[논문]등속조인트의 공정설계 및 연삭에 관한 연구

김우강; 고준빈; 변동해

등속조인트의 공정설계 및 연삭에 관한 연구
A study on grinding and process design of Constant Velocity

The constant velocity internal grinding is a popular process for studying axle machine design and process in automobile industry. In this study, The program which gives the data of wheel size and truing diameter of ball groove is developed. As a result I obtained the data of grinding conditions makes good surface roughness get a grinding conditions. The grinding characteristics and conditions of constant velocity joint were investigated with respect to grinding feed, cutting depth, grinding time. At machine failure, the results were suddenly increased and the detailed surfaces were extremely obtained. Grinding condition was big more affected by grinding depth, grinding speed and grinding time.

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문제 정의

그러나 이러한 방면의 연구가 이루어지지 않아서 생산현장에서 많은 시행착오를 겪으면서 작업하고 있는 실정이다[11~16]. 따라서 본 연구에서 등속조인트에 대한 공정설계 기술을 개선하는 방법을 연구하였다.
연구는 현장에서 통용되는 조건을 기준으로 연삭 조건에 따른 연삭 휠 절삭속도, 연삭 깊이, 연삭 시간 등 주요 변수로 하여, 각각의 공정변수 변화에 따른 최적의 조건을 찾아내기 위한 것이다.

가설 설정

연삭깊이는 완전하게 날카롭지 못하므로 연삭 끝 부분을 확대하여 모델화하면 실린더 형으로 가정할 수 있다. 이때 실린더 부분에 작용하는 힘을 플로잉 힘(plowing force)이라고 한다.

제안 방법

등속조인트의 내경 및 볼그루브 표면거칠기를 측정 (Ra) 하였다.
본 연구에서는 등속조인트의 내면형상 가공 부를 연삭하는데, 연삭 휠 절삭속도, 연삭 깊이, 연삭 시간의 변화에 따른 각각의 표면 거칠기를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
회전하는 볼그루브 휠과 내경 휠이 3축으로 이동하면서 작업을 한다. 볼그루브와 내경부를 연삭 가공하여, 표면 거칠기를 측정하였다.
실험의 제품가공 특성에 맞는 장비를 이탈리아의 Meccanodora사가 설계 및 제작하였다. Fig.
초기 셋팅 시 드레서의 운동반경과 휠의 사이즈를 결정해야 그것에 맞게 부품의 볼그루브와 내경을 가공할 수 있도록 설계하였고 제품의 가공형상을 기준으로 명시된 치수로 되어있다.

대상 데이터

Fig. 3은 실험에 사용된 휠의 형상을 나타내는 것으로서 휠의 재질은 SG이고, 휠 제작업체는 국내의 삼양사이다. Fig.
3은 실험에 사용된 휠의 형상을 나타내는 것으로서 휠의 재질은 SG이고, 휠 제작업체는 국내의 삼양사이다. Fig. 4은 실험에 사용된 휠의 형상을 나타내는 것으로서 휠의 재질은 CBN이고, 휠 제작업체는 국내의 신한기공사이다. 내경연삭 휠과 볼 그루브 연삭 휠은 주로 초경합금이나 특수주철에 사용하는 휠이며, 휠에 붙여있는 샤프트의 재질은 SCM435의 재질로 제작하였다.
4은 실험에 사용된 휠의 형상을 나타내는 것으로서 휠의 재질은 CBN이고, 휠 제작업체는 국내의 신한기공사이다. 내경연삭 휠과 볼 그루브 연삭 휠은 주로 초경합금이나 특수주철에 사용하는 휠이며, 휠에 붙여있는 샤프트의 재질은 SCM435의 재질로 제작하였다.

성능/효과

1. 연삭 휠 절삭속도는 1, 800~2, 200mm/sec에서양호한 표면 거칠기를 얻을 수 있었으나,2, 200mm/sec 이상에서는 표면 거칠기가 일정 하게 유지되었다.
2. 연삭깊이는 0.2~0.8mm으로 각각의 연삭깊이로 연삭 후 표면 거칠기를 확인하였는데, 깊이가 증가할수록 제품의 표면 거칠기가 나빠지는 결과를 얻을 수 있었다.
2~6sec까지 연삭시간을 단계적으로 변화 시켰으며, 그 결과 8sec 이상에서는 연삭시간이 변화에 따른 표면 거칠기의 변화는 거의 없으며, 2~8sec에서 표면 거칠기가 양호하게 나타났다. 연삭시간 변화에 따른 표면 거칠기의 변화는 거의 같은 경향을 나타냈으며, 8sec 이상에서는 표면 거칠기가 변화가 없은 것은 표면 거칠기가 연삭에 따른 일정시간 연삭후 표면 거칠기가 향상되나, 일정시간이 증가하면 표면 거칠기 변화가 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
3. 연삭시간이 2~6sec까지는 급격하게 표면 거칠기가 양호하게 나타났으며, 8sec 이상에서는 표면 거칠기 일정하게 유지되었다.
4. 등속조인트의 공정설계에서 내면형상과 볼 그루브 연삭조건을 변화시켜서 찾아낸 최적의 작업 조건을 바탕으로 현장에서 시행오차를 줄이고 작업할 수 있다.
5. 최적공정조건은 절삭속도는 1, 800~2, 200mm/sec , 절삭 깊이를 감소시키고, 연삭시간은 8sec 으로 가공하는 것이다.
작용하고 있음을 볼 수 있다. 따라서 2, 200 /sec 정도의 연삭 휠 절삭속도로 가공을 할 경우 절삭속도가 증가할수록 표면 거칠기가 일정하게 유지되었다.
연삭 깊이가 증가하면 휠과 제품과의 가공부하가 증가하여 표면 거칠기가 나빠짐을 알 수 있었다.
거칠기가 양호하게 나타났다. 연삭시간 변화에 따른 표면 거칠기의 변화는 거의 같은 경향을 나타냈으며, 8sec 이상에서는 표면 거칠기가 변화가 없은 것은 표면 거칠기가 연삭에 따른 일정시간 연삭후 표면 거칠기가 향상되나, 일정시간이 증가하면 표면 거칠기 변화가 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
이런 실험 결과로 연삭능력은 가공시간은 8sec까지는 공작물을 가공하는 것이 제품의 표면 거칠기 향상에 도움을 주며, 8sec 이상에서는 시간을 증가해도 표면 거칠기에 영향이 미비함을 알 수 있었다.

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