선반 주축대의 기어 변속 방식

 

 

선반 주축대의 기어 변속 방식

 

 

 

1. 개요

 

절삭가공 때에는 요구되는 적당한 절삭 속도로 할 필요가 있다.

이렇게 하기 위하여 주축의 회전수를 적당히 변화 시키는 것이 요구된다.

주축의 변속 방법에는 단차식, 치차식, 무단변속의 3가지가 있다.

 

 

 

 

2. 단차식 주축대

 

  1) 주축의 회전수를 변화시키기 위해 초기의 선반에서 주로 사용했던 방법으로

     단차에 벨트를 걸어서 사용하는 단차식 주축대를 많이 사용했다.

 

  2) 이것은 3-5단의 단차를 주축에 끼워서 단차의 단수만큼 변속하는 방식인데

     변속 범위를 더욱 크게 하기 위하여 백기어를 사용한다.

 

  3) 백 기어는 감속을 목적으로 쓰이며 보통 1/10 정도이다.

 

 

 

 

3. 치차식

 

  1) 전치차식 주축대

 

     ① 초경합금 공구가 발달 되어서 고속 절삭을 하게되고

         또한 주축의 최고 회전수 까지 사이의 회전수 변환 횟수가 많은

         최근 선반에서는 전치차식 주축대를 사용하고 있다.

 

     ② 단차식에 비교하여 전치차식의 장점

        ⓐ 강력하고 확실한 구동이 가능하다.

        ⓑ 변속은 레버로 하므로 조작이 간단하고 안전하다.

        ⓒ 고속회전 및 속도의 단수를 많이 할 수 있다.

        ⓓ 속도 역비를 크게 할 수 있다.

        ⓔ 기계 설치가 용이하다.

 

     ③ 단점

        ⓐ 기계가 복잡해져서 값이 비싸고

        ⓑ 동력 손실이 단차식 보다 크다.

 

  2) 전치차식 주축대 구조

 

     전동기의 회전을 몇 개의 V벨트로 구동축에 전해서 구동축을 일정한 속도로 회전하게 하고

     주축과의 사이의 전동치차들의 물림을 변화 시켜서 주축의 회전수를 변화한다.

     흔히 기어의 물림을 바꾸는 방법으로 슬라이딩 기어식, 클러치식, 슬라이딩 키(Key)식 등이 있다.

 

     ① 슬라이딩 주축대

        ⓐ 축에 고정된 기어와 스프라인 축 위를 미끌어지는 기어가 있어서 미끄러지는 기어를

            축위에 이동시켜서 바꾸어 물림으로써 적당한 회전을 얻는 기구이다

        ⓑ 다른 방법에 비해서 기어의 물림이 확실 하고 강력한 절삭력을 전달 할 수 있고

            회전도 정확해서 강력한 공작기계의 주축대 단차구조로 사용되고 있다.

        ⓒ 이 기구에서는 다른 방법에 비하여 직접 기어를 이동 시키므로 해서 장소를 넓게 필요로 하므로

            주축대가 전체적으로 길어지는 결함이 있다.

 

     ② 클러치식 주축대

        ⓐ 모든 기어가 축에 대하여 공회전 하는 상태로 되어있다.

        ⓑ 기어에는 클러치가 있어서 여기에다가 주축에 연결된 클러치를 축위에서 움직여서

            필요한 기어의 클러치와 물리게한다.

        ⓒ 이렇게 하면 이클러치와 물린 기어가 클러치를 회전 시키고 클러치의 회전으로 기어가 회전 한다.

        ⓓ 마찰 클러치를 이용하면 회전 중에도 클러치의 연결을 바꾸어서 회전수를 변형 시킬 수 있다.

 

     ③ 슬라이딩 키이(Key)식

        ⓐ 기어를 빈 것 없이 모두 물려 있는 상태로 한다.

        ⓑ 한쪽축의 기어는 모두 축에 고정되어 있고 한쪽의 축은 공회전상태로 있다.

        ⓒ 공회전하는 축에 키이홈을 파고 이 홈에 따라 좌우로 이동하는 키가 장착되어 있다.

        ⓓ 키이를 움직여서 적당한 기어를 축에 고정 시키면 축의 회전은 이 고정된 기어와 물려 있는

            또 한쪽의 기어의 회전에 의해서 전달이 된다.

        ⓔ 기어가 이동되지 않아 장소를 차지하지 않으므로 소형으로 되는 장점이 있다.

        ⓕ 키이의 위치를 바꾸는 것이 불편하고 키홈 사이에 틈이 생겨 강력한 힘의 전달이 어려우므로

            경절삭용 변속 치차로 사용되고 있다.

 

 

 

4. 무단변속 주축대

 

공작물의 지름 변화에 따라 그때마다 필요한 절삭 속도를 얻자면 주축의 회전수는 무수히 많아야한다.

그러므로 무단 변속을 하는 것이 이상적이다.

 

  1) 무단 변속 구조는 기계적인 방법, 전기적인 방법, 유압식 등이 있다.

  2) 주로 기계적인 방법을 많이 사용한다.

  3) 비교적 속도비가 적고 벨트 등의 마모가 심한 결점이 있다.

 

 

 

 

5. 결언

선반 주축대의 속도 변환은 무단 변속과 같이 미세한 조정을 필요로 하지는 않으며 편리성과 속도비 및 동력전달 능력이 상당히 중요하다고 생각된다. 따라서 가공 공작물의 특징 즉 선반의 특징에 따라 적당한 기어변속방식을 선택하는 기술이 요구된다 하겠다.