웜 기어는 많은 기계의 필수 부품이지만, 어떻게 만들어지는지 궁금했던 적이 있나요? 웜 기어 제조 공정은 복잡하여 모든 단계에서 정밀성과 기술력이 요구됩니다. 이 글에서는 웜 기어의 핵심 단계를 살펴보겠습니다. 웜 기어 생산은 소재 선정부터 최종 열처리까지 진행됩니다.
웜기어의 재료 선택
일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같습니다.
- 경화 강: 높은 강도와 내마모성을 제공합니다
- 표면 경화 강철: 튼튼한 코어를 갖춘 단단한 표면층을 제공합니다.
- 합금강: 합금 원소를 통해 속성의 사용자 정의가 가능합니다.
- 경화 강: 경도와 내구성을 강화하기 위해 열처리를 거칩니다.
1 단계 : 절단
웜기어를 제조하는 첫 번째 단계는 선택한 소재의 블랭크에서 기본 모양을 자르는 것입니다. 대량 생산의 경우 블랭크는 종종 주조 또는 단조를 통해 만들어집니다. 또는 CNC 선반 선삭을 사용하여 치수를 정밀하게 제어하기 위해 솔리드 바 스톡 또는 단조에서 기계로 가공할 수 있습니다.
2단계: 나선형 나사산 만들기
웜의 결정적 특징은 나선형 실 형태입니다. 이러한 실을 만드는 데는 여러 가지 방법을 사용할 수 있습니다.
호빙
호빙은 웜 스레드를 생산하는 가장 일반적인 방법입니다. 호브라고 하는 특수 절삭 공구를 사용하는데, 이는 원하는 이빨 모양에 해당하는 나선형 모양을 가지고 있습니다. 호브는 웜 블랭크에 대해 회전하고, 동기화된 모션은 정밀한 나선형 스레드를 절단합니다. 호빙은 방사형 또는 접선형 피드 방법을 사용하여 수행할 수 있습니다.
갈기
밀링은 밀링 머신이나 지그 그라인더에 장착된 기어 커터를 사용하는 것을 포함합니다. 인덱싱 또는 회전 테이블은 회전하는 다날 도구가 프로파일에 따라 나사산을 형성함에 따라 정확한 간격으로 작업물을 회전시킵니다. 밀링은 소규모 배치 또는 맞춤형 디자인에 적합합니다. CNC 기계의 엔드 밀을 사용하는 사이드 밀링은 종종 대형 웜에 사용됩니다.
연마
연삭은 원하는 웜 프로필에 맞게 특별히 설계된 연마 휠을 사용합니다. 소량의 재료를 제거하여 엄격한 허용 오차와 뛰어난 표면 마감을 제공합니다. 나사 연삭은 고정밀 웜에 사용되는 특수 기술입니다.
스레딩
전통적인 나사산 가공 기술 또는 나사산 롤링도 나선형 모양을 만들 수 있습니다. 나사산 롤링은 나사산 프로필이 있는 도구를 회전하는 작업물에 눌러 나사산을 형성하는 냉간 가공 공정입니다. 플런지 연삭은 또 다른 나사산 가공 방법입니다.
소용돌이
회전은 특히 감속기에 사용되는 웜의 경우 호빙이나 스레드 밀링과 같은 기존 방법을 점점 더 대체하고 있는 현대식 절단 공정입니다. 이를 통해 웜을 최종 치수와 마감으로 가공할 수 있으며, 종종 경화 후 스레드 연삭이 필요하지 않습니다.
3단계: 웜 휠 제조
웜 휠은 웜과 맞물리는 기어 구성 요소입니다. 제조는 일반적으로 주조, 단조 또는 가공을 통해 블랭크를 준비하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 두 가지 주요 방법 중 하나를 사용하여 이빨을 절단합니다.
호빙
호빙은 웜 휠 이빨을 절단하는 주요 방법입니다. 웜과 일치하는 나사산 프로필을 가진 호브가 사용됩니다. 호브와 웜 휠 블랭크는 호브가 공급될 때 동기화된 방식으로 회전하여 블랭크 주변을 따라 기어 이빨을 점차적으로 절단합니다.
기어 성형
기어 셰이핑은 이빨 또는 이빨 세그먼트의 프로필을 가진 왕복 도구를 사용하는 대체 방법입니다. 웜 휠 블랭크가 인덱싱되면 도구가 왕복하면서 점차적으로 각 이빨을 형성합니다.
4단계: 열처리
열처리는 고성능 웜 기어 생산에 필수적인 단계입니다. 가열 및 냉각 사이클을 신중하게 제어함으로써 기어의 용도에 맞게 재료 특성을 최적화할 수 있습니다. 일반적인 열처리 공정은 다음과 같습니다.
침탄
탄소침탄은 웜 휠을 고온의 탄소가 풍부한 환경에 노출시키는 것을 포함합니다. 탄소는 표면층으로 확산되어 탄소 함량이 증가합니다. 이후의 담금질 및 템퍼링은 내마모성이 향상된 경화된 표면층을 생성합니다.
질화
질화에서 웜기어는 비교적 낮은 온도에서 질소가 풍부한 환경(일반적으로 암모니아)에 노출됩니다. 질소 원자는 표면으로 확산되어 경도와 내마모성을 크게 향상시키는 단단한 질화물을 형성합니다. 질화는 일반적으로 최소한의 작업물 변형을 일으킵니다.
유도 경화
유도 경화는 전자기 유도를 사용하여 웜 스레드 및 접촉 표면과 같은 특정 영역을 빠르게 가열하는 국소 처리입니다. 빠른 담금질이 이어지며 코어에 영향을 미치지 않고 처리된 영역의 경도와 내마모성이 증가합니다.
스트레스 해소
응력 완화는 일반적으로 초기 경화 후에 수행됩니다. 웜 기어는 임계점 아래의 특정 온도로 가열되고 천천히 냉각됩니다. 이렇게 하면 이전 열처리 단계에서 생성된 잔류 응력이 줄어듭니다.
샷 피닝
샷피닝은 고속으로 미세한 금속 또는 세라믹 입자로 기어 표면을 폭격하는 기계적 표면 처리입니다. 충격은 표면 층에 유익한 압축 응력을 생성합니다.
