KR20230000774A - Method for manufacturing strain wave gear device - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시예들은 파동 기어 장치 제조 방법에 관한 것이다.The embodiments below relate to a method for manufacturing a wave gear device.
일반적으로 파동 기어 장치는 웨이브제너레이터, 플렉스스플라인 및 서큘러스플라인으로 구성된다. 파동 기어 장치는 웨이브제너레이터에 의하여 발생되는 파동에 의하여 형상 변형되는 플렉스 스플라인과 서큘러 스플라인 사이의 치수 차이를 이용하여 감속을 구현하는 고정밀 감속기의 일종이다. 파동 기어 장치는 소형, 경량이면서도 고감속비를 얻을 수 있고, 전달 토크의 용량이 크며, 백래시가 작기 때문에 정밀한 감속비가 요구되는 산업분야에 이용되고 있다.In general, a wave gear device is composed of a wave generator, a flex spline, and a circular spline. The wave gear device is a type of high-precision reducer that realizes speed reduction by using a dimensional difference between a flex spline and a circular spline that are deformed by waves generated by a wave generator. The wave gear device is used in industrial fields that require a precise reduction ratio because it can obtain a high reduction ratio while being small and light, has a large transmission torque capacity, and has a small backlash.
이러한 파동 기어 장치의 사용특성상 내마모성과 동시에 내피로강도, 내충격성이 요구된다. 이에, 파동 기어 장치 소재의 내마모성, 내피로강도, 내충격성을 만족시키면서도 표면변형이 적고, 환경 친화적인 열처리 방법을 이용하여 파동 기어 장치를 제조하는 방법의 개발이 요구되고 있다.Due to the nature of use of such a wave gear device, wear resistance, fatigue resistance and impact resistance are required at the same time. Accordingly, there is a need to develop a method for manufacturing a wave gear device using an environmentally friendly heat treatment method that satisfies the wear resistance, fatigue resistance, and impact resistance of the material for the wave gear device while reducing surface deformation.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다. The above background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the disclosure of the present application, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to the present application.
실시예의 목적은, 열변형 및 물성 감소를 억제하고, 내마모성이 향상된 파동 기어 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the embodiments is to provide a method for manufacturing a wave gear device that suppresses thermal deformation and decrease in physical properties and has improved wear resistance.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks to be solved in the embodiments are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
실시예에 따른 파동 기어 장치 제조 방법을 개시한다. 파동 기어 장치 제조 방법은, 기어 소재를 1200℃ 내지 1300℃의 온도에서 1분 내지 5분 동안 열간단조하는 단계, 상기 열간단조된 소재를 마르텐사이트 생성온도 이하로 냉각시켜 상기 소재의 잔류응력을 증가시키고 결정립 성장을 억제하는 ??칭 단계, 상기 ??칭된 소재를 후열처리 하는 단계, 및 상기 후열처리된 소재를 황삭, 정삭 및 치절가공하여 기어를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.Disclosed is a method for manufacturing a wave gear device according to an embodiment. A method for manufacturing a wave gear device, Hot forging the gear material at a temperature of 1200 ° C to 1300 ° C for 1 minute to 5 minutes, cooling the hot forged material below the martensite formation temperature to increase the residual stress of the material and suppress grain growth? It is configured to include a quenching step, post-heat treatment of the quenched material, and forming a gear by roughing, finishing, and gear cutting the post-heat-treated material.
일 측에 따르면, 상기 ??칭 단계는, 유욕조를 이용하여 냉각시킬 수 있다.According to one side, the quenching step may be cooled using an oil bath.
일 측에 따르면, 상기 후열처리 하는 단계는, 상기 ??칭된 소재를 860℃ 내지 900℃로 가열하고 20분 내지 70분 동안 항온유지하여 오스테나이트화하는 단계, 및 상기 소재의 온도를 2단계로 강하시키는 제1냉각 단계를 포함할 수 있다.According to one side, the post-heat treatment step is to heat the quenched material to 860 ° C. to 900 ° C. and maintain the constant temperature for 20 to 70 minutes to austenitize, and the temperature of the material in two steps. It may include a first cooling step of descending.
일 측에 따르면, 상기 제1냉각 단계는, 상기 오스테나이트화된 소재를 490℃ 내지 710℃로 냉각시켜 20분 내지 70분 동안 항온유지하는 제1급랭 단계, 및 상기 제1급랭된 소재를 190℃ 내지 410℃로 냉각시켜 20분 내지 70분 동안 항온유지하는 제2급랭 단계를 포함할 수 있다.According to one side, the first cooling step is a first rapid cooling step of cooling the austenitized material to 490 ° C. to 710 ° C. and maintaining the constant temperature for 20 minutes to 70 minutes, and the first rapidly cooled material at 190 ° C. It may include a second rapid cooling step of cooling to 410 ° C. and maintaining a constant temperature for 20 minutes to 70 minutes.
일 측에 따르면, 상기 제2급랭 단계는 상기 소재의 마르텐사이트 생성온도 이상의 온도까지 냉각시킬 수 있다.According to one side, the second rapid cooling step may be cooled to a temperature equal to or higher than the martensite formation temperature of the material.
일 측에 따르면, 상기 제1급랭 단계는 유욕조 또는 가스를 이용하여 냉각시키고, 상기 제2급랭 단계는 유욕조 또는 염욕조를 이용하여 냉각시킬 수 있다.According to one side, the first rapid cooling step may be cooled using an oil bath or gas, and the second rapid cooling step may be cooled using an oil bath or salt bath.
일 측에 따르면, 상기 후열처리 하는 단계는, 상기 ??칭된 소재를 860℃ 내지 900℃로 가열하고 50분 내지 250분 동안 항온 유지하여 오스테나이트화하는 단계, 및 상기 오스테나이트화된 소재를 노냉 또는 공랭으로 서냉시키는 제2냉각 단계를 포함할 수 있다.According to one side, the post-heat treatment step is to heat the quenched material to 860 ℃ to 900 ℃ and maintain a constant temperature for 50 minutes to 250 minutes to austenitize, and furnace-cool the austenitized material Alternatively, a second cooling step of slowly cooling by air cooling may be included.
일 측에 따르면, 상기 제2냉각 단계는, 상기 오스테나이트화된 소재를 상온까지 노냉 또는 공냉시킬 수 있다.According to one side, in the second cooling step, the austenitized material may be furnace-cooled or air-cooled to room temperature.
일 측에 따르면, 상기 제2냉각 단계는, 상기 오스테나이트화된 소재를 760℃까지 노냉 또는 공냉시키는 제1서냉 단계, 및 상기 제1서냉된 소재를 640℃ 내지 760℃에서 50분 내지 130분 동안 항온 유지 후 상온까지 노냉 또는 공냉시키는 제2서냉 단계를 포함할 수 있다.According to one side, the second cooling step is a first slow cooling step of furnace-cooling or air-cooling the austenitized material to 760 ° C, and the first slowly cooled material at 640 ° C to 760 ° C for 50 minutes to 130 minutes. It may include a second slow cooling step of furnace cooling or air cooling to room temperature after maintaining constant temperature during the period.
일 측에 따르면, 상기 후열처리 하는 단계 이후에 190℃ 내지 410℃에서 20분 내지 70분 동안 항온유지 후 냉각시키는 제2후열처리 단계를 더 포함할 수 있다.According to one side, after the post-heat treatment step, a second post-heat treatment step of cooling after maintaining a constant temperature at 190° C. to 410° C. for 20 to 70 minutes may be further included.
일 측에 따르면, 상기 후열처리 하는 단계 이후에 마르텐사이트 생성온도 이하의 온도까지 급랭하고 재가열하는 제3후열처리 단계를 더 포함할 수 있다.According to one side, after the post-heat treatment step, a third post-heat treatment step of quenching and re-heating to a temperature below the martensite formation temperature may be further included.
이상에서 본 바와 같이, 실시예들에 따르면, 파동 기어 장치 제조 방법은 파동 기어 장치의 열변형 및 물성 감소가 억제되고, 내마모성이 향상된 파동 기어 장치를 제조할 수 있다. As described above, according to the embodiments, the wave gear device manufacturing method can manufacture a wave gear device in which thermal deformation and physical property reduction of the wave gear device are suppressed and wear resistance is improved.
일 실시예에 따른 파동 기어 장치 제조 방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the wave gear device manufacturing method according to an embodiment are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 일 실시예에 따른 파동 기어 장치의 정면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 파동 기어 장치 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 도 2의 열간 단조 단계와 ??칭 단계의 온도-시간 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 도 2의 후열처리 단계의 온도-시간 그래프이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 도 2의 후열처리 단계의 온도-시간 그래프이다.
도 6은 도 5의 제2냉각 단계의 다른 실시예를 나타낸 온도-시간 그래프이다.
도 7은 도 5의 제2냉각 단계의 또다른 실시예를 나타낸 온도-시간 그래프이다.
도 8은 또다른 실시예에 따른 도 2의 후열처리 단계의 온도-시간 그래프이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.1 is a front view of a wave gear device according to an embodiment.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wave gear device according to an embodiment.
FIG. 3 is a temperature-time graph of the hot forging step and the quenching step of FIG. 2 .
4 is a temperature-time graph of a post-heat treatment step of FIG. 2 according to an embodiment.
5 is a temperature-time graph of a post-heat treatment step of FIG. 2 according to another embodiment.
FIG. 6 is a temperature-time graph showing another embodiment of the second cooling step of FIG. 5 .
FIG. 7 is a temperature-time graph showing another embodiment of the second cooling step of FIG. 5 .
8 is a temperature-time graph of a post-heat treatment step of FIG. 2 according to another embodiment.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes can be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents or substitutes to the embodiments are included within the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the examples are used only for descriptive purposes and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description will be omitted.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions will be omitted to the extent of overlap.
참고적으로, 도 1은 일 실시예에 따른 파동 기어 장치의 정면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 파동 기어 장치 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 도 2의 열간 단조 단계와 ??칭 단계의 온도-시간 그래프이고, 도 4는 일 실시예에 따른 도 2의 후열처리 단계의 온도-시간 그래프이고, 도 5는 다른 실시예에 따른 도 2의 후열처리 단계의 온도-시간 그래프이고, 도 6은 도 5의 제2냉각 단계의 다른 실시예를 나타낸 온도-시간 그래프이고, 도 7은 도 5의 제2냉각 단계의 또다른 실시예를 나타낸 온도-시간 그래프이고, 도 8은 또다른 실시예에 따른 도 2의 후열처리 단계의 온도-시간 그래프이다.For reference, FIG. 1 is a front view of a wave gear device according to an embodiment, FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wave gear device according to an embodiment, and FIG. 3 is a hot forging step and quenching process of FIG. Figure 4 is a temperature-time graph of the post-heat treatment step of FIG. 2 according to one embodiment, Figure 5 is a temperature-time graph of the post-heat treatment step of FIG. 2 according to another embodiment, 6 is a temperature-time graph showing another embodiment of the second cooling step of FIG. 5, FIG. 7 is a temperature-time graph showing another embodiment of the second cooling step of FIG. 5, and FIG. It is a temperature-time graph of the post-heat treatment step of FIG. 2 according to the embodiment.
도 1을 참조하면, 파동 기어 장치(1)는 내주면에 내치가 형성된 내치 기어(20), 내치 기어(20) 내부에 구비되고 외주면에 외치가 형성된 외치 기어(10), 및 외치 기어(10) 내부에 구비되고 타원형으로 형성되는 파동발생기(30)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, the
내치 기어(20)는 링 형상으로 형성되고, 강성 재질로 형성된다.The
외치 기어(10)는 원통형으로 형성되고 가요성을 갖는 바디(11)와, 바디(11)에서 개방된 전단부의 외주면에 형성되는 외치(12)를 포함하여 구성된다.The
파동발생기(30)는 타원형을 갖고 강성 재질로 형성된다.The
본 실시예에서는, 파동 기어 장치(1) 중 가요성을 갖는 외치 기어(10)의 열변형 및 물성 감소를 억제하고, 내마모성을 향상시키기 위해서 열처리를 수행할 수 있다. 다만, 외치 기어(10) 뿐만 아니라 내치 기어(20)에 대해서도 열처리를 수행할 수 있다.In the present embodiment, heat treatment may be performed to suppress thermal deformation and decrease in physical properties of the externally
도 2를 참조하면, 외치 기어(10)는, 기어 소재를 열간단조하는 단계(S100), ??칭 단계(S200), 후열처리 단계(S300), 및 기어를 형성하는 단계(S400)를 포함하여 제조될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
도 3을 참조하면, 기어 소재를 열간단조하는 단계(S100)는, 기어 소재를 소정의 온도까지 가열하고 영구변형 시켜 기어 형상을 제조한다. 이 때 소정의 온도는 기어 소재의 재결정이 진행되는 온도 이상의 온도일 수 있다. 예를 들어, 기어 소재를 1200℃ 내지 1300℃의 온도에서 1분 내지 5분 동안 열간단조할 수 있다. 기어 소재를 열간단조하는 단계(S100)는 기어 소재를 단조 변형시킴으로써 형상을 갖추고, 내부 응력 생성 효과를 갖는다.Referring to Figure 3, in the step of hot forging the gear material (S100), the gear material is heated to a predetermined temperature and permanently deformed to produce a gear shape. At this time, the predetermined temperature may be a temperature higher than the temperature at which recrystallization of the gear material proceeds. For example, the gear material may be hot forged at a temperature of 1200° C. to 1300° C. for 1 minute to 5 minutes. In the step of hot forging the gear material (S100), the gear material is shaped by forging deformation and has an internal stress generating effect.
여기서, 열간단조하는 단계(S100)는, 소재를 유도 코일을 통하여 가열함으로써 적은 힘으로도 큰 변형을 주어 조형을 쉽게 할 수 있다. 여기서, 소재는 탄소강을 사용할 수 있다. 다만, 여기서 사용되는 소재를 이에 한정하는 것은 아니고 베어링강, 스프링강 등의 고탄성의 철계 소재를 사용할 수도 있다.Here, in the hot forging step (S100), by heating the material through an induction coil, it is possible to easily shape the material by giving a large deformation even with a small force. Here, carbon steel may be used as the material. However, the material used here is not limited thereto, and high-elastic iron-based materials such as bearing steel and spring steel may be used.
다음으로, 열간단조된 소재를 ??칭한다(S200). ??칭 단계(S200)는, 열간단조된 소재를 마르텐사이트 생성온도(Ms) 이하로 냉각시킨다. 여기서, ??칭 단계(S200)는, 유욕조를 이용하여 냉각시킬 수 있다. ??칭 단계(S200)는 유욕조에서 소재를 급랭시킴으로써, 기어 소재에 추가적인 내부 응력을 생성시킬 수 있다. 열간단조하는 단계(S100)와 ??칭 단계(S200)를 동시에 진행함으로써, 잔류 응력 생성을 극대화시킬 수 있다. 또한, 잔류 응력 생성에 의한 기어 소재의 미세조직의 핵생성을 극대화시키고, 결정립 미세화 및 열처리시간을 단축시키는 효과를 갖는다.Next, the hot forged material is quenched (S200). In the quenching step (S200), the hot forged material is cooled to a martensite formation temperature (M s) or less. Here, the quenching step (S200) may be cooled using an oil bath. In the quenching step (S200), additional internal stress may be generated in the gear material by quenching the material in an oil bath. By simultaneously performing the hot forging step (S100) and the quenching step (S200), residual stress generation can be maximized. In addition, it has the effect of maximizing the nucleation of the microstructure of the gear material due to the generation of residual stress, and shortening the crystal grain refinement and heat treatment time.
다음으로, ??칭된 소재를 후열처리한다(S300). 후열처리 단계(S300)는, ??칭된 소재를 오스테나이트화하는 단계(S301) 및 소재의 온도를 강하시키는 제1냉각 단계(S302)를 포함한다.Next, the quenched material is post-heat treated (S300). The post heat treatment step (S300) includes austenitizing the quenched material (S301) and a first cooling step (S302) of lowering the temperature of the material.
도 4를 참조하면, ??칭된 소재를 오스테나이트화하는 단계(S301)는, 소재의 변태온도구역 이상으로 가열시켜 등온 유지하여, 소재를 오스테나이트 조직으로 변환한다. 예를 들어, ??칭된 소재를 오스테나이트화하는 단계(S301)는 ??칭된 소재를 860℃ 내지 900℃로 가열하고 20분 내지 70분 동안 항온유지할 수 있다. Referring to FIG. 4, in the step of austenitizing the quenched material (S301), the material is heated above the transformation temperature region of the material and isothermally maintained to convert the material into an austenite structure. For example, in the step of austenitizing the quenched material (S301), the quenched material may be heated to 860° C. to 900° C. and maintained at a constant temperature for 20 minutes to 70 minutes.
다음으로 소재의 온도를 강하시킨다(S302). 소재의 온도를 강하시키는 제1냉각 단계(S302)는, 제1급랭 단계(S3021)와 제2급랭 단계(S3022)를 포함하여 소재의 온도를 2단계로 강하시킬 수 있다. Next, the temperature of the material is lowered (S302). The first cooling step (S302) of lowering the temperature of the material may include a first rapid cooling step (S3021) and a second rapid cooling step (S3022) to lower the temperature of the material in two steps.
예를 들어, 제1급랭 단계(S3021)는, 오스테나이트화된 소재를 490℃ 내지 710℃로 냉각시켜 20분 내지 70분 동안 항온유지할 수 있다. 여기서, 제1급랭 단계(S3021)는 유욕조 또는 가스를 이용하여 냉각시킬 수 있다.For example, in the first rapid cooling step (S3021), the austenitized material may be cooled to 490° C. to 710° C. and maintained at a constant temperature for 20 minutes to 70 minutes. Here, the first rapid cooling step (S3021) may be cooled using an oil bath or gas.
또한, 제2급랭 단계(S3022)는, 제1급랭된 소재를 소재의 마르텐사이트 생성온도 이상의 온도인 190℃ 내지 410℃로 냉각시켜 20분 내지 70분 동안 항온유지할 수 있다. 여기서, 제2급랭 단계(S3022)는, 유욕조 또는 염욕조를 이용하여 냉각시킬 수 있다. In addition, in the second rapid cooling step (S3022), the first rapidly cooled material may be cooled to 190 ° C. to 410 ° C., which is higher than the martensite formation temperature of the material, and maintained at a constant temperature for 20 minutes to 70 minutes. Here, in the second rapid cooling step (S3022), cooling may be performed using an oil bath or a salt bath.
제1급랭 단계(S3021) 및 제2급랭 단계(S3022)는 소재의 열적 잔류응력을 최대화하고, 동적 재결정에 의해 생성된 결정립의 성장을 억제하는 역할을 한다. 여기서, 제1급랭 단계(S3021) 및 제2급랭 단계(S3022)는 펄라이트 및 페라이트의 석출을 피하기 위해서 단시간으로 급랭하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 냉각 시간은 1초 내지 10초 동안 실시할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 변경 가능하다.The first rapid cooling step (S3021) and the second rapid cooling step (S3022) serve to maximize the thermal residual stress of the material and suppress the growth of crystal grains generated by dynamic recrystallization. Here, the first rapid cooling step (S3021) and the second rapid cooling step (S3022) are preferably rapidly cooled in a short time to avoid precipitation of pearlite and ferrite. For example, the cooling time may be performed for 1 second to 10 seconds, but is not limited thereto and may be changed.
또한, 다른 실시예에 따른 후열처리 단계(S310)는, ??칭된 소재를 오스테나이트화하는 단계(S311) 및 소재의 온도를 강하시키는 제2냉각 단계(S312)를 포함한다. 여기서, 제2냉각 단계(S312)는 제1냉각 단계(S302)와는 다르게 노냉 또는 공냉으로 천천히 냉각시킨다. 제2냉각 단계(S312)는, 금속의 핵을 생성하고 결정립 성장을 제어하는 역할을 한다.Further, the post heat treatment step (S310) according to another embodiment includes austenitizing the quenched material (S311) and a second cooling step (S312) of lowering the temperature of the material. Here, the second cooling step (S312) is slowly cooled by furnace cooling or air cooling, unlike the first cooling step (S302). The second cooling step (S312) serves to generate metal nuclei and control crystal grain growth.
도 5를 참조하면, ??칭된 소재를 오스테나이트화하는 단계(S311)는, 소재의 변태온도구역 이상으로 가열시켜 등온 유지하여, 소재를 오스테나이트 조직으로 변환한다. 예를 들어, 오스테나이트화하는 단계(S311)는 ??칭된 소재를 860℃ 내지 900℃로 가열하고 50분 내지 250분 동안 항온유지할 수 있다. Referring to FIG. 5 , in step S311 of austenitizing the quenched material, the material is heated above the transformation temperature region of the material and isothermally maintained to convert the material into an austenite structure. For example, in the austenitizing step (S311), the quenched material may be heated to 860° C. to 900° C. and maintained at a constant temperature for 50 minutes to 250 minutes.
다음으로 소재의 온도를 강하시킨다(S312). 소재의 온도를 강하시키는 제2냉각 단계(S312)는, 노냉 또는 공냉으로 상온까지 천천히 냉각시킬 수 있다.Next, the temperature of the material is lowered (S312). In the second cooling step (S312) of lowering the temperature of the material, it may be slowly cooled to room temperature by furnace cooling or air cooling.
또한, 또 다른 실시예에 따른 후열처리 단계(S320)는 후열처리 하는 단계(S320) 이후에 제2후열처리 단계(S350)를 더 포함할 수 있다. In addition, the post heat treatment step (S320) according to another embodiment may further include a second post heat treatment step (S350) after the post heat treatment step (S320).
도 6을 참조하면, 제2후열처리 단계(S350) 이전까지의 열처리는 도 5와 동일하고, 이후에 제2후열처리(S350)를 할 수 있다. 예를 들어, 제2후열처리 단계(S350)는, ??칭된 소재를 860℃ 내지 900℃로 가열하고 50분 내지 250분 동안 항온유지하여 오스테나이트화 하고, 190℃ 내지 410℃로 유욕 또는 염욕을 이용하여 급랭한 뒤, 190℃ 내지 410℃에서 20분 내지 70분 동안 항온유지 후 냉각시킬 수 있다.Referring to FIG. 6 , the heat treatment up to the second post heat treatment step (S350) is the same as that of FIG. 5, and then the second post heat treatment (S350) may be performed. For example, in the second post-heat treatment step (S350), the quenched material is heated to 860 ° C. to 900 ° C., maintained at a constant temperature for 50 minutes to 250 minutes to austenitize, and oil bath or salt bath at 190 ° C. to 410 ° C. After quenching using, it may be cooled after maintaining a constant temperature at 190 ° C to 410 ° C for 20 minutes to 70 minutes.
또한, 또 다른 실시예에 따른 후열처리 단계(S320)는 후열처리 하는 단계(S320) 이후에 제3후열처리 단계(S360)를 더 포함할 수 있다.In addition, the post heat treatment step (S320) according to another embodiment may further include a third post heat treatment step (S360) after the post heat treatment step (S320).
도 7을 참조하면, 제3후열처리 단계(S360) 이전까지의 열처리는 도 5와 동일하고, 이후에 제3후열처리(S360)를 할 수 있다. 예를 들어, 제3후열처리 단계(S360)는, 후열처리 하는 단계(S320) 이후에 마르텐사이트 생성온도 이하의 온도까지 급랭하고 재가열할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the heat treatment up to the third post heat treatment step (S360) is the same as that of FIG. 5, and then the third post heat treatment (S360) can be performed. For example, in the third post-heat treatment step (S360), after the post-heat treatment step (S320), rapid cooling to a temperature below the martensite formation temperature and reheating may be performed.
또한, 또 다른 실시예에 따른 후열처리 단계(S340)는, 제2냉각 단계(S342)를 제1서냉 단계(S3421)와 제2서냉 단계(S3422)를 포함하여 소재의 온도를 2단계로 강하시킬 수 있다.In addition, the post heat treatment step (S340) according to another embodiment includes the second cooling step (S342), the first slow cooling step (S3421) and the second slow cooling step (S3422) to lower the temperature of the material in two stages. can make it
도 8을 참조하면, 도 5와 동일하게 ??칭된 소재를 오스테나이트화하고(S341), 제2냉각 단계(S342)를 2단계로 나누어 할 수 있다. 예를 들어, 제1서냉 단계(S3421)는 오스테나이트화된 소재를 760℃까지 노냉 또는 공냉시키고, 이후에 제2 서냉 단계(S3422)는 제1서냉된 소재를 640℃ 내지 760℃에서 50분 내지 130분 동안 항온 유지 후 상온까지 노냉 또는 공냉시킬 수 있다.Referring to FIG. 8, in the same manner as in FIG. 5, the quenched material may be austenitized (S341), and the second cooling step (S342) may be divided into two steps. For example, the first slow cooling step (S3421) furnace-cools or air-cools the austenitized material to 760 ° C, and then the second slow cooling step (S3422) heats the first slowly cooled material to 640 ° C to 760 ° C for 50 minutes. After maintaining the constant temperature for 130 minutes, it may be furnace-cooled or air-cooled to room temperature.
다시 도 2로 돌아와서, 후열처리 단계(S300) 이후에 기어를 형성한다(S400). 기어를 형성하는 단계(S400)는, 후열처리된 소재를 황삭, 정삭 및 치절가공하여 기어를 형성한다. 여기서, 황삭 가공은 소재의 가공 여유가 클 때 공구의 절삭폭 및 이송을 비교적 크게 하여 절삭하는 가공이다. 황삭 가공을 함으로써, 후속 가공인 정삭 가공과 치절 가공에서 치수를 보다 정밀하게 가공할 수 있다.Returning to FIG. 2 again, a gear is formed after the post-heat treatment step (S300) (S400). In the step of forming a gear (S400), a gear is formed by roughing, finishing, and gear cutting the post-heat treated material. Here, the roughing process is a process of cutting by relatively increasing the cutting width and feed of the tool when the machining margin of the material is large. By performing roughing, dimensions can be machined with more precision in subsequent machining, such as finishing and gear cutting.
정삭 가공은 파동 기어 장치의 규격에 따라 정해진 치수 및 가공면을 얻기 위해 가공하는 가공이고, 치절 가공은 파동 기어 장치의 표면을 절삭하여 톱니 형상을 만드는 공정이다. 정삭 가공 및 치절 가공을 통해 파동 기어 장치의 최종적 형상을 제조할 수 있다Finishing processing is processing to obtain dimensions and processing surfaces determined according to the standard of the wave gear device, and tooth cutting processing is a process of making a tooth shape by cutting the surface of the wave gear device. The final shape of the wave gear device can be manufactured through finishing machining and gear cutting.
본 실시예들에 따르면, 파동 기어 장치 제조 방법은, 열간단조하는 단계와 ??칭 단계를 동시에 진행함으로써, 열처리시간을 단축시킬 수 있다.According to the present embodiments, in the method for manufacturing a wave gear device, the heat treatment time can be shortened by simultaneously performing the hot forging step and the quenching step.
또한, 파동 기어 장치 제조 방법은, 열간단조 변형으로 인한 응력과 ??칭단계의 급랭에서 발생하는 응력을 동시에 얻음으로써 열적 잔류응력을 최대화하고 결정립을 미세화시켜 경도가 향상된 파동 기어 장치를 제조할 수 있다.In addition, the wave gear device manufacturing method maximizes thermal residual stress and refines crystal grains by simultaneously obtaining stress due to hot forging deformation and stress generated from rapid cooling in the quenching step to manufacture a wave gear device with improved hardness. there is.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.
Claims (11)
상기 열간단조된 소재를 마르텐사이트 생성온도 이하로 냉각시켜 상기 소재의 잔류응력을 증가시키고 결정립 성장을 억제하는 ??칭 단계;
상기 ??칭된 소재를 후열처리 하는 단계; 및
상기 후열처리된 소재를 황삭, 정삭 및 치절가공하여 기어를 형성하는 단계;
를 포함하는 파동 기어 장치 제조 방법.Hot forging the gear material at a temperature of 1200 ° C to 1300 ° C for 1 minute to 5 minutes;
A quenching step of cooling the hot-forged material to a martensite formation temperature or less to increase residual stress of the material and suppress crystal grain growth;
Post heat treatment of the quenched material; and
Forming gears by roughing, finishing, and gear cutting the post-heat-treated material;
Wave gear device manufacturing method comprising a.
상기 ??칭 단계는, 유욕조를 이용하여 냉각시키는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 1,
The quenching step is a method of manufacturing a wave gear device for cooling using an oil bath.
상기 후열처리 하는 단계는,
상기 ??칭된 소재를 860℃ 내지 900℃로 가열하고 20분 내지 70분 동안 항온유지하여 오스테나이트화하는 단계; 및
상기 소재의 온도를 2단계로 강하시키는 제1냉각 단계;
를 포함하는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 1,
In the post-heat treatment step,
austenitizing the quenched material by heating it to 860° C. to 900° C. and maintaining the constant temperature for 20 to 70 minutes; and
A first cooling step of lowering the temperature of the material in two steps;
Wave gear device manufacturing method comprising a.
상기 제1냉각 단계는,
상기 오스테나이트화된 소재를 490℃ 내지 710℃로 냉각시켜 20분 내지 70분 동안 항온유지하는 제1급랭 단계; 및
상기 제1급랭된 소재를 190℃ 내지 410℃로 냉각시켜 20분 내지 70분 동안 항온유지하는 제2급랭 단계;
를 포함하는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 3,
The first cooling step,
A first rapid cooling step of cooling the austenitized material to 490° C. to 710° C. and maintaining a constant temperature for 20 to 70 minutes; and
A second rapid cooling step of cooling the first rapidly cooled material to 190° C. to 410° C. and maintaining the constant temperature for 20 minutes to 70 minutes;
Wave gear device manufacturing method comprising a.
상기 제2급랭 단계는 상기 소재의 마르텐사이트 생성온도 이상의 온도까지 냉각시키는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 4,
The second rapid cooling step is a method of manufacturing a wave gear device for cooling to a temperature equal to or higher than the martensite formation temperature of the material.
상기 제1급랭 단계는 유욕조 또는 가스를 이용하여 냉각시키고,
상기 제2급랭 단계는 유욕조 또는 염욕조를 이용하여 냉각시키는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 4,
The first rapid cooling step is cooled using an oil bath or gas,
The second rapid cooling step is a wave gear device manufacturing method for cooling using an oil bath or a salt bath.
상기 후열처리 하는 단계는,
상기 ??칭된 소재를 860℃ 내지 900℃로 가열하고 50분 내지 250분 동안 항온 유지하여 오스테나이트화하는 단계; 및
상기 오스테나이트화된 소재를 노냉 또는 공랭으로 서냉시키는 제2냉각 단계;
를 포함하는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 1,
In the post-heat treatment step,
austenitizing the quenched material by heating it to 860° C. to 900° C. and maintaining the constant temperature for 50 minutes to 250 minutes; and
A second cooling step of slowly cooling the austenitized material by furnace cooling or air cooling;
Wave gear device manufacturing method comprising a.
상기 제2냉각 단계는,
상기 오스테나이트화된 소재를 상온까지 노냉 또는 공냉시키는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 7,
In the second cooling step,
A method for manufacturing a wave gear device in which the austenitized material is furnace-cooled or air-cooled to room temperature.
상기 제2냉각 단계는,
상기 오스테나이트화된 소재를 760℃까지 노냉 또는 공냉시키는 제1서냉 단계; 및
상기 제1서냉된 소재를 640℃ 내지 760℃에서 50분 내지 130분 동안 항온 유지 후 상온까지 노냉 또는 공냉시키는 제2서냉 단계;
를 포함하는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 7,
In the second cooling step,
A first slow cooling step of furnace-cooling or air-cooling the austenitized material to 760° C.; and
A second slow cooling step of furnace-cooling or air-cooling the first slowly cooled material to room temperature after maintaining a constant temperature at 640° C. to 760° C. for 50 minutes to 130 minutes;
Wave gear device manufacturing method comprising a.
상기 후열처리 하는 단계 이후에 190℃ 내지 410℃에서 20분 내지 70분 동안 항온유지 후 냉각시키는 제2후열처리 단계를 더 포함하는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 7,
A method for manufacturing a wave gear device further comprising a second post-heat treatment step of cooling after maintaining a constant temperature at 190 ° C to 410 ° C for 20 to 70 minutes after the post-heat treatment step.
상기 후열처리 하는 단계 이후에 마르텐사이트 생성온도 이하의 온도까지 급랭하고 재가열하는 제3후열처리 단계를 더 포함하는 파동 기어 장치 제조 방법.According to claim 7,
A method for manufacturing a wave gear device further comprising a third post-heat treatment step of rapidly cooling and re-heating to a temperature below the martensite formation temperature after the post-heat treatment step.
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KR1020210083329A KR102521913B1 (en) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | Method for manufacturing strain wave gear device |
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