KR101618733B1 - 베벨기어금형 가공방법 - Google Patents

Abstract

베벨기어금형 가공방법이 개시된다. 개시된 베벨기어금형 가공방법은 a) CAM 프로그램을 통해 베벨기어금형 모델링의 기어바닥과 기어측면에 단일의 경로로 이루어진 통합공구경로를 생성하는 단계; b) 상기 CAM 프로그램을 통해 상기 통합공구경로로부터 NC데이터를 추출하는 단계; c) 상기 CAM 프로그램을 통해 상기 추출된 NC데이터가 CNC 가공기에 입력되는 단계; d) 상기 CNC 가공기에서 상기 NC데이터를 바탕으로 공구가 상기 통합공구경로를 따라 기어바닥과 기어측면이 단일의 경로를 통해 가공되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

베벨기어금형 가공방법{MACHINING METHOD FOR BEVEL GEAR DIE}

본 발명은 베벨기어금형 가공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기어금형의 바닥면과 측면에 대해 단일의 공구경로를 생성하여, 이 단일의 공구경로를 따라 가공이 이루어짐으로써 금형기어의 바닥면과 측면에 단차가 발생하지 않아 별도의 단차제거를 위한 사상공정을 하지 않아도 되는 베벨기어금형 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 기어는 피니언 등과 치합되어 회전되기 때문에 치형이 정밀하게 형성되어야 한다. 특히, 베벨기어는 동력의 전달을 수직방향으로 전달하기 위해 다양하게 사용되고 있다. 베벨기어는 치형의 형상에 따라 스트레이트와 스파이럴 및 하이포이드(hypoid) 기어로 구분될 수 있다.

이러한 베벨기어금형을 가공하여 제작하기 위한 베벨기어금형 가공방법은 3축, 4축, 5축 가공기(CNC 가공기)를 통해서 이루어지고 있다.

통상적으로, 베벨기어금형 가공방법은 먼저 CAD를 이용해 베벨기어금형에 대한 모델링을 제작하고, CAM을 통해 상기 제작된 기어금형 모델링을 바탕으로 공구정보나 공구경로를 담고 있는 NC데이터를 생성하여, 이 NC 데이터를 CNC가공기에 입력에 줌으로써 CNC 가공기가 모재를 절삭가공하여 기어를 가공하게 된다.

한편, 종래의 베벨기어금형 가공방법에서 기어의 바닥면과 측면을 가공하는 방법은 도 1 내지 도 3과 같이, CAM 프로그램을 이용해 베벨기어금형 모델링(5)의 기어 바닥면에 제1공구경로(10)를 생성하고(s12), 베벨기어금형 모델링(5)의 기어측면에 제2공구경로(20)를 생성하며(s14), 제1공구경로(10)와 제2공구경로(20)를 도 3과 같이 서로 합한 후, NC데이터로 추출하고(s16), 추출된 NC데이터를 CNC가공기에 입력해 주게 되면(s18), CNC가공기에서는 설정된 공구가 제1공구경로(10)를 따라 모재를 절삭하면서 기어바닥이 가공되고(s20), 이후 제2공구경로(20)를 따라 기어측면이 가공되게 된다(s22). 하지만, 이와 같은 종래의 베벨기어금형 가공방법은 CAM을 통해 기어의 바닥과 측면에 대해 단일경로가 아닌 별도의 제1공구경로(10)와 제2공구경로(20)를 형성하고, CNC 가공기에서 제1공구경로(10)에 따라 기어바닥면을 가공하고 제2공구경로(20)에 따라 기어측면을 별도로 가공하기 때문에, 가공된 기어금형의 기어바닥면과 측면이 만나는 모서리 부분이 매끄럽고 깨끗한 형태를 가지지 못하고 단차들이 형성되게 된다. 따라서, 종래에는 이러한 기어바닥면과 측면 사이에 형성된 단차부분을 없애기 위한 사상공정을 별도로 작업해야 하는 단점이 있었으며, 이러한 사상공정을 함으로써 가공시간이 많이 소요되고 결국 기어가공시간이 늘어나 생산성에 줄어드는 치명적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, CAM을 통해 기어바닥면과 기어측면에 대해 단일의 공구경로를 갖는 통합공구경로를 생성하고, 가공기에서 상기 통합공구경로를 따라 기어의 바닥면과 측면이 함께 가공되게하여 기어의 바닥면과 측면에 단차가 발생하지 않도록 함으로써 기존의 단차제거를 위한 사상공정을 삭제할 수 있게 하여 가공시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있는 베벨기어금형 가공방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 베벨기어금형 가공방법은 a) CAM 프로그램을 통해 베벨기어금형 모델링의 기어바닥과 기어측면에 단일의 경로로 이루어진 통합공구경로를 생성하는 단계; b) 상기 CAM 프로그램을 통해 상기 통합공구경로로부터 NC데이터를 추출하는 단계; c) 상기 CAM 프로그램을 통해 상기 추출된 NC데이터가 CNC 가공기에 입력되는 단계; d) 상기 CNC 가공기에서 상기 NC데이터를 바탕으로 공구가 상기 통합공구경로를 따라 기어바닥과 기어측면이 단일의 경로를 통해 가공되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 a) 단계는, a-1) 역콘형상으로 이루어진 가상경로를 생성하는 단계; 및, a-2) 상기 가상경로를 상기 베벨기어금형 모델링의 기어바닥과 기어측면에 합성하여 상기 통합공구경로를 생성하는 단계;를 포함하도록 구성할 수 있다.

a-1)단계는 cam 프로그램의 일정간격 가공하기 모듈을 이용해 한붓그리기 형태로 상기 가상경로를 생성하고, a-2)단계는 cam 프로그램의 재가공하기 모듈을 이용해 상기 가상경로를 기어모델링의 기어바닥과 기어측면에 합성하여 상기 통합공구경로를 생성하도록 구성할 수 있다.

상기한 바에 따르면, 본 발명은 기어의 바닥면과 측면에 대해 단일의 공구경로를 갖는 통합공구경로를 생성하고, 가공기에서 상기 통합공구경로를 따라 기어의 바닥면과 측면이 함께 가공되어 기어의 바닥면과 측면에 단차가 발생하지 않게 되므로 기존의 단차제거를 위한 사상공정을 할필요가 없어 가공시간을 줄일 수 있는 형태로서, 기어제작비용을 절감할 수 있고, 제작공정 및 제작시간을 단축시킬 수 있어 생산성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 베벨기어금형 가공방법에 대한 흐름도이고,
도 2 내지 도 4는 종래의 베벨기어금형 가공방법에서 CAM을 통해 기어바닥면과 기어측면에 대해 각각 별도의 제1공구경로와 제2공구경로를 설정하는 과정을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베벨기어금형 가공방법에 대한 흐름도이고,
도 6은 도 5에서 가상경로를 생성한 상태를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 5에서 가상경로를 베벨기어금형 모델링에 합성하여 통합공구경로를 생성한 상태를 나타낸 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 베벨기어금형 가공방법에 대해 설명한다.

본 발명의 베벨기어금형 가공방법은 베벨기어금형 모델링의 기어 바닥면과 측면에 대해 별도로 각각 공구경로(tool path, 툴패스)를 생성하는 것이 아니라, 기어 바닥면과 측면 전체영역에 대해 단일경로로 이루어지는 통합공구경로를 생성하고, CNC 가공기에서 상기 통합공구경로를 따라 기어 바닥면과 측면을 함께 가공하는 방식으로서, 가공된 기어의 바닥면과 측면 사이에 단차가 발생하지 않아 별도의 사상공정을 할필요가 없게 되고, 이에 따라 가공시간을 줄어 들어 생산성이 향상되게 되는 특징이 있다.

구체적으로, 본 발명의 베벨기어금형 가공방법은 가상경로생성(S101), 통합공구경로생성(S103), NC데이터추출(S105), NC데이터를 가공기에 입력(S107), 가공기에서 기어바닥과 측면가공(S109)을 포함한다.

본 발명에서 가상경로생성(S101), 통합공구경로생성(S103), NC데이터추출(S105) 및 NC데이터를 가공기에 입력(S107)은 CAM프로그램상에서 이루어진다. CAM프로그램으로는 마스터캠, 파워밀, 하이퍼밀, 맥스5 등 통상의 CAM프로그램이 적용될 수 있으며, 본 발명에서는 파워밀 CAM프로그램이 적용된다.

구체적으로, 본 발명의 기어가공방법에 대해 설명한다.

CAM 프로그램에서 '일정간격 가공하기' 모듈을 이용해 한붓그리기 형태로 가상경로(30)를 생성한다(S101). 가상경로(30)는 하나의 단일경로를 갖는 스파이럴(나선형)형태로 이루어지며, 외형은 하부로 갈수록 직경이 점점 작아지는 역콘(역원추형) 형상으로 형성된다.

다음으로, CAM 프로그램에서 '재가공하기' 모듈을 이용해 상기 가상경로(30)를 기 설계된 베벨기어금형 모델링(5)의 기어바닥면과 기어측면의 전체영역에 합성해 줌으로써 통합공구경로(40)를 형성한다(S103). 이 통합공구경로(40)는 하나의 단일경로를 갖는 스파이럴 형태로 이루어지고, 기어바닥면과 기어측면 전체영역에 형성된다. 즉, 통합공구경로(40)는 베벨기어금형 모델링(5)의 기어바닥면과 기어측면의 전체영역을 스파이럴 형상을 따라 한붓그리기되는 형태를 갖는다.

다음으로, CAM 프로그램에서 생성된 통합공구경로(40)를 통해 CNC 가공기에 입력할 NC데이터를 추출한다(S105).

이후, CAM 프로그램에서 추출된 NC데이터를 CNC 가공기에 입력한다(S107).

이렇게 CNC 가공기에 NC데이터가 입력되면, CNC 가공기에서는 NC데이터를 바탕으로 공구가 단일경로로 이루어진 통합공구경로(40)를 따라 기어바닥면과 기어측면을 절삭가공하게 된다.

이렇게 단일경로로 이루어진 통합공구경로(40)를 따라 베벨기어금형의 기어바닥면과 기어측면이 함께 형성되게 되면, 기어바닥면과 기어측면이 만나는 모서리부분이 깨끗하면서도 매끄럽고 단차가 발생하지 않게 된다. 따라서, 기존의 베벨기어금형 가공방법에서 기어바닥면과 측면의 단차를 제거하기 위한 사상공정을 할 필요가 없게 되어 가공시간을 단축되어 기어생산성이 향상되게 되는 것이다.

상기에서 CNC가공기는 3축,4축,5축 등 다양한 형태의 가공기로 구현될 수 있음은 물론이다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

5...베벨기어금형 모델링
30...가상경로
40...통합공구경로

Claims (3)

1. a) CAM 프로그램을 통해 베벨기어금형 모델링의 기어바닥과 기어측면에 단일의 경로로 이루어진 통합공구경로를 생성하는 단계;
   b) 상기 CAM 프로그램을 통해 상기 통합공구경로로부터 NC데이터를 추출하는 단계;
   c) 상기 CAM 프로그램을 통해 상기 추출된 NC데이터가 CNC 가공기에 입력되는 단계;
   d) 상기 CNC 가공기에서 상기 NC데이터를 바탕으로 공구가 상기 통합공구경로를 따라 기어바닥과 기어측면이 단일의 경로를 통해 가공되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 베벨기어금형 가공방법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 a) 단계는,
   a-1) 역콘형상으로 이루어진 가상경로를 생성하는 단계; 및,
   a-2) 상기 가상경로를 상기 베벨기어금형 모델링의 기어바닥과 기어측면에 합성하여 상기 통합공구경로를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 베벨기어금형 가공방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   a-1)단계는 cam 프로그램의 일정간격 가공하기 모듈을 이용해 한붓그리기 형태로 상기 가상경로를 생성하고,
   a-2)단계는 cam 프로그램의 재가공하기 모듈을 이용해 상기 가상경로를 기어모델링의 기어바닥과 기어측면에 합성하여 상기 통합공구경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 베벨기어금형 가공방법.

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