[논문]SCM 415H 기어의 치면 연삭조건에 관한 연구

김래성; 김종인; 최창; 양용군; 류성기

doi:10.14775/ksmpe.2015.14.2.019

SCM 415H 기어의 치면 연삭조건에 관한 연구
Study on the Teeth Grinding Condition of SCM415H Gears 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.14 no.2, 2015년, pp.19 - 24

김래성 (경상대학교 항공IT기계융합사업단) , 김종인 (지원) , 최창 (경상대학교 기계항공공학부, 항공기부품기술연구소) , 양용군 (경상대학교 기계항공공학부, 항공기부품기술연구소) , 류성기 (경상대학교 기계항공공학부, 항공기부품기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Gears are produced through a variety of methods. In general, a metal piece is formed into the general shape of a gear through rough cuts. The gear then moves on to a more precise machine that removes more material. Grinders work via abrasion, rubbing a rough surface against a work piece at such high speeds that it literally scrapes unwanted material away from the item. Since the grinder is spinning so fast, the material is removed very quickly. This allows a grinder to remove a very small amount without taking any unwanted material with it. This study investigates the effect of grinding process parameters like grinding spindle speed and table transfer speed on the gear grade and grinding efficiency.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서 기어연삭의 조건에 따라 SCM415H 기어의 피치에러, 프로파일에러 및 리드 에러에 미치는 영향을 고찰하여 얻은 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 자동차용 변속기와 산업용 감속기 부품으로 많이 사용되고 있는 SCM415H 소재로 기어를 가공한 다음 침탄열처리를 실시한 후 기어의 정밀도 향상을 위한 기어연삭 작업 시 수많은 연삭가공 변수들 중 주축의 연삭숫돌 절삭속도, 테이블 이송속도의 조건을 각각 달리하여 가공한 후 기어 치면의 치형형상, 피치에러 등 기계적 성질들의 변화를 측정하여 기어연삭의 최적 절삭조건을 고찰하고자 한다.

가설 설정

5. 연삭조건에 따른 피치와 런아웃은 큰 차이가 나타나지 않았다.

제안 방법

본 연구에서는 Fig. 2에 나타낸 치면연삭기(Reisauer RZ 302E)를 사용하여 치면연삭을 하였으며, 치면연삭 후 치형측정은 Fig. 3에 나타낸 치형 측정기(TTI 300E)를 사용하여 측정하였다.
∅ 65 mm의 SCM420H의 환봉을 180 mm로 절단하여 선반에 물려 1, 2차 선삭 후 호브 커터(hob cutter)를 사용하여 기어 가공을 한 후 열처리 작업을 실시하였다. 열처리 후 각 부위의 동심도에 맞춰 외경연삭을 하고 이 연삭면을 기준으로 치면연삭을 하였다. 시험기어의 가공 공정과 열처리 조건 그리고 열처리 후 깊이방향의 경도시험결과를 Table 3에 각각 나타냈다.
측정방법은 치형측정기를 이용하여 기어의 회전중심을 측정기준으로 하고 약 90°마다 1개의 이에 대하여 좌우 양 치면을 측정했다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 시험기어의 재료는 KSD 규격의 경화능 구조용 강재인 SCM415H를 사용하였으며, 그 화학적 조성비를 Table 1에 나타냈다. 시험 기어는 공작기계에 사용되는 기어로 모듈 3에 잇수 16인 기어로 주요제원을 Table 2에 나타냈다.
본 연구에 사용한 시험기어의 재료는 KSD 규격의 경화능 구조용 강재인 SCM415H를 사용하였으며, 그 화학적 조성비를 Table 1에 나타냈다. 시험 기어는 공작기계에 사용되는 기어로 모듈 3에 잇수 16인 기어로 주요제원을 Table 2에 나타냈다.

성능/효과

1. 피드 변화에 따른 프로파일 측정결과 GF-1.5에 비해 GF-1은 27.3% GF-0.5는 39.7% 향상되었다.
2. 피드 변화에 따른 리드 측정결과 GF-1.5에 비해 GF-1은 53.9%, GF-0.5는 74.15% 향상되었다.
3. 회전속도 변화에 따른 프로파일 측정결과 GS-1900에 비해 GS-1500은 51.7%, GS-1100은 61.9% 향상되었다.
4. 회전속도 변화에 따른 리드 측정결과 GS-1900에 비해 GS-1500은 71.32%, GS-1100은 79.37% 향상되었다.
6. 기어 정밀도를 고려할 경우 기어연삭 최적조건은 피드 0.5 mm/rev, 회전속도 1500 rpm의 가공조건으로 나타났다.
7. KS 1급 수준의 기어 생산성을 고려할 경우 기어연삭 최적조건은 피드 1 mm/rev, 회전속도 1900 rpm의 가공조건으로 나타났다.
8. KS 0급 수준의 기어정밀도와 기어 생산성을 고려할 경우 기어연삭 최적조건은 피드 1 mm/rev, 회전속도 1500 rpm의 가공조건으로 나타났다.
10에 나타냈다. Fig. 10에서 알 수 있듯이 Grinding worm speed에 따른 리드 오차를 측정결과 GS-1900에 비해 GS-1500은 71.32%, GS-1100은 79.37% 향상되었다.
9에 나타냈다. Fig. 9에서 알 수 있듯이 Grinding worm speed에 따른 프로파일 오차를 측정결과 GS-1900에 비해 GS-1500은 51.7%, GS-1100은 61.9% 향상되었다.

후속연구

기계공업의 발전이 급격히 진행되면서 출력향상을 위한 기어의 동력전달의 향상과 고출력화에 따른 경량화 고강도화 저소음화가 요구되고 있다. 그 중에서도 우리 생활에 직접적인 영향을 미치는 자동차 문화에 있어서는 안전성 경제성 편의성을 요구하며 대형화에 따른 고정밀 저소음화 고부하 능력의 효과상승 및 경제성을 감안하여 여러 가지 방안 중 이를 만족 시킬 수 있는 기어표면 정도에 관한 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	출력향상을 위해 기어에 어떤 요구가 있는가?	기계공업의 발전이 급격히 진행되면서 출력향상을 위한 기어의 동력전달의 향상과 고출력화에 따른 경량화 고강도화 저소음화가 요구되고 있다. 그 중에서도 우리 생활에 직접적인 영향을 미치는 자동차 문화에 있어서는 안전성 경제성 편의성을 요구하며 대형화에 따른 고정밀 저소음화 고부하 능력의 효과상승 및 경제성을 감안하여 여러 가지 방안 중 이를 만족 시킬 수 있는 기어표면 정도에 관한 연구가 필요하다.
	기어표면 정도에 관한 연구가 필요한 이유는 무엇인가?	기계공업의 발전이 급격히 진행되면서 출력향상을 위한 기어의 동력전달의 향상과 고출력화에 따른 경량화 고강도화 저소음화가 요구되고 있다. 그 중에서도 우리 생활에 직접적인 영향을 미치는 자동차 문화에 있어서는 안전성 경제성 편의성을 요구하며 대형화에 따른 고정밀 저소음화 고부하 능력의 효과상승 및 경제성을 감안하여 여러 가지 방안 중 이를 만족 시킬 수 있는 기어표면 정도에 관한 연구가 필요하다.
	기어연삭의 최적 절삭조건을 연구한 이유는 무엇인가?	그러나 연삭가공은 다른 가공과는 달리 동일한 조건에서도 재현성이 어렵고 문제발생시 직접적인 원인 규명이 어려워 대부분 숙련된 작업자의 경험 에 의존하여 문제를 해결하고 있는 실정이다 이것은 연삭작업에서의 수많은 가공변수가 연관되어 발생하기 때문에 정량적으로 명확한 변수를 규정하기가 쉽지 않으므로 많은 연구들이 수행되고 있다.[2-5] 본 연구에서는 자동차용 변속기와 산업용 감속기 부품으로 많이 사용되고 있는 SCM415H 소재로 기어를 가공한 다음 침탄열처리를 실시한 후 기어의 정밀도 향상을 위한 기어연삭 작업 시 수많은 연삭가공 변수들 중 주축의 연삭숫돌 절삭속도, 테이블 이송속도의 조건을 각각 달리하여 가공한 후 기어 치면의 치형형상, 피치에러 등 기계적 성질들의 변화를 측정하여 기어연삭의 최적 절삭조건을 고찰하고자 한다.

참고문헌 (5)

Gwangtae Kim and Jaesu Jung, "Gear Basic applied technology," Yeamoonsa, pp. 3-7, 2001.
Hyun Ku Lee, Moo Suk Kim and Koo Tae Kang, "An Experimental Research for the Optimization of the Gear Grinding Machine's Operating Condition," The Korean Society for Noise and Vibration Engineering Proceedings, Vol. 20, No. 7, pp. 665-671, 2010.
Altinas, Y. and Weck, M., "Chatter Stability of Metal Cutting and Grinding," CIRPAnnals Manufacturing Technology, Vol. 53, No. 2, pp. 619-642, 2004.

상세보기
Park, S. S., Min, B. K., Lee, S. J., Shin, S. J., Choi, H., "The Development of the Gear Profile Grinding Machining Quality Monitoring System Using Tool Vibration Signal," KSAE 08-S0233, pp. 1406-1411, 2008.
In-Hyo An, Nam-Soo Hur, In-Bum Lee, Sung-Ki Lyu, "A Study on Effect of the Grinding in SCM420H Planetary Gear," KSMPE, Vol. 11, No. 5, pp. 54-59, 2012.

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