회전면상에 있는 가상 기어 휠은 이 가상 기어 휠의 피치각 φ의 정수배와 동일한 소정의 각만큼 자신의 축 상에서 회전함과 아울러 이 가상 기어 휠의 면은 그의 톱니에 의해 정의되는 경로에 대해 직각으로 그리고 절삭체의 방사 방향으로 신장하도록 되어 있다.

가상 기어 휠6의 모양은 생산될 정면 기어 7과 결합하게 되는 피니언의 모양과 본질적으로 상응한다.

절삭기의 절삭 톱니 2에는 전통적인 절삭기의 절삭 톱니와 마찬가지로 클리어런스 면이 제공되어 있다.

본 발명에 따르는 절삭기는 절삭 톱니의 모양이 공지된 절삭기와는 다르다.

제4,5도는 본 발명에 따른 절삭기의 절삭 톱니 일부에 대한 제1실시예이다. 각 절삭 톱니는 절삭체의 원주상에 고정되어 있는 분리된 절삭날 13에 의해 형성되어 있다. 절삭날은 절삭 모서리 14를 가지며 이 절삭날은 상기 언급한 가상 기어 휠에 의해 형성된 회전 표면상에 위치하고 있다.

이것은 절삭 방향에서 본 절삭 모서리 14의 모양은 정면 기어와 반드시 결합하게 되는 원형 피니언 단면의 종단면 모양과 본질적으로 상응함을 의미한다. 제6도는 절삭날 13을 정면에서 본 도면으로서 절삭날의 절삭 모서리 모양을 명확하게 보인다.

절삭날 13은 절삭체의 원주상에 제공되어 있는 리브(rib) 내의 가로 슬릿(slit)내에 고정 부품 15에 의해 일반적인 방법으로 고정될 수 있다.

절삭날 13은 리브 16에 의해 후면에서 지지된다.

생산될 정면 기어의 톱니 사이에 톱니 공간의 바닥을 형성하기 위하여 절삭날 13의 상부면에 상부 만곡부17(제6도 참조)이 편의에 맞게 제공된다.

절삭 모서리가 정면 기어의 재료 안으로 들어갈 때, 더 개선된 작동 조건을 얻기 위하여 절삭날 13은 필요하다면 원주 방향으로 기울어져 놓인 수가 있다. 제5도는 점선으로 표시한 절삭날의 두가지 가능한 기울기 위치를 나타내는데 즉 13a로 표시된 '전위' 그리고 13b로 표시된 '후위'가 있다. 절삭날 13은 슬릿 12내에서 분리 가능하도록 고정되어 있으며 재연마가 가능하다. 절삭날 13이 재연마된 이후에도 항상 똑같은 톱니 모양을 가지는 것을 확실히 하기 위하여 절삭날의 종단면은 절삭날 13의 전면 18로 부터 후면 19까지 절삭기의 회전축 방향과 평행하게 위치를 옮겨간다. 만일 절삭날 13이 전면 18에서 재연마된다면 비록 절삭기의 회전축 방향이 조금 변한다 하더라도 절삭 모서리 14a의 똑같은 종단면이 면 18a에 다시 생겨 나게 된다. 제7도에서 r₁₈은 절삭날의 전면 18에서 기어 휠 부분 종단면의 피치원 반경을 나타내고 r₁₉는 절삭날 13의 후면 19에서의 피치원 반경을 나타낸다. 절삭날 13을 재연마한 이후에도 생산될 정면 기어와 상관하는 절삭날 13의 절삭 모서리 14의 위치가 재연마 이전과 같음을 확실히 하기 위하여 절삭날 13을 재연마 한 이후 절삭기의 회전축과 생산될 정면 기어의 거리는 반드시 재조절되어야 한다.

본 발명에 따르는 절삭기의 또다른 실시예는 공지된 절삭기의 경우와 마찬가지로 절삭기의 각 절삭 톱니가 절삭체의 필수적인 구성 요소를 형성한다. 그러나 이경우 각 절삭 톱니의 모양은 절삭기의 축 20을 통해 나가는 방사 방향의 면 22,22a,22b...에서 절삭 톱니23의 종단면은 항상 같고 이러한 면에서 절삭 톱니의 종단면은 전면 즉 절삭 톱니의 절삭 모서리로부터 절삭 모서리의 후면까지 절삭기의 축20방향으로 위치를 옮겨가도록 되어 있다.

이러한 톱니 23은 역시 재연마가 가능하며 이 경우 비록 절삭 모서리가 절삭기의 회전 축 방향 20으로 약간 방향이 옮겨가지만 절삭 모서리의 모양은 재연마 이후에도 같다. 절삭기의 반경이 더 작아지기 때문에 이런 절삭기의 실시예에서 절삭기의 회전축과 생산될 정면 기어 사이의 거리는 재연마 이후 반드시 조절되어야 한다.

피공작물과 관련하여 볼때 정면 기어를 생산하기 위해 호브 절삭기를 사용하는 동안 피공작물과 맞물리는 곳에 있는 원판상의 절삭 톱니 이동 방향은 생산될 정면 기어의 톱니에 요구되는 방향과 일치하는 방법으로 상기 호브 절삭기는 반드시 위치하여야 한다. 이것은 제9도에 표시되어져 있다. 제9도에서 γ는 절삭기의 회전축 20과 생산될 정면 기어8의 톱니에 요구된 방향에 대한 각에 직각인 선 21사이의 각을 표시한다.

각 γ는 다음과 같은 관계에 의해 결정된다.

여기에서 r=기어 휠 부분 종단면 9의 피치원 10의 반경, φ=기어 휠 부분 종단면 9의 피치각, n=절삭기가 1회전 하는 동안 피치원 중심점 11에 대한 피치각 φ와 같은 각변위를 만드는 기어 휠 부분 종단면 9의 소정 배수, R=절삭기의 회전축 20과 그곳으로부터 가장 멀리 떨어진 기어 휠 부분 종단면 9의 피치원 10의 점 사이의 거리, 및 m=기어 휠 부분 종단면의 톱니 모듈이다.

만일 n=1이라면 이 절삭기는 '단일 나사'라고 불리워질 수 있으며 n2라면 이 절삭기는 '다중나사'라고 불리워질 수 있다.

재연마하는 동안 기어 휠 부분 종단면 9의 중심점 11은 거리 Δρ만큼 이동한다. 절삭날이 느슨한 경우에는 이 절삭날 아래에 충전 재료를 끼워 넣음으로써 이러한 절삭날의 느슨함을 보상해줄 수 있다. 완전한 톱니를 갖는 절삭기의 경우처럼 만일 이러한 이동이 보상되지 못하거나 혹은 일부분만 보상되는 경우, R이 변하기 때무네 각 γ는 반드시 조정되어야 한다.

본 발명에 따르는 절삭기의 절삭 톱니에는 클리어런스 면이 제공되어저 있다. 클리어런스 면은 단지 절삭기의 작동 영역내에만 존재하는것이 필요한데 절삭기의 작동 영역을 위하여 절삭기의 축 20을 갖는 원통의 직경 d는 어떤 필요한 바닥 한계값보다 더 크다. 이것은 다음에서 얻어질 수 있다.(제9도 참조)

정면 기어 8의 톱니의 정면 기어의 축에서부터의 반경 Ri에 의해 결정되는 압력각 αi를 갖는다. 여기서

여기에서, i=전동비=z₂/z₁

z₂=정면 기어의 톱니 수

z₁=정면 기어와 맞물리는 피니언의 톱니 수

d₁=피니언의 피치원 직경

m=정면 기어와 피니언 톱니의 모듈

R_i는 최소 압력각 αi가 속하는 최소값을 가진다.

αi 예를 들면 5°보다는 항상 크다.

이제,

여기에서, αn=피니언의 표준 입력각

d₀=기어 휠 부분 종단면의 피치원이 갖는 중심점 11이 놓여 있는 원의 직경이다.

만일 αi의 최소값이 식(3)에서 치환된다면 d의 바닥 한계값은 다음을 따른다.

d가 최소값보다 더 큰 영역에서만 절삭기가 작동하는 것이 필요하며 이렇게 되기 위해서 αi는 Ri의 최소값에 의해서 결정되는 최소값보다는 더 크다.

본 발명에 따른 재연마 가능한 절삭기로써 정면 기어는 연속적으로, 그리고 정확하게 생산될 수 있다. 또한 공지의 절삭기보다 이 절삭기의 사용 수명이 훨씬 길기 때문에 정면 기어를 경제적으로 생산할 수 있으며 생산될 정면 기어의 정확도에 영향을 미치지 않고도 이런 경제적 생산은 가능하다.

Claims (3)

1. 절삭 톱니(23)들이 원주상으로 배치된 원판 모양의 절삭체를 가지며, 상기 절삭체의 축에 대하여 그리고 동시에 그 자신의 축에 대해 극히 적은 두께로 된 가상의 기어 휠을 회전시킴에 의해 형성되는 회전면에 상기 절삭 톱니의 절삭 모서리가 위치하고, 그 동안 상기 절삭체의 축에 대하여 일회전하는 즉시 상기 가상 기어 휠이 그의 피치각의 정수배와 동일한 소정의 각만큼 자신의 축에 대해 회전하게 되어 있고, 그리고 상기 가상 기어 휠의 면은 그의 톱니에 의해 정의되는 경로에 대해 직각으로 그리고 상기 절삭체의 방사 방향으로 신장하도록 되어 있는, 정면 기어를 제조하기 위한 절삭기에 있어서, 상기 절삭기의 절삭 톱니(23)가 상기 절삭체의 필수적인 구성 요소를 형성하고 상기 각 절삭 톱니(23)의 형상은 상기 절삭기의 축(20)을 통과하는 각각의 방사상의 면들에서 상기 절삭 톱니(23)의 종단면이 항상 동일하게끔 되어 있고, 또한 상기 면들에 있어서의 상기 절삭 톱니의 종단면은 그 톱니의 절삭 모서리(24)로부터 그 모서리의 후면으로 상기 절삭기의 축(20) 방향에 따라 위치를 옮겨가도록 되어 있는 절삭기.
2. 절삭 톱니들이 원주상으로 배치된 원판 모양의 절삭체를 가지며, 상기 절삭체의 축에 대하여 그리고 동시에 그 자신의 축에 대해 극히 적은 두께로 된 가상의 기어 휠을 회전시킴에 의해 형성되는 회전면에 상기 절삭 톱니의 절삭 모서리가 위치하고, 그 동안 상기 절삭체의 축에 대하여 일회전하는 즉시 상기 가상 기어 휠이 그의 피치각의 정수배와 동일한 소정의 각만큼 자신의 축에 대해 회전하게 되어 있고, 그리고 상기 가상 기어 휠의 면은 그의 톱니에 의해 정의되는 경로에 대해 직각으로 그리고 상기 절삭체의 방사 방향으로 신장하도록 되어 있는, 정면 기어를 제조하기 위한 절삭기에 있어서, 상기 절삭기의 절삭 톱니는 절삭체의 원주상에 고정되어 있는 분리되어진 절삭날(13)에 의해 형성되고, 상기 각 절삭 톱니의 형상은 절삭날의 전면(18)에 평행한 각각의 면들에서 상기 절삭 톱니의 종단면이 이론적으로 정확한 종단면과 항상 동일하게끔 되어 있고, 또한 상기 면들에 있어서의 절삭 톱니의 종단면은 그 톱니의 절삭 모서리(14)로부터 그 모서리의 후면으로 상기 절삭기의 축 방향에 따라 위치를 옮겨가도록 되어 있는 절삭기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절삭 톱니(23,13)에는,

   이고, d=상기 절삭기의 축을 축으로 갖는 원통의 직경, do=상기 절삭기에서 상기 톱니 종단면의 피치원 중심이 놓여있는 원의 직경, m=생산될 정면 기어의 톱니 모듈, z₁=상기 전면 기어와 맞물리게 되는 피니언의 톱니수. αn=상기 피니언의 표준 압력각, 및 (αi)min=상기 정면 기어의 최소 압력각으로 정의되는 관계식이 적어도 적용되는 영역들에 클리어런스 면이 제공됨을 특징으로 하는 절삭기.