KR20170010767A - 일정하지 않은 전체 깊이를 갖는 기어 호빙 절삭기 - Google Patents

일정하지 않은 전체 깊이를 갖는 기어 호빙 절삭기 Download PDF

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KR20170010767A
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Abstract

본 발명의 일례를 따라 블랭크로부터 기어를 제조하기 위한 기어 호빙 장치는 호브, 제 1 열의 호브 치형부 및 제 2 열의 호브 치형부를 포함할 수 있다. 호브는 원통형 호브 바디를 구비할 수 있다. 제 1 열의 호브 치형부는 원통형 호브 바디로부터 연장될 수 있고, 제 1 전체 깊이를 갖는다. 제 2 열의 호브 치형부는 원통형 호브 바디로부터 제 1 열의 호브 치형부와 교대로 연장될 수 있고, 제 2 전체 깊이를 갖는다. 제 1 및 제 2 전체 깊이는 상이하고, 상이한 외경을 갖는 인접한 치형부를 구비하는 기어를 블랭크로부터 생성하도록 구성된다.

Description

일정하지 않은 전체 깊이를 갖는 기어 호빙 절삭기{GEAR HOBBING CUTTER WITH NON-CONSTANT WHOLE DEPTHS}
(관련 출원에 대한 교차 참조)
본 출원은 2014년 5월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 62/004,536 호의 이점을 주장한다. 상기 출원의 개시내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
(분야)
본 발명은 기어 절삭 도구에 관한 것이고, 특히, 블랭크(blank)로부터 기어를 생산하기 위한 기어 호빙 장치에 관한 것이다.
기어는 호빙(hobbing)으로 불리는 치형부 생성 작업 동안에 워크 피스(work piece) 또는 블랭크로부터 전형적으로 절삭된다. 호브 절삭기(hob cutter)는 소정의 치형부 높이, 가압 각도 및 치형부 두께를 갖는 치형부 형태를 생성하도록 설계된다. 특징부의 형상은 기어 랙(gear rack)에 의해 설명된다. 전형적인 호브는 원통 형상이고, 나선 절삭 치형부를 구비한다. 이러한 치형부는 호브의 길이를 추적하는 홈을 구비한다. 홈은 블랭크를 절삭하는 것을 돕고, 칩(chip) 제거를 용이하게 할 수 있다. 사용 동안에, 호브의 치형부는 호브에 의해 제조된 일련의 절삭부(cut)에 의해 워크 피스 내로 연속적으로 절삭될 수 있다.
본 발명은 기어 절삭 도구, 특히, 블랭크로부터 기어를 생산하기 위한 기어 호빙 장치를 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블랭크로부터 기어를 생산하기 위한 기어 호빙 장치는 호브, 제 1 열의 호브 치형부 및 제 2 열의 호브 치형부를 포함할 수 있다. 호브는 원통형 호브 바디를 구비할 수 있다. 제 1 열의 호브 치형부는 원통형 호브 바디로부터 연장될 수 있고, 제 1 전체 깊이를 갖는다. 제 2 열의 호브 치형부는 원통형 호브 바디로부터 제 1 열의 호브 치형부와 교대로 연장될 수 있고, 제 2 전체 깊이를 갖는다. 제 1 및 제 2 전체 깊이는 상이하고, 상이한 외경을 갖는 인접한 치형부를 구비하는 기어를 블랭크로부터 생성하도록 구성된다.
추가의 특징부에 따르면, 호브는 한줄 나사산을 구비한다. 다른 특징부에 따르면, 호브는 다줄 나사산을 구비한다. 호브는 제 1 랙 프로파일(rack profile)을 갖는 제 1 나사산, 및 제 2 랙 프로파일을 갖는 제 2 나사산을 구비할 수 있다. 제 1 나사산 및 제 2 나사산은 상이하다. 제 1 및 제 2 랙 프로파일은 상이하다. 다른 예에 있어서, 3개 이상의 랙 프로파일을 갖는 3개 이상의 나사산을 구비하는 호브가 제공된다.
본 발명의 추가의 특징부에 따라 구조된 블랭크로부터 기어를 제조하기 위한 기어 호빙 장치는 호브, 제 1 치형부 및 제 2 치형부를 포함한다. 호브는 원통형 호브 바디 및 원통 축을 구비할 수 있다. 제 1 치형부는 원통형 호브 바디로부터 연장될 수 있고, 원통 축으로부터 측정된 제 1 직경을 가지며, 제 1 전체 깊이를 제공한다. 제 2 치형부는 제 1 호브 치형부와 인접하게 원통형 호브 바디로부터 연장될 수 있고, 원통 축으로부터 측정된 제 2 직경을 가지며, 제 2 전체 깊이를 제공한다. 제 1 및 제 2 직경은 동등하다. 제 1 및 제 2 전체 깊이는 상이하다. 호브는 상이한 외경을 갖는 인접한 치형부를 구비하는 기어를 블랭크로부터 생성하도록 구성된다.
추가의 특징부에 따르면, 기어 호빙 장치는 제 1 전체 깊이를 갖는 제 1 열의 호브 치형부를 추가로 포함할 수 있다. 기어 호빙 장치는 원통형 호브 바디로부터 제 1 열의 호브 치형부와 교대로 연장되는 제 2 열의 호브 치형부를 추가로 포함할 수 있다. 제 2 열의 호브 치형부는 제 2 전체 깊이를 가질 수 있다.
다른 특징부에 따르면, 호브는 한줄 나사산을 구비한다. 다른 구성에 있어서, 호브는 다줄 나사산을 구비할 수 있다. 호브는 제 1 랙 프로파일을 갖는 제 1 나사산 및 제 2 랙 프로파일을 갖는 제 2 나사산을 구비할 수 있다. 제 1 나사산 및 제 2 나사산은 상이하다. 제 1 및 제 2 랙 프로파일은 상이하다.
본 발명의 일례에 따른 기어 블랭크 축을 갖는 기어 블랭크로부터 기어를 제조하는 방법은, (ⅰ) 호브 축을 갖는 원통형 호브 바디, (ⅱ) 원통형 호브 바디로부터 연장되고, 제 1 전체 깊이를 갖는 제 1 열의 호브 치형부, 및 (ⅲ) 원통형 호브 바디로부터 제 1 열의 호브 치형부와 교대로 연장되고, 제 2 전체 깊이를 갖는 제 2 열의 호브 치형부를 구비하는 호브를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전체 깊이는 상이하다. 호브는 기어 블랭크의 원주면을 가로질러서 병진 이동될 수 있다. 호브 및 기어 블랭크는 각자의 축을 중심으로 회전될 수 있다. 기어 블랭크는 제 1 및 제 2 열의 호브 치형부로 절삭될 수 있다. 제 1 및 제 2 호브 치형부는 상이한 외경을 갖는 인접한 치형부를 구비하는 기어를 생성한다.
호브는 일례에 있어서, 한줄 나사산을 구비할 수 있다. 호브는 다른 예에 있어서, 다줄 나사산을 구비할 수 있다. 호브는 제 1 랙 프로파일을 갖는 제 1 나사산, 및 제 2 랙 프로파일을 갖는 제 2 나사산을 구비할 수 있다. 제 1 나사산 및 제 2 나사산은 상이할 수 있다. 제 1 및 제 2 랙 프로파일은 상이할 수 있다.
본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일례에 따라 구조된 호브의 측면도로서, 블랭크 내에 기어 치형부를 구비하는 기어를 형성하는 것으로 도시된 도면,
도 2는 도 1의 호브 및 블랭크의 상세도로서, 각자의 호브 치형부 및 기어 치형부를 나타내는 것으로 도시된 도면,
도 3은 도 1의 호브의 축방향 도면,
도 4는 도 1의 호브의 다른 측부 사시도,
도 5는 도 4의 호브로부터 연장되는 하나의 치형부의 상세도,
도 6은 호브 상의 인접한 치형부에 의해 규정된 인접한 전체 깊이를 도시하는 호브의 단면도,
도 7은 도 1의 호브에 의해 형성된 결과적인 기어의 평면도로서, 본 발명의 일례에 따른 인접한 제 2 기어와 맞물리는 것으로 도시된 도면.
도 1 및 도 2를 처음에 참조하면, 본 발명의 일례에 따라 구조된 기어 호빙 장치 또는 호브가 도시되고, 일반적으로 도면 부호 10으로 식별된다. 호브(10)는 워크 피스 또는 블랭크(22)로부터 기어(20)를 생산하기 위해 구조될 수 있다. 호브(10)는 호브 스핀들(hob spindle)(30) 주위를 회전하도록 구성될 수 있다. 호브(10)는 호브 스핀들(30)의 회전축에 공통되는 축(36)을 포함하는 원통형 호브 바디(32)를 구비한다. 호브(10)는 일반적으로 호브 치형부(40)를 포함할 수 있다. 가쉬(gash)(42)는 호브 치형부(40) 사이의 원통형 호브 바디(32)를 따라 종방향으로 형성된다.
이하의 논의로부터 설명되고 보다 완전히 인식되는 바와 같이, 호브(10)는 블랭크(22)로부터 기어(20)를 형성하는데 사용된다. 이와 관련하여, 기어(20)는 그들 주위에 형성된 기어 치형부(50)를 구비한다. 블랭크(22)는 블랭크 축(56)에 대해서 회전하도록 구성될 수 있다. 블랭크(22)는 워크 피스 스핀들(60)과 회전하기 위해 장착될 수 있다. 본 명세서 내에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 기어(20)는 모든 기어 치형부(50)가 동일한 외경을 갖지 않는 방식으로, 호브(10)에 의해 형성될 것이다.
호브(10)는, 상이한 외경을 갖는 치형부(50)가 이후의 기계가공 단계 없이, 단일의 작업으로 형성될 수 있도록 구조된다. 이와 관련하여, 기어(20)의 형성 또는 호빙 동안에, 전체 깊이(70)를 구비하는 제 1 열의 호브 치형부(40A)가 제공되고, 제 2 열의 호브 치형부(40B)가 전체 깊이(72)를 구비한다. 제 1 전체 깊이(70)는 일반적으로 호브(10) 상의 플루트(flute)(74)로부터 제 1 치형부(40A) 상의 팁(76)으로 규정될 수 있다. 유사하게, 전체 깊이(72)는 제 2 치형부(40B)의 플루트(77)와 팁(78) 사이에서 규정될 수 있다. 전체 깊이(70)와 전체 깊이(72)는 상이하다. 게다가, 플루트(74 및 77)가 상이한 위치에 있기 때문에, 제 1 및 제 2 열의 호브 치형부(40A 및 40B)의 루트 직경(root diameter)이 달라진다. 루트 직경을 다양하게 하는 것은 기어(20) 내의 상이한 치형 높이 치형부(50)의 절삭을 허용한다.
도시된 예에 있어서, 전체 깊이(72)는 전체 깊이(70)보다 얇다. 그 결과, 호브(10)에 의해 형성되는 기어 치형부(50)는 제 1 열의 기어 치형부(50A) 및 제 2 열의 기어 치형부(50B)를 구비한다. 제 1 열의 기어 치형부(50A)는 축(56)으로부터 측정된 직경(80)을 갖는다. 기어 치형부(50B)는 기어축(56)으로부터 측정된 직경(82)을 갖는다. 본 발명의 개시내용에 따르면, 기어 치형부(50A)는 기어 치형부(50B)의 직경(82)보다 큰 직경(80)을 갖는다.
이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 호브(10)의 추가적인 특징부가 설명된다. 호브(10)는 원통형 호브 바디(32)를 통해 형성된 구멍 직경(100)을 규정할 수 있다. 호브(10)는 외측 직경(110)을 규정할 수 있다. 가쉬 간격(120)은 인접한 플루트(74 및 78) 사이에서 반경 방향으로 규정될 수 있다. 각 호브 치형부(40)는 반경 방향 절삭면(122) 및 캠(124)을 포함할 수 있다.
호브(10)는 피치 직경(130), 허브(132), 절삭면 폭(134) 및 호브 길이(136)를 추가로 규정할 수 있다. 가압 각도(140)는 호브 치형부(40)에 의해 규정될 수 있다. 인접한 치형부(40)는 리드(144)를 규정할 수 있다. 제 1 나사산(150) 및 제 2 나사산(152)(도 6)은 호브(10) 상에 추가로 제공될 수 있다. 도 5를 구체적으로 참조하면, 호브 치형부(40)는 치형부 두께(160), 팁 반경(162), 호브 어덴덤(hob addendum)(164) 및 팁 릴리프 수정부(tip relief modification)(168)를 추가로 포함할 수 있다. 전체 절삭 깊이(170)는 각 치형부(40)에 의해 규정될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 제 1 나사산(150) 및 제 2 나사산(152)은 호브(10)의 원통형 바디(32) 상에 도시된다. 나사산(150 및 152)은 일반적으로 호브(10)의 절삭 동작의 리드 각(lead angle)을 규정한다. 이제 도 7을 참조하면, 호브(10)는 상이한 직경(80 및 82)을 갖는 [치형부(50A 및 50B)와 같은] 인접한 치형부(50)를 구비하는 기어(20)를 형성하도록 구성된다. 나타낸 실시예에 있어서, 직경(80)은 직경(82)보다 크다. 치형부(50A 및 50B)는 기어(20) 주위에 교대로 형성된 상이한 직경을 갖기 때문에, 치형부(200)가 공통 직경을 갖는 대응하는 종래의 기어(220)의 정합 치형부(200) 상에 상이한 결합점(engagement point)을 가질 것이다. 이와 관련하여, 맞물림 이벤트는 기어(20) 상의 각자의 기어(50)와 기어(220) 상의 기어 치형부(200) 사이의 저소음 결합(quieter engagement)을 허용하도록 생성된 상이한 공명 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 일례에 따라 호브(10)를 사용하여 기어(20)를 제조하기 위한 방법이 이제 설명될 것이다. 처음에, 소망의 기어(20)를 제조하기에 적합한 특징을 갖는 호브(10)가 선택된다. 이와 관련하여, 소망의 피치 직경(130), 절삭면 폭(134), 호브 길이(136), 가압 각도(140), 치형부 두께(160), 팁 반경(162), 호브 어덴덤(164), 팁 릴리프 수정부(168) 및 각 생성된 치형부에 대한 전체 절삭 깊이(170)를 갖는 호브(10)가 선택된다. 제 1 열의 호브 치형부(40A)는 교호의 제 2 열의 치형부(40B)에 의해 제공된 전체 깊이(72)보다 큰 전체 깊이(70)를 갖는다.
호브 스핀들(30)은 축(36) 주위에 회전하기 위해 고정될 수 있다. 호브 스핀들(30)은 구동 모터(상세하게 도시되지는 않음)에 의해 회전될 수 있다. 워크 피스 스핀들(60)은 기어 축(56) 주위에 회전하기 위해 고정될 수 있다. 호브(10)는 워크 피스(22)의 원주면을 가로질러서 병진 이동되지만, 호브(10)는 축(36)에 대해서 회전하면서, 워크 피스(22)는 축(56)에 대해서 회전한다. 제 1 및 제 2 열의 호브 치형부(40A 및 40B)는 상이한 전체 깊이(70 및 72)를 갖는다. 제 1 및 제 2 열의 호브 치형부(40A 및 40B)는 교호의 기어 치형부(50A 및 50B)를 갖는 기어(20)를 생성하는 워크 피스(22)를 절삭한다. 기어 치형부(50A 및 50B)는 상이한 외경을 갖는다.
본 실시예의 상술된 설명은 도시 및 설명의 목적을 위해 제공되었다. 이는 본 개시내용을 포괄 또는 제한하도록 의도되지 않는다. 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징부는 일반적으로 특정 실시예에 제한되지 않지만, 해당하는 경우에, 교체 가능하고, 명확하게 도시되거나 설명되지 않더라도 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 또한, 동일한 것이 많은 방법으로 변경될 수도 있다. 이러한 변경은 본 발명으로부터 일탈하는 것으로 간주되지 않고, 모든 이러한 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (16)

  1. 블랭크(blank)로부터 기어를 제조하기 위한 기어 호빙 장치에 있어서,
    원통형 호브 바디를 구비하는 호브,
    원통형 호브 바디로부터 연장되고, 제 1 전체 깊이를 갖는 제 1 열의 호브 치형부, 및
    상기 원통형 호브 바디로부터 상기 제 1 열의 호브 치형부와 교대로 연장되고, 제 2 전체 깊이를 갖는 제 2 열의 호브 치형부를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 전체 깊이는 상이하고, 상이한 외경을 갖는 인접한 치형부를 구비하는 기어를 상기 블랭크로부터 생성하도록 구성되는
    기어 호빙 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 호브는 한줄 나사산을 구비하는
    기어 호빙 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 호브는 다줄 나사산을 구비하는
    기어 호빙 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 호브는 제 1 랙 프로파일을 갖는 제 1 나사산 및 제 2 랙 프로파일을 갖는 제 2 나사산을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 나사산은 상이한
    기어 호빙 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 랙 프로파일은 상이한
    기어 호빙 장치.
  6. 블랭크(blank)로부터 기어를 제조하기 위한 기어 호빙 장치에 있어서,
    원통형 호브 바디 및 원통 축을 구비하는 호브,
    상기 원통형 호브 바디로부터 연장되고, 상기 원통 축으로부터 측정된 제 1 직경을 가지며, 제 1 전체 깊이를 제공하는 제 1 치형부, 및
    상기 제 1 호브 치형부와 인접하게 상기 원통형 호브 바디로부터 연장되고, 상기 원통 축으로부터 측정된 제 2 직경을 가지며, 제 2 전체 깊이를 제공하는 제 2 치형부를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 직경은 동등하고, 상기 제 1 및 제 2 전체 깊이는 상이하고, 상기 호브는 상이한 외경을 갖는 인접한 치형부를 구비하는 기어를 상기 블랭크로부터 생성하도록 구성되는
    기어 호빙 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 전체 깊이를 갖는 제 1 열의 호브 치형부, 및 상기 원통형 호브 바디로부터 상기 제 1 열의 호브 치형부와 교대로 연장되는 제 2 열의 호브 치형부를 더 포함하고, 상기 제 2 열의 호브 치형부는 상기 제 2 전체 깊이를 갖는
    기어 호빙 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 호브는 한줄 나사산을 구비하는
    기어 호빙 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 호브는 다줄 나사산을 구비하는
    기어 호빙 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 호브는 상기 제 1 랙 프로파일을 갖는 제 1 나사산, 및 제 2 랙 프로파일을 갖는 제 2 나사산을 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 나사산은 상이한
    기어 호빙 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 랙 프로파일은 상이한
    기어 호빙 장치.
  12. 기어 블랭크 축을 갖는 기어 블랭크로부터 기어를 제조하는 방법에 있어서,
    호브를 제공하는 단계로서, 상기 호브는, (ⅰ) 호브 축을 갖는 원통형 호브 바디, (ⅱ) 상기 원통형 호브 바디로부터 연장되고, 제 1 전체 깊이를 갖는 제 1 열의 호브 치형부, 및 (ⅲ) 원통형 호브 바디로부터 상기 제 1 열의 호브 치형부와 교대로 연장되고, 제 2 전체 깊이를 갖는 제 2 열의 호브 치형부를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 전체 깊이가 상이한, 상기 호브를 제공하는 단계,
    상기 기어 블랭크의 원주면을 가로질러서 상기 호브를 병진 이동시키는 단계로서, 상기 기어 및 상기 기어 블랭크가 각자의 축을 중심으로 회전하는, 상기 호브를 병진 이동시키는 단계, 및
    상기 제 1 및 제 2 열의 호브 치형부로 기어 블랭크를 절삭하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 호브 치형부는 상이한 외경을 갖는 인접한 치형부를 구비하는 기어를 생성하는, 상기 기어 블랭크를 절삭하는 단계로 구성되는
    기어 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 호브는 한줄 나사산을 구비하는
    기어 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 호브는 다줄 나사산을 구비하는
    기어 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 호브는 제 1 랙 프로파일을 갖는 제 1 나사산, 및 제 2 랙 프로파일을 갖는 제 2 나사산을 구비하고, 상기 제 1 나사산 및 제 2 나사산은 상이한
    기어 제조 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 랙 프로파일은 상이한
    기어 제조 방법.
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