[논문]Whirling 공정에서 웜 기어의 절삭 특성 해석

[국내논문] Whirling 공정에서 웜 기어의 절삭 특성 해석
Analysis of worm gear cutting in whirling process 원문보기

이영문 (경북대학교 기계공학부) , 손재환 (대구기계부품연구원) , 정상호 (DMC(주)) , 김선일 (경북대학교 대학원 기계공학과) , 박건우 (경북대학교 대학원 기계공학과) , 정희철 (경북대학교 대학원 기계공학과)

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본 연구에서는 whirling 공정을 통해 제작되는 웜 기어의 절삭 특성을 해석하고 FEM 소프트웨어인 DEFORM을 이용한 시뮬레이션과 그 해석 결과를 바탕으로 whirling 가공에 의한 웜 기어 절삭 특성을 해석하고자 한다.

이번 시뮬레이션에서는 임의의 순간에 하나의 인서트로 한 번의 절삭이 이루어질 때 생성되는 미변형 칩의 형상을 모델링하여 그 때의 절삭력을 예측하였다. 이때 Fig. 3에서 나타낸 바와 같이, 미변형 칩의 형상은 공구 측면부에 의해 생성되는 미변형 칩의 단면은 반달모양으로, 공구 전면부에 의해 생성되는 미변형 칩의 단면은 삼각형으로 가정하였다.

이번 시뮬레이션에서는 임의의 순간에 하나의 인서트로 한 번의 절삭이 이루어질 때 생성되는 미변형 칩의 형상을 모델링하여 그 때의 절삭력을 예측하였다. 이때 Fig.
본 연구에서는 whirling 공정에서의 웜 기어 절삭 특성 해석을 위하여 미변형 칩 모델을 설정하였다.
Whirling 가공에서 절삭은 공구 측면부와 전면부에서 동시에 이루어지게 된다 본 시뮬레이션에서는 Fig. 4에서 보듯이, 절삭 측면부와 전면부를 동시에 절삭했을 경우의 절삭력과 Fig. 5에서와 같이 절삭 측면부와 전면부를 각각 따로 절삭하고 난 후, 두 절삭력을 중첩했을 경우의 절삭력을 서로 비교해 보았다.
(1) 웜 기어 가공 시 공구 형상과 가공 조건을 고려한 미변형칩 형상 모델을 제시하였다.
또한, 이를 통해 FEM 해석 프로그램인 DEFORM을 이용하여 웜 기어 가공 시 절삭력을 예측해 보았고, whirling 공정에서 웜 기어의 절삭 특성의 해석 및 평가를 위한 모델을 확립하였다.

(2) 웜 기어 가공에 대한 시뮬레이션 결과, 측면부와 전면부를 동시에 절삭하는 경우의 절삭력과 두 부분을 분리하여 각각의 절삭력을 구한 후, 두 절삭력을 중첩했을 경우의 절삭력은 거의 일치하였다.

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