정밀 연삭 헬리컬 기어 - 부드럽고 높은 하중을 견딜 수 있는 15° 및 19°31′ 각도의 기어

한국 에버파워(Ever-Power)의 연삭 가공 헬리컬 기어는 15° 및 19°31′ 헬릭스 각도로 좌측 및 우측 방향으로 생산되며, 횡방향 모듈은 1이고 레퍼런스 시리즈는 최대 100개의 톱니(내경 15mm, 피치 직경 100mm, 전체 길이 18mm)를 제공합니다. 톱니 연삭 가공은 기어 호빙이나 셰이핑 가공보다 일관적으로 더 정밀한 표면 마감을 제공하여 더 높은 접촉 하중을 견딜 수 있고 고속 작동 시 소음을 줄여줍니다. 좌측 및 우측 15° 헬릭스 각도의 한 쌍은 소음 감소가 중요한 대부분의 평행축 응용 분야에서 스퍼 기어를 직접 대체할 수 있습니다.

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지상 헬리컬 기어 - 개요

에이 지상 헬리컬 기어 입니다 헬리컬 기어 호빙 또는 셰이핑 가공 후 절삭면 그대로 두는 대신 치면(誘土)을 마무리 연삭 처리한 기어입니다. 연삭은 호빙 또는 셰이퍼 커터로 인해 생긴 공구 자국을 제거하고 절삭 작업 중에 발생한 치형 및 리드의 미세한 오차를 수정합니다. 그 결과, 치면이 더욱 매끄러워지며(일반적으로 잘 호빙 가공된 기어의 Ra 1.6~3.2µm에 비해 Ra 0.4~0.8µm), 맞물리는 치 사이의 마찰을 줄이고 작동 온도를 낮추며 반복 하중 하에서의 피로 수명을 연장합니다.

지상 헬리컬 기어 1

한국 에버파워 웜기어 주식회사는 생산합니다. 연삭된 헬리컬 기어 15°와 19°31'의 두 가지 표준 헬릭스 각도로 제공됩니다. 두 각도 모두 좌측 및 우측 구성으로 제공됩니다. 15° 시리즈는 기존 축 형상이 15° 헬릭스가 생성하는 작은 축 방향 힘에 적합한 용도에서 직선 스퍼 기어를 직접 대체하도록 설계되었습니다. 19°31' 시리즈는 동일한 헬릭스 각도의 기어 랙과 함께 작동하도록 설계되었으며, 선형 모션 시스템, 공작 기계 테이블 및 랙-피니언 조합이 리드 오차 없이 부드럽게 맞물려야 하는 위치 결정 드라이브와 같은 용도에 적합합니다. 표준 미터법 정밀 기어 카탈로그와 호환되는 교체 구성이 제공됩니다. 상호 참조를 위해 기존 부품 번호 또는 도면을 제공해 주십시오.

기술 사양

아래 참조 사양은 모듈 1, 100톱니, 좌측 연삭 헬리컬 기어 시리즈에 적용됩니다. 한국 에버파워는 이 설계를 우측 연삭 구성으로도 공급하며, 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 반대 톱니 기어를 사용하면 두 개의 평행축이 서로 반대 방향으로 회전합니다. 톱니 수, 내경, 허브 치수는 요청 시 맞춤 제작이 가능합니다.

모듈 1, 100개 톱니, 좌측 회전, 연삭 헬리컬 기어 — 참조 데이터

매개변수
보어 타입 지면
횡단 모듈 1
치아 개수 100
나선의 방향 왼손
모양 S1
보어(A) 15.0mm
허브 직경(B) 50.0mm
피치 직경(C) 100.00mm
외경(D) 102.00mm
얼굴 너비(E) 8.0mm
허브 폭(F) 10.0mm
총 길이(G) 18.00mm
나선각 21°30'
압력각 20도

지상 가공 헬리컬 기어와 호빙 가공 헬리컬 기어의 차이점 - 실제 적용에서의 의미는 무엇일까요?

홉드와 그라운드 모두 헬리컬 기어 두 공정 모두 동일한 블랭크와 동일한 톱니 형상에서 시작하지만, 마무리 단계에서 제조 공정이 달라집니다. 호빙 가공은 웜형 다날 커터를 사용하여 효율적으로 재료를 제거하는 공정으로, 일반적인 기어 제작에 표준적으로 사용됩니다. 연삭 가공은 연마 휠을 사용하여 호빙 가공 후 남은 톱니 형상 및 리드의 잔류 오차를 수정합니다. 아래 표는 기어 성능에 중요한 영향을 미치는 세부적인 부분에서 두 공정의 실질적인 차이점을 요약한 것입니다.

매개변수 호브형 헬리컬 기어 지상 헬리컬 기어
치아 표면 조도(Ra) 1.6–3.2 µm 0.4–0.8 µm
ISO 1328 정확도 등급(일반적) ISO 7–9 ISO 4–6
허용 접촉 응력(동일 재질) 보통의 더 높은 성능 — 연삭으로 인한 표면 무결성 향상으로 부식 발생 지점이 줄어듭니다.
고속 주행 시 소음 속도가 빨라질수록 가청 하모닉 메쉬 톤이 증가합니다. 메쉬 톤 감소; 프로파일 정확도가 전송 오류 여기를 줄입니다.
길들이기 기간 필요 일반적으로 부분 부하 시 40~100시간 더 짧거나 없음 - 첫 번째 메쉬부터 접촉 패턴이 올바릅니다.
단위 비용 낮추다 높음 - 추가 공정 단계로 인해 비용과 소요 시간이 증가합니다.
일반적인 적용 사례 일반 산업용 드라이브, 저속~중속 공작기계, 서보 드라이브, 터빈 기어박스, 정밀 기기

직선형 기어와 나선형 기어의 비교: 톱니 맞물림

15° vs 19°31' 헬릭스 각도 — 올바른 시리즈 선택하기

한국 에버파워에서 제공하는 두 가지 헬릭스 각도 옵션 지상 헬리컬 기어 각 범위는 서로 호환되지 않으며, 특정 체결 형상에 최적화되어 있습니다. 특정 용도에 맞지 않는 각도 시리즈를 선택하면 메시 생성 시 리드 오차가 발생하고, 노이즈가 증가하며, 면 폭 전체에 걸쳐 하중 분포가 불균일해집니다.

15° 지상 헬리컬 기어 시리즈

15° 시리즈는 스퍼 기어 대체용으로 설계되었습니다. 15° 헬릭스 각도는 작은 축 방향 힘 성분(접선 하중의 약 27%)을 생성하며, 이는 스러스트 예압 없이 표준 깊은 홈 베어링으로 ​​충분히 제어할 수 있습니다. 점진적인 대각선 치면 접촉은 동일한 모듈 및 톱니 수의 스퍼 기어에 비해 훨씬 부드러운 토크 곡선과 낮은 소음 수준을 제공합니다. 좌우 15° 기어 한 쌍은 평행한 출력축을 반대 방향으로 회전시키므로 역회전이 필요한 용도에 적합합니다. 계측기 구동 장치, 경량 공작기계 헤드 및 탁상형 정밀 장비에 사용되는 15° 시리즈는 기어박스 하우징을 재설계할 필요 없이 스퍼 기어에서 15° 시리즈로 손쉽게 업그레이드할 수 있는 경로를 제공합니다.

19°31' 지상 헬리컬 기어 시리즈

19°31' 시리즈는 동일한 헬릭스 각도로 제작된 기어 랙과 맞물리도록 설계되었습니다. 이 각도는 정밀 기어 랙 업계에서 인정받는 표준으로, 랙 톱니 형상과 피니언 톱니 형상이 모두 동일한 헬릭스 각도로 연삭될 때 이론적으로 완벽한 인벌류트 접촉을 생성하도록 설정되었습니다. 정밀 연삭된 랙을 사용하는 공작기계 테이블 구동 장치, 갠트리 위치 결정 시스템 및 로봇 선형 축은 이러한 응용 분야에서 요구되는 부드럽고 백래시가 적은 동작을 구현하기 위해 19°31'로 연삭된 피니언을 사용해야 합니다. 19°31' 랙에 표준 15° 시리즈 또는 비헬릭스 스퍼 피니언을 사용하여 피니언 각도를 맞추지 않으면 전달 오차가 발생하고 랙 및 피니언의 수명이 단축됩니다.

헬리컬 기어 연삭의 주요 이점

✦ 더욱 정확한 치아 프로필

정밀 연삭된 헬리컬 기어는 기계 가공 또는 절삭 가공된 기어보다 더 촘촘한 치형을 구현하여 더욱 부드러운 맞물림과 더욱 정밀한 동작 제어를 제공합니다. 이는 서보 구동 축 및 계측기 변속기에 매우 중요합니다.

✦ 더욱 폭넓은 소재 호환성

연삭은 열처리 후 호빙 가공이 불가능한 경화 재료에 적용됩니다. 즉, 기어를 먼저 침탄 또는 전체 경화 처리한 다음 최종 치수로 연삭하여 최대의 코어 강도와 단단하고 내마모성이 뛰어난 치면을 얻을 수 있습니다.

✦ 더 높은 하중 및 토크 용량

연삭 가공된 헬리컬 기어는 동일한 크기의 절삭 가공된 기어보다 더 높은 접촉 응력을 견딜 수 있습니다. 더욱 정밀한 표면 마감은 피팅 발생을 유발하는 요철 응력 집중을 줄여주므로, 고토크 환경에서 재료의 피로 강도 한계에 더 가깝게 작동할 수 있습니다.

✦ 길들이기 시간 단축

연삭 단계에서 접촉 패턴이 이미 최적화되어 있기 때문에 연삭 가공된 헬리컬 기어는 설치 직후 최대 부하로 가동할 수 있는 경우가 많습니다. 반면 호빙 가공된 기어는 일반적으로 최대 부하 가동 전에 돌출부를 매끄럽게 하기 위해 저부하 상태에서 40~100시간의 길들이기 기간이 필요합니다.

헬리컬 기어의 종류

정밀 등급 및 검사

기어 정밀도는 ISO 1328, AGMA 2000, DIN 3961, JIS B 1702를 포함한 국제 표준에 의해 규정됩니다. 이러한 표준은 전체 프로파일 오차, 리드 오차, 피치 편차 및 런아웃에 대한 허용 오차 범위를 정의합니다. (한국 에버파워) 연삭된 헬리컬 기어 이 제품들은 ISO 1328 클래스 5~6에 따라 표준 제조되며, 최고 수준의 정밀도가 요구되는 용도의 경우 요청 시 ISO 클래스 4도 제공 가능합니다.

  • ISO 5등급: 총 프로파일 편차 ≤ 8 µm (모듈 1). CNC 공작기계 구동 장치, 로봇 관절 및 고정밀 선형 운동 시스템에 적합합니다.
  • ISO 6등급: 총 프로파일 편차 ≤ 11 µm (모듈 1). 일반 정밀 기어박스, 서보 드라이브 및 계측기 변속기에 대한 표준입니다.
  • 검사 장비: 각 지상 기어는 기어 측정 센터(GMC)에서 치형, 리드, 피치 및 런아웃을 검사합니다. 측정 보고서는 요청 시 제공됩니다.
  • 표면 마감: 치아 측면의 Ra 값은 프로파일로미터로 검증되었습니다. 각 배치별로 재료 인증서와 경도 시험 기록이 제공됩니다.
  • 헬리컬 기어 워크샵 1

일반적인 적용 시나리오

 

CNC 공작기계 스핀들 및 이송 구동 장치

머시닝 센터와 터닝 머신에서 스핀들 구동 및 이송축 기어박스는 넓은 속도 범위에 걸쳐 낮은 전달 오차를 요구합니다. 전달 오차, 즉 완벽하게 균일한 운동에서 벗어나는 현상은 가공 부품의 표면 마감에 자국으로 나타납니다. 연삭된 헬리컬 기어 ISO 5등급 또는 6등급에서는 호빙 가공된 기어에 존재하는 치형 오차를 보정하여 변속 오차를 최소화합니다. 15° 헬릭스 각도 시리즈는 작은 축 방향 힘이 허용되는 경우에 사용되며, 19°31' 시리즈는 기계의 선형 축에 있는 정밀 랙과 함께 사용됩니다.

서보 기어박스 및 로봇 관절

서보 시스템은 위치 명령에 동적으로 반응하며, 전송 오류는 위치 피드백 루프에서 추적 오류로 나타납니다. 로봇 팔 관절, 픽앤플레이스 헤드, 정밀 용접 포지셔너 등이 서보 시스템을 사용합니다. 헬리컬 기어 연마된 치면은 낮은 전달 오차 덕분에 서보 컨트롤러가 기계적 공진을 유발할 수 있는 고이득 보정을 실행하지 않고도 정밀한 위치 정확도를 유지할 수 있도록 해주기 때문입니다.

정밀 공작기계 구동 장치에 사용되는 연삭 가공 헬리컬 기어

정밀 측정 및 광학 기기

좌표 측정기(CMM), 광학 비교기 및 현미경 스테이지 구동 장치는 매우 정밀한 모듈의 기어 쌍을 사용하며, 기어 톱니 형상의 불규칙성은 위치 오차로 직결됩니다. 모듈 1 이하 연삭된 헬리컬 기어 미세한 표면 조도와 엄격한 피치 공차를 갖춘 기어가 이러한 용도에 표준으로 사용됩니다. 매끄러운 톱니 표면은 실험실 환경에서 소음을 줄여줍니다.

관련 드라이브 구성 요소

  • 헬리컬 기어 카탈로그: 전체 제품군을 살펴보세요 헬리컬 기어 제조업체 다양한 모듈과 소재에 걸쳐 홉 가공, 셰이브 가공, 그라인딩 가공 등 다양한 형태의 제품을 제공합니다.
  • 웜 기어: 소형 패키지 내에서 직각 구동 또는 큰 감속비가 필요한 애플리케이션의 경우, 웜 기어 정밀 헬리컬 1단 기어와 완벽하게 호환됩니다. 다단 기어박스 설계 지원에 대해서는 당사에 문의하십시오.
  • 이중 나선형 기어: 축 방향 추력 없이 더 높은 토크가 필요한 경우, 다음을 참조하십시오. 이중 나선형 기어 순 베어링 축 방향 하중이 0이 되도록 좌우 나선이 쌍을 이루는 시리즈입니다.
  • 기어의 종류 2

자주 묻는 질문

연삭 가공된 헬리컬 기어는 어떤 정밀도 등급을 달성합니까?

한국 에버파워(Ever-Power)의 연삭 가공 헬리컬 기어는 ISO 1328 5~6급 규격으로 표준 생산됩니다. 가장 엄격한 변속 오차 요구 사항이 있는 용도에는 ISO 4급 규격도 제공됩니다. 호빙 가공 기어는 일반적으로 7~9급 규격을 충족하므로, 연삭 가공은 기하학적 정밀도를 크게 향상시킵니다.


기어박스 하우징을 개조하지 않고 15° 연삭 헬리컬 기어로 스퍼 기어를 대체할 수 있습니까?

대부분의 경우, 중심 거리, 내경 및 모듈이 동일하다면 가능합니다. 15° 헬릭스는 표준 깊은 홈 베어링이 수정 없이 흡수할 수 있는 적당한 축 방향 힘(약 27%의 접선 하중)을 발생시킵니다. 기존 베어링이 이미 동적 하중 정격에 근접하여 작동 중인 경우, 추가되는 축 방향 성분이 베어링의 총 하중 용량 내에 유지되는지 확인한 후 작업을 진행하는 것이 좋습니다.


기어랙에 19°31'의 헬릭스 각도가 사용되는 이유는 무엇입니까?

19°31' 각도는 정밀 연삭 랙앤피니언 시스템의 표준 각도로 확립되어 있습니다. 랙과 피니언의 톱니 측면은 모두 동일한 헬릭스 각도로 연삭되어 공액 인벌류트 접촉을 생성하고 랙 스트로크를 따라 전달 오차를 최소화합니다. 19°31' 랙에 다른 헬릭스 각도를 가진 피니언을 사용하면 리드 불일치가 발생하여 하중이 면 전체에 고르게 분산되지 않고 소음과 마모가 증가합니다.


연삭 가공된 헬리컬 기어는 어떤 재질로 제작되나요?

본 기준 시리즈는 표면 경화 합금강으로 제작됩니다. 연삭 공정은 열처리 후 재료를 제거하기 때문에 20CrMnTi(침탄, HRC 58~62 표면 경화), 42CrMo(전체 경화, HRC 48~54) 및 일본 표준 규격의 SCM415/SCM440과 같은 다양한 합금강을 사용할 수 있습니다. 식품 가공 장비 및 의료 기기와 같이 부식에 민감한 환경에서는 스테인리스강 연삭도 가능합니다.


랙앤피니언 방식의 선형 축에 사용할 연삭 가공된 헬리컬 기어를 어떻게 사양해야 하나요?

랙 모듈(Mn), 랙 헬릭스 각도(피니언과 일치해야 함 - 표준 정밀 랙의 경우 19°31'), 피니언 톱니 수, 필요한 샤프트 내경 및 키홈, 면폭, 그리고 축의 위치 결정 해상도에 필요한 정밀도 등급을 제공하십시오. 고부하 사이클 선형 드라이브의 경우, 적절한 재질 및 열처리를 권장할 수 있도록 연간 예상 랙 패스 횟수도 지정하십시오.


정밀 공작기계에 사용되는 연삭 가공된 헬리컬 기어에는 어떤 윤활유가 권장됩니까?

밀폐형 정밀 기어박스에는 합성 PAO 기어 오일(ISO VG 100~150)이 권장됩니다. 이 오일은 넓은 온도 범위에서 안정적인 점도를 유지하며, 정밀 연삭 표면을 오염시킬 수 있는 극성 첨가제가 적게 함유되어 있습니다. 공작기계의 개방형 랙앤피니언 구동 장치에는 EP 첨가제가 함유된 점착성 그리스(NLGI 등급 1~2)를 기계 제조업체가 권장하는 윤활 주기(일반적으로 4~8시간 작동마다)에 따라 랙에 도포합니다.


맞춤형 연삭 헬리컬 기어의 제작 기간은 얼마나 걸립니까?

참조 시리즈의 표준 모듈 및 톱니 수 조합: 2~3주. 맞춤형 내경, 비표준 모듈 또는 특수 정밀도 요구 사항: 도면 승인 후 4~6주. 긴급 시제품 주문의 경우, 신속한 일정 조정을 위해 한국 에버파워에 문의하십시오. 모든 납기 약속은 설계 검토 후 서면으로 확정됩니다.

고객 리뷰

이준석, CNC 응용 엔지니어, 창원 제조 허브 (2024년 4분기)

"저희는 Ever-Power의 모듈 1, 60톱니 연삭 헬리컬 기어를 사용하여 수직형 머시닝 센터의 이송 기어박스를 업그레이드했습니다. 기어 블랭크의 표면 조도는 현지에서 조달한 부품보다 훨씬 우수했습니다. 가공 부품의 표면 품질도 향상되었는데, 이는 대부분 전달 오차 감소 덕분이라고 생각합니다. 4개월 동안 3교대 근무를 진행했지만 아무런 문제도 발견되지 않았습니다."


타나카 히로시, 설계 엔지니어, 오사카 정밀 장비 (2024년 2분기)

"저희는 갠트리 위치 결정 시스템의 표준 접지 랙과 함께 사용할 19°31' 좌측 접지 헬리컬 피니언을 지정했습니다. 한국 에버파워는 헬릭스 각도 일치를 확인하고 기어 측정 보고서를 함께 제공했습니다. 새 피니언의 백래시는 저희 사양인 0.03mm 이내였습니다. 문서와 치수 정확도에 매우 만족합니다."


정유진, 구매 엔지니어, 서울로봇부품 (2024년 3분기)

"저희는 협동 로봇 팔의 어깨 관절에 15° 연삭 헬리컬 기어를 사용합니다. 소음 수준은 고객에게 중요한 요소인데, Ever-Power 기어는 이전에 사용하던 호빙 가공 부품보다 약 3dB 정도 조용하게 작동하여 조용한 작업 공간에서 확연히 체감할 수 있습니다. 내경 공차는 사양대로 H6였습니다. 다시 주문할 예정입니다."


오병원, 대전 계측 연구소 선임 엔지니어 (2025년 1분기 입사 예정)

"좌표 측정기 스테이지 구동 장치용 연삭 헬리컬 기어를 주문했습니다. 부품에는 프로파일, 리드, 피치, Ra 값을 포함한 전체 측정 시트가 함께 제공되었습니다. 모든 값이 ISO 5급 공차 범위 내에 있었습니다. 기어 측정 센터의 보고서 덕분에 입고 검사 시간을 이틀이나 절약할 수 있었습니다. 주문 과정 전반에 걸쳐 원활한 소통이 이루어졌습니다."


림 키안 후앗, 페낭 자동화 시스템 기술 관리자 (2024년 2분기)

"저희는 서보 기어박스 피니언을 유럽 공급업체에서 한국 에버파워로 변경했습니다. 납기가 8주에서 3.5주로 단축되었고, 가격도 약 20% 더 저렴해졌습니다. 품질도 만족스럽습니다. 10개월 동안 같은 기어를 사용했는데도 톱니 마모 문제가 전혀 없었습니다. 좌우 한 쌍도 정확하게 맞춰서 배송되었습니다."

추가 정보

편집자

Cxm