CNC 기계
산업 제조
기어의 개념은 오늘날에도 여전히 관련이 있는 가장 오래된 기계 부품 중 하나이기 때문에 한동안 존재해 왔습니다. 자동차 산업이든, 항공 우주 산업이든, 모든 산업 기계든, 아니면 시계와 같은 단순한 것이든 상관없습니다. 기어는 어디에서나 필요하며 아마도 기어 제조에 대해 배우고 싶을 것입니다.
따라서 문제는 기어가 어떻게 제조되는지에 대한 것입니다.
기어 제작은 종류와 용도에 따라 다른 공정이 필요하기 때문에 단일 공정이 없습니다.
일반적으로 기어는 동력 전달(기어의 실제 목적)이 여러 가지 요구 사항이 있기 때문에 매우 힘든 조건에서 작동합니다. 첫째, 기어가 절대적으로 완벽한 상태에 있어야 합니다. 그런 다음 항상 신뢰할 수 있어야 하고 잔류 응력이 최소이어야 하며 균열 전파 가능성이 거의 또는 전혀 없어야 합니다.
당연히 이러한 모든 요구 사항을 충족하기가 매우 어렵습니다. 그러나 누구도 그 중요성을 부정할 수 없습니다. 그렇기 때문에 기어 생산은 허용 오차가 제한되고 오류의 여지가 있는 고도로 전문화된 분야입니다.
이 기사에서는 산업용 기어의 일반적인 재료, 기어를 준비하는 과정, 그리고 기어가 실패 없이 모든 하중을 견딜 수 있는 방법에 관한 기어 제조의 기본으로 돌아갑니다.
기어 절단 및 제조 공정에 대한 세부 사항으로 이동하기 전에 기본 사항을 살펴보는 것이 중요합니다. 기어의 종류와 용도 및 장점이 다릅니다.
애플리케이션, 성능 매개변수 및 기타 수많은 요소가 사용하는 기어 종류에 중요한 역할을 합니다. 기어 유형을 특성화하는 방법에는 여러 가지가 있지만 기어 제조 관점에서 가장 적절하고 가장 관련성이 높은 것은 톱니 모양을 보는 것입니다.
다음은 5가지 종류의 기어입니다.
머릿속에 기어가 어떻게 생겼는지 대략적인 그림을 그립니다. 곧은 톱니가 있는 기어를 생각할 가능성이 높습니다. 이것이 바로 스퍼 기어의 모습입니다.
평 기어는 가장 일반적인 유형의 기어이며 동력 장치, 항공우주 부품, 산업 기계 등에 여러 용도로 사용됩니다. 직선 톱니는 제조 및 고속 및 고하중 유지가 가장 간단합니다. 그러나 노이즈가 많이 발생하고 원활한 작동이 필요한 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
또한 평 기어는 동일한 유형의 다른 기어 및 내부/외부 기어와 결합할 수 있습니다. 간단한 랙/피니언 설정이나 유성 기어 시스템과 같은 많은 기어 메커니즘에서 평 기어를 찾을 수 있습니다.
그들의 단순함은 당신이 만들기가 더 쉽다는 것을 의미합니다. 따라서 기어 생산 중에 정밀도를 유지하기가 더 쉽습니다. 평 기어는 또한 축방향 하중이 거의 또는 전혀 없으므로 기계적 손실을 최소화하려는 기어 트레인에 매우 효율적입니다.
헬리컬 기어는 평 기어와 매우 유사하지만 원통형 몸체 주위에 꼬인 톱니가 있습니다. 이러한 품질 덕분에 평행 및 비평행 샤프트 모두에서 쉽게 작업할 수 있습니다. 그러나 이들의 결합은 동일한 나선 각도(원통의 비틀림 각도)의 다른 헬리컬 기어에서만 작동합니다.
헬리컬 기어의 대부분은 평 기어와 동일합니다. 그러나 각진 톱니는 충격 하중을 줄이고 작업을 부드럽게 만드는 데 큰 역할을 합니다. 이는 소음도 적지만 효율성을 희생해야 함을 의미합니다. 평 기어에 비해 헬리컬 기어 트레인은 손실이 더 많으며 모양 때문에 스러스트 베어링도 필요합니다.
제조 관점에서 헬리컬 기어는 평 기어보다 더 단단합니다. 나선 각도는 허용 가능한 낮은 허용 오차 범위로 복제하기가 매우 어렵습니다. 또한 제조 비용과 다른 축 방향 요소의 추가로 인해 제한된 작업에 적합합니다.
베벨 기어는 표준 원통형 기어가 아닙니다. 그들은 교차하는 샤프트에서 전송 방향을 변경할 수있는 원추형 표면에 있습니다. 일반적으로 베벨 기어는 90 0 에서 작동합니다. 각도. 그러나 다른 구성에서도 사용할 수 있습니다.
다음은 다양한 애플리케이션에서 찾을 수 있는 몇 가지 일반적인 유형의 베벨 기어입니다.
웜 기어 시스템은 두 가지 구성 요소의 조합입니다. 웜 휠과 나사 모양의 기어. 그들은 주로 항공 우주, 산업 기계, 엘리베이터 및 자동차 조향 장치에 사용됩니다.
웜휠 설정은 많은 속도나 효율성을 제공하지 않습니다. 그러나 자체 잠금 메커니즘에 필요한 고유한 특성을 제공합니다. 많은 경우에 웜은 바퀴를 돌릴 수 있지만 그 반대의 경우도 기어 각도 때문에 일어날 수 없습니다. 또한 주목해야 할 또 다른 중요한 점은 웜휠 기어는 마찰이 많고 제대로 작동하려면 지속적인 마찰이 필요할 수 있다는 것입니다.
랙 및 피니언 시스템은 주로 회전 운동을 선형으로 또는 그 반대로 전달하기 위해 작동하는 또 다른 조합입니다. 기어 톱니는 스퍼 및 헬리컬 유형 톱니와 결합할 수 있으므로 평행 축과 비스듬한 양쪽 모두에서 작업할 수 있습니다. 이 시스템의 가장 일반적인 응용 프로그램 중 일부는 자동차 시스템, 저울 및 기타 유사한 시스템에 있습니다.
기어에 관해서는 물질적 제한이 없습니다. 가장 초기의 것은 목재였으며 업계 전반에 걸쳐 다양한 재료 기어를 찾을 수 있습니다. 강철 또는 철의 대규모 산업 규모 기어에서 장난감의 작은 플라스틱 기어에 이르기까지. 재료의 조합은 무궁무진합니다.
그럼에도 불구하고 다음 항목은 기어 제조 및 기어 성형 공정에서 가장 일반적으로 사용됩니다.
기어에는 재료 선택에 대한 매우 구체적인 기준이 있습니다. 용도에 따라 어떤 재료를 선택하든 적절한 인장 강도와 내구성을 가져야 합니다.
또한 마찰 계수는 기어가 일정한 접촉을 필요로 하기 때문에 또 다른 고려 사항입니다. 마지막으로 가공하기 쉬운 재료도 선택해야 합니다. 기어 제조에는 극도의 정밀도와 정확성이 필요하기 때문에 제조 가능성이 낮은 강한 재료를 다루기가 더 어렵습니다.
앞서 언급한 재료는 해당 응용 분야에 대해 이러한 특성이 완벽하게 균형을 이루고 있습니다. 그렇기 때문에 접하는 대부분의 기어에서 일반적으로 볼 수 있습니다.
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기어 생산은 요구되는 정밀도 때문에 상당히 복잡합니다. 오늘날 기어 제조는 비용, 품질 및 운영 간의 올바른 균형을 보장하기 위해 전통적 및 현대적 여러 프로세스에 의존하는 산업입니다.
다음은 명백한 장점과 단점과 함께 일반적인 기어 절단 및 제조 공정의 목록입니다.
주조는 기어용 블랭크 또는 실린더를 준비하는 데 주로 사용되는 간단한 프로세스이며, 톱니는 기계 가공을 통해 준비됩니다. 그러나 대량 생산 능력과 상대적 용이성으로 인해 많은 응용 분야에서 전체적으로 실행 가능한 기어 제조 공정입니다.
그러나 주조가 업계에서 가장 선호되는 제조 방법인 한 영역이 있습니다. 그것은 매우 큰 기어의 생산입니다. 가공 방법 및 기타 기어 성형 방법은 직경이 큰 경우 실행 가능하지 않습니다. 일반적으로 더 큰 기어는 거의 항상 평 기어 유형입니다. 따라서 상대적으로 단순하기 때문에 캐스팅이 매우 좋은 선택입니다.
가장 일반적인 주조 방법 유형 중 쉘 주조, 다이 주조, 모래 주조 및 영구 주형 주조가 기어 생산에 가장 일반적입니다. 다른 방법은 일부 응용 프로그램에서 제한적으로 사용됩니다. 그러나 앞서 언급한 것은 업계에서 가장 일반적입니다.
이것은 요구 사항에 따라 블랭크와 준비된 기어를 모두 제공할 수 있는 또 다른 성형 공정입니다. 단조는 비교적 단순한 기어가 있는 경우에 매우 유용합니다.
이론적으로 단조는 단순한 이유 때문에 중부하 작업을 위한 우수한 기어 제조 공정입니다. 단조에는 열처리가 필요하며, 이는 결과 기어가 더 나은 피로 특성을 가질 수 있음을 의미합니다. 그러나 단조 공정에 필요한 엄청난 힘은 이 공정의 크기와 두께를 제한합니다.
일반적으로 단조는 6~10피트 직경의 기어 내에서 잘 작동합니다. 정밀 단조와 같은 단조 유형에 따라 결국 기어를 가공해야 할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.
이것은 다재다능하고 단순한 또 다른 기어 성형 공정입니다. 사실 압출은 공구 비용이 적게 들지만 가장 경제적인 공정은 아닙니다.
압출은 이름에서 알 수 있듯이 가열된 금속 프로파일을 미리 결정된 더 작은 모양으로 통과시키는 과정입니다. 결과적으로 외부 표면이 단단하고 매끄러운 원하는 모양의 막대를 얻을 수 있습니다.
냉간 드로잉 공정은 압출과 매우 유사합니다. 두 가지 차이점이 있습니다. 압출은 다이 드로잉을 통해 블랭크를 밀어냅니다. 다른 차이점은 온도입니다. 냉간 드로잉은 빌릿을 가열하지 않습니다. 따라서 비용을 희생시키면서 기계적 특성을 증가시킵니다.
분말 야금술은 최근 몇 년 동안 상당한 발전을 이룩한 고급 공정입니다. 오늘날 기어 생산을 포함한 여러 제조 공정에 사용됩니다.
그렇다면 분말 야금은 어떻게 작동합니까? 관점에서 보면 아주 간단합니다. 그러나 많은 복잡성이 관련되어 있습니다.
모든 것은 금속 분말에서 시작됩니다. 첫 번째 단계는 모든 분말을 취하여 원하는 최종 형태를 만드는 것입니다. 완료되면 다음 단계에서는 전체 설정이 매우 컴팩트하여 기계적 특성이 향상됩니다. 전체 설정을 주의 깊게 가열하면 완료됩니다.
분말 야금은 매우 효율적이고 간단하며 대량 생산이 가능합니다. 제품을 바로 사용할 수 있을 뿐 아니라 후처리에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 그러나 결과 기어는 너무 많은 하중을 견딜 수 없으며 크기 제한도 있습니다.
또한 모든 분말 야금 설정의 초기 비용이 상당히 높기 때문에 소량 생산에는 적합하지 않습니다.
블랭킹은 압출과 매우 유사한 프로세스이지만 3차원 기능이 제한적입니다. 이 기어 성형 공정은 판금을 사용하여 여러 다이의 도움으로 원하는 모양을 만듭니다. 블랭킹 공정으로 다양한 유형의 기어를 생산할 수 있습니다. 그러나 평 기어가 최상의 결과를 제공합니다.
오늘날 기어 생산의 블랭킹 공정은 경량 애플리케이션을 위해 여러 산업에서 사용됩니다. 예를 들어, 사무 장비, 유압, 소형 의료 기기 및 부하 요구 사항이 낮은 기타 애플리케이션.
가공은 다용도성으로 인해 가장 일반적인 기어 제조 공정 중 하나입니다. 전통적인 기계 가공은 기어 절단 및 제조에 매우 일반적이었지만 CNC 가공의 발전으로 인해 인기가 높아졌습니다.
다음 4가지 기어 절단 방법은 업계에서 가장 일반적입니다.
호빙은 호브라고 하는 원뿔형 절단 장치를 사용합니다. 호브가 기어 블랭크를 중심으로 회전함에 따라 호브와 공작물이 모두 회전합니다. 지금까지 호빙으로 만들 수 있는 제품은 외부 스퍼 및 헬리컬 기어뿐입니다.
프로세스는 매우 다양하고 빠릅니다. 여러 스택을 함께 처리하여 생산 속도를 높일 수도 있습니다. 그러나 더 많은 기술과 정확성이 필요합니다.
Shaping은 Hobbing이 처리할 수 없는 기어를 개발하는 고급 기어 절단 및 제조 공정입니다. 커터는 피니언, 랙 모양 또는 단일 점 모양과 같은 모든 모양이 될 수 있습니다. 그것은 기어와 매우 유사하고 필요한 모양으로 블랭크를 절단하여 작동합니다. 성형 과정을 통해 내부 또는 클러스터 기어를 생성할 수 있습니다.
브로칭은 아마도 기어 형태 절단의 가장 빠른 방법일 것입니다. 이전 제품보다 더 깊이 들어가는 내장형 커터가 있는 다중 톱니 공구에 의존합니다. 결과적으로 더 작고 증분 절단이 가능하여 정밀도를 손상시키지 않으면서 원하는 모양을 신속하게 제공할 수 있습니다.
이 기어 제조 공정은 내부 기어에 일반적이지만 이를 사용하여 외부 톱니도 만들 수 있습니다. 이를 위해서는 동일한 정밀도와 효율성을 복제할 수 있는 냄비 브로칭을 위한 특수 도구가 필요합니다.
개별 기어 톱니를 순차적으로 생성하는 기본 기어 절단 방법입니다. 그러나 특히 CNC 밀링 머신과 관련된 경우 매우 다양합니다. 밀링 머신에서 모든 유형의 기어를 만들 수 있지만 이 방법의 정밀도는 많이 부족합니다. 그래서 밀링이 예전만큼 흔하지 않습니다.
그러나 최근 CNC 영역과 다축의 발전으로 상황이 바뀌었습니다. 밀링 머신에서의 기어 제조는 점점 더 보편화되고 있습니다. 따라서 시간이 지나면 상황이 더욱 좋아질 것입니다.
사용한 기어 제조 방법에 따라 기어가 100% 준비되기 전에 약간의 후처리가 필요합니다. 그 후처리는 피로 특성 개선을 위한 열처리에서 치수 보정 및 표면 마무리에 이르기까지 다양합니다.
다음은 기어 생산에서 흔히 볼 수 있는 가장 일반적인 5가지 표면 마무리 공정입니다.
기어 제조는 극도의 정밀성과 정확성이 요구되는 고도로 전문화된 분야입니다. 기어는 모든 기계 시스템의 필수 구성 요소이며 가장 작은 제조 결함조차도 많은 재앙을 초래할 수 있습니다. 따라서 선택한 서비스에 주의가 필요합니다.
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CNC 기계
최근에 분산 또는 분산 제조에 대한 소문을 많이 들었을 수 있지만 정확히 무엇입니까? 전통적인 제조 모델을 사용하는 제조업체는 단일 시설에서 대량의 제품을 생산한 후 유통하거나 창고에 보관합니다. 제조업체는 분산 제조 모델을 사용하여 대신 여러 시설에 걸쳐 생산을 분산하여 고객에게 더 가까운 제품을 생산할 수 있습니다. 유연하고 확장 가능한 분산 제조는 제품을 제공하기 위해 분산 제조 소프트웨어로 연결된 지리적으로 분산된 제조 시설의 네트워크를 사용합니다. 부품과 제품을 필요의 근원에 더 가깝게 제작함으로써 제조업체는 자원을 최대
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