7. 기어 제조

1) 기어 제작 공정

  기어는 일반적으로 다음과 같은 순서로 제작된다.
   ① 기어 강도 계산 후 기어 치수와 등급, 재질, 열처리 방법 결정
   ② 제작도면 작도
   ③ 기어 재료 구매
   ④ 커터(Cutter) 선정(기어의 모듈에 따라 선정)
   ⑤ 선삭(제작 도면에 기준하여 기어의 이를 제외한 부분을, 정밀 가공을 고려한

       여유 치를 남기고,  선반과 같은 기계로 1차 가공하는 것을 말함)
   ⑥ 기어 치절삭(밀링이나 호빙 세이빙 기계로 기어의 이를 절삭함)
   ⑦ 치형 검사(걸치기 두께를 재어서 절삭이 제대로 되었는지를 검사함)
   ⑧ 드릴링, 태핑, 스플라인 커팅

      (구멍이나 나사를 가공하고 스플라인이 있는 경우에는 스플라인을 절삭함)    
      날카로운 모서리 제거

      (선반 작업등으로 날카로운 부분이 남아있는 경우 안전을 위해 제거함)          
   ⑨ 재료의 1차 열처리(quenching과 tempering)
   ⑩ 원통연마(정밀 가공을 요하는 부분을 연마 가공함)
   ⑪ 재료의 2차 열처리(기어 이를 위한 열처리로 보통 고주파나 침탄처리함)
   ⑫ 기어 이빨의 연마

       (래핑이나 호닝, 그라인딩 기계를 사용하여 기어의 이를 정밀하게 가공함)
   ⑬ 최종 검사(기어 등급에 따라 요구되는 여러 가지 치수를 검사함)

2) 기어 절삭 방법
     기어를 절삭하는 방법은 크게 세 가지로 나눌 수 있다.

  ① 제거가공법(metal removal) -

      기어의 재료를 여러 가지 절삭공구로 제거하여 기어의 이를 남기는 가공법.
  ② 주조법(casting) - 금속을 가열하여 일정한 틀에 부어 기어를 제작하는 방법.
  ③ 소성가공법(forming) - 기어의 재료에 열을 가하거나 또는 상온에서 재료에

      하중을 가하여 기어 이를 만드는 방법.

위에 나열한 세 가지 방법 이외에도 여러 가지 방법이 있다.   

그러나 이 방법들이 주로 사용되고 있다.
이것을 다시 다음과 같이 세분할 수 있다.
① 제거가공법(metal removal)
 ⓐ 절삭가공법
ㄱ. 성형법(formed tool system) : 성형엔드밀법, 성형프라이스법
     플레이너나 세이퍼 등에서 바이트를 치형에 맞게 만들어 절삭 깊이를

     조절하여 치형을 성형하는 방법이다.   밀링머신에서는 바이트 대신 기어

     치형과  반대 형상을 갖은 밀링 커터(formed milling cutter, 엔드밀)를 사용한다.  
     대형 기어 제작에 주로 사용된다.
ㄴ. 창성법(generating system) : 호브절삭법, 피니온커터법, 랙커터법
     절삭 공구와 가공물이 회전 운동할 때 서로 접촉하여 가공물을 절삭하여 기어를 

     만드는 방법이다.  호빙 머신과 기어 세이퍼 등이 사용된다.
ⓑ 방전가공법(electric spark machining)
    공작물의 가공 모양에 따라 적당한 모양으로 만든 전극과 공작물 사이에  

    전기를 통해 불꽃 방전을 일으켜, 공작물을 미소 량씩 용해하여 구멍을 내거나

    절단하는 방법이다. 경도가 높은 재료를 쉽게 가공할 수 있으며, 가공 변질

    층이 얇아 내마멸성, 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있는 장점이 있다.

ⓒ 형판법(templet)

형판을 따라서 바이트를 움직여 기어를 절삭하는 방법이다.  이 방법은 이의 치면이 고르지 않기 때문에 대형인 평기어나 베벨기어 제작에 선별하여 사용되고 있다.

 

 

 

 

② 주조법(casting)
ⓐ 윈심주조법(centrifugal casting)
    원심력을 이용하여 쇳물을 주형에 주입하는 방법이다.
    주형은 원심력에 견디어 내는 금형이나 금형에 모래를 얇게 입힌 것을 사용한다.     주로 웜기어 제작에 사용된다.

ⓑ 다이캐스팅(die casting)

금형주물의 일종으로 금형에 쇳물을 압력을 가하여 주입하는 방법이다.
  이것은 치수 정밀도가 높고 기계 다듬질량이 적은 장점이 있다.  
소량 다품종보다는 대량으로 생산되는 기어에 적합하다.   
하지만 설비가 고가이고 사용되는 부품이 고가라는 단점이 있다.

ⓒ 사출성형법(injection moulding)

③ 소성가공법(forming)

재료에 외력을 가하면 내부응력에 의하여 변형이 생기는데 그 외력을 제거해도 변형이 남아있는 성질을
소형변형(plastic deformation)이라 한다.   이것을 이용하여 제품을 제조하는 방법을 소성 가공이라고 부른다.   
주조법에 비해 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있고 금속 조직이 치밀하게 되어 강도가 올라가는 장점이 있다.

ⓐ 단조법(forging)

기어 재료를 기계로 가압하여 조직을 미세화 시켜 균일한 재질을 가진 기어로 성형하는 가공법이다.  
재료에 열을 가한 후 가압하는 열간단조(hot forging)와 상온에서 가압하는 냉간단조(cold forging)가 있다.

ⓑ 전조법(form rolling)

2개의 롤러로 기어 재료를 압입하면서 고주파로 가열한 재료를 제 3의 롤러를 사용하여 가공하는 방법이다.    사용 공구에 따라 래크(rack)형, 피니언형, 내치차형으로 구분한다.