NC 기어 가공기

1. 개요

기어의 제조는 과거에 수작업으로 이루어졌지만 18세기 이후 서구에서 시계 등의 기계가 보급되자 그와 함께 기계화가 진행되었습니다. 그리고 산업 혁명이 진전되면서 기어 전용 가공기가 잇달아 개발되었습니다.
기어가 만들어지기까지는 원주 강재의 절단부터 시작하여 선반에 의한 블랭크(기어 가공 전의 구멍이 뚫린 상태) 가공, 기어 절삭(톱니 부분 깎기), 담금질(열처리), 연삭, 기어 연마라는 공정을 거칩니다. 각 가공에 대해 현재는 호빙 머신(기어 절삭용 가공기)을 비롯한 NC 기어 가공기가 개발되어 있습니다. 이로 인해 절삭 속도 조정이나 톱니 수 지정 등이 쉬워졌습니다.
그리고 최근에는 선반 등을 기본으로 한 복합 가공기가 보급되고 있습니다. 이 기기는 브로치 가공(구멍의 내면 가공)이나 밀링 가공(절삭), 호빙 가공을 일관적으로 실시하는 복합기로, 설정 변경을 최소한으로 줄일 수 있어 기어의 효율적인 생산에 기여합니다.

2. 기어의 주요 종류

한 마디로 기어라 해도 그 형상은 다양하며 가공 시 전용 가공 기계가 필요합니다. 크게 「스퍼 기어」와 「베벨 기어」로 나뉘며, 각각을 가공하기 위한 전용 기어 절삭기로는 「스퍼 기어 절삭기」와 「베벨 기어 절삭기」가 있습니다.
그 밖에 기어에는 톱니가 비스듬한 「헬리컬 기어」를 비롯해 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸는 「랙 앤 피니언」, 회전 방향을 수직으로 변환하는 「원통 웜」 등 매우 다양한 종류가 있습니다.

기어의 주요 종류
스퍼 기어
스퍼 기어
헬리컬 기어
헬리컬 기어
베벨 기어
베벨 기어
랙 앤 피니언
랙 앤 피니언
웜과 웜 휠
웜과 웜 휠
A
피니언
B
C
D
웜 휠

3. 주요 기어 절삭 가공

기어의 톱니를 깎는 가공(기어 절삭)으로는 주로 「창성법」과 「성형법」의 두 종류가 있습니다.
창성법은 기어의 근본인 원반에 랙 형태의 절삭 공구를 대고 원반의 주위를 깎는 가공법입니다. 정도가 높은 기어를 만들 수 있는 반면, 가공 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다. 정밀 부품에서는 톱니를 새긴 후 기어면을 연마하여 마무리하기도 합니다. 창성법은 널리 보급되어 있는 기어 절삭 가공 방법으로, 그 중 일반적인 가공기가 호빙 머신입니다.
이에 대해 성형법은 기어의 홈과 같은 형상의 절삭 공구를 이용하여 프레이즈 머신으로 가공하는 방법입니다. 전용 가공기를 사용하지 않아도 기어를 양산할 수 있습니다.
이 외에 베벨 기어를 만들기 위한 「형판식」이 있으며 단조 등의 소성 가공 방법 등도 있습니다.

창성법의 가공 이미지

창성법의 가공 이미지

A
랙 형태의 공구
B
기어의 진행 방향
성형법의 가공 이미지

성형법의 가공 이미지

프레이즈 머신에 장착된
전용 바이트로 톱니 홈을 하나씩 절삭

4. NC 기어 가공기

수많은 NC 기어 가공기 중 가장 대표적인 것이 NC 호빙 머신이며 자동차 산업 등에서 널리 이용됩니다. 가공 정도나 생산 효율을 추구한 모델이 다수 개발되어 기어 생산에서 크게 기여하고 있습니다.
그 밖에 NC 기어 가공기로는 고정도의 기어 절삭이 가능한 「셰이핑 머신 」을 비롯하여 열처리 가공을 통해 기어를 깎는 「연삭 머신」, 열처리 후 연마 가공을 하는 「호닝 머신」, 마무리 가공을 하는 「셰이빙 머신」 등이 있습니다. 모두 고정도의 기어를 만들기 위해 이용됩니다.

호빙 에 의한 기어 절삭 가공의 모형도
호빙 에 의한 기어 절삭 가공의 모형도