호빙 오차를 기반으로 한 기어의 파라메트릭 모델링

정도기어항공우주 변속 시스템, 정밀 공작기계 스핀들 박스, 자동차 변속기 등에서 핵심 부품으로 사용되는 기어는 높은 정밀도 유지, 긴 수명, 그리고 높은 신뢰성을 요구합니다. 현재 우리나라의 기어 가공 정밀도, 품질, 수명은 고성능 기어의 성능 요구 사항을 충족하기에 부족합니다. 많은 고성능 장비에 수입 기어가 사용되고 있으며, 해외 정밀 기어 가공 기술은 우리나라에 여러 제약을 가하고 있습니다. 이러한 상황에서 기어 가공 공정의 오차 발생 요인을 연구하고, 이러한 오차를 보정하여 궁극적으로 고정밀 기어 제조를 달성하는 것이 시급합니다. 본 논문에서는 먼저 기어 가공 오차의 분류를 소개하고, 기어 맞물림 원리를 바탕으로 기어 가공 오차의 원인을 밝힙니다. 가공 오차는 절삭 공구와 가공된 기어 사이의 미리 정해진 생성 운동 관계를 방해하여 순간 맞물림점과 맞물림 노드의 위치를 ​​변화시킵니다. 본 논문은 기어 호빙 공정에서 발생하는 편심 오차, 스핀들 회전 오차, 공작기계 변속 체인 오차, 절삭 공구 오차를 분석 및 계산하여 각 오차 요인이 기어 정밀도에 미치는 영향 법칙을 규명하고, 기어 가공 오차를 줄이고 정밀도를 향상시키기 위한 이론적 근거를 제시한다. 또한, 호빙 설치 오차가 기어 정밀도에 미치는 영향을 분석하였다. 호빙 원리를 기반으로 좌표 변환을 이용하여 기어 치형 방정식을 도출하고, UG 모델링을 통해 3D 기어 모델을 제작하였다. 마지막으로, VS2010 개발 플랫폼에서 UG를 2차 개발하여 호빙 설치 오차를 고려한 파라메트릭 기어 모델링을 구현하였다. 다양한 오차를 고려한 파라메트릭 기어 모델링은 정밀 모델링의 미래 트렌드로서, 가공 오차가 추가됨에 따라 기어 모델의 변화를 정확하게 비교할 수 있게 해준다. 마지막으로, 서로 다른 오차를 가진 네 가지 기어 맞물림 모델에 대해 정적 접촉 시험을 수행하였다.