항공우주 정밀 연삭 기어 가공

항공우주 정밀 연삭 기어 가공은 항공 엔진, 미사일 시스템, 헬리콥터 변속기, 위성 기어박스 등 높은 신뢰성이 요구되는 응용 분야를 위해 정밀 연삭 공정을 통해 기어를 가공하는 제조 기술을 의미합니다. 이러한 기어는 매우 높은 정밀도(치형 오차 ≤2-5μm, 표면 거칠기 Ra≤0.2μm), 내피로성 및 저소음을 요구하며, 고속(>5000 rpm), 고하중 및 극한 환경(예: 고온>800°C, 저온-50°C, 진공)을 견뎌야 합니다. 연삭은 기어 정밀 가공의 핵심 단계이며, 연삭 숫돌을 사용하여 열처리 후 기어의 변형 및 산화층을 제거하여 기어의 맞물림 정밀도와 수명을 보장합니다. 밀링 또는 호빙에 비해 연삭은 기어 정밀도를 2-3등급(AGMA Q12-Q15 표준) 향상시킬 수 있으며, 국방 군수 산업(예: F-35 전투기 기어박스) 및 항공우주(예: 로켓 터보 펌프 기어)에 널리 사용됩니다.

1. 재료 특성

항공우주 기어는 일반적으로 고강도, 내열 합금을 사용하여 높은 응력 하에서 신뢰성을 보장합니다.

• 고온 합금(예: Inconel 718, GH4169): 내고온성, 내산화성이 뛰어나 엔진 기어에 적합합니다.
• 티타늄 합금(예: Ti-6Al-4V): 경량, 고강도비로 위성 및 드론 기어에 적합합니다.
• 분말 야금 합금(예: 17-4PH): 높은 경도(HRC>45)로 정밀 성형이 용이합니다.
• 기타: 탄화 텅스텐 또는 세라믹 복합재는 극한의 내마모성 응용 분야에 사용됩니다.

이러한 재료는 절삭이 어렵기 때문에 연삭 시 열 영향 구역(HAZ<50μm)을 제어하여 미세 균열을 방지해야 합니다.

2. 가공 방법

정밀 연삭 기어 가공은 복잡한 치형(예: 헬리컬 기어, 베벨 기어)을 구현하기 위해 다축 연동, 수치 제어 및 자동화를 강조합니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다.

• 성형 연삭: 성형 연삭 숫돌을 사용하여 한 번에 치형을 연삭하며, 소량의 군수 기어에 적합합니다. 높은 정밀도(치형 오차 ≤3μm)를 가지지만 연삭 숫돌의 드레싱 빈도가 높습니다.
• 창성 연삭: 웜 연삭과 같이 호빙 원리를 모방하여 대량 생산에 적합합니다. Liebherr 또는 Kapp과 같은 공작 기계는 효율성이 높습니다(가공 시간 40% 단축).
• 5/6축 CNC 연삭기: CBN(입방정 질화붕소) 연삭 숫돌을 통합하여 복잡한 곡면 기어에 적합합니다. 온라인 측정 시스템(예: Marposs 프로브)과 결합하여 실시간으로 오차를 보정합니다.
• 전해 연삭: 비접촉 가공으로 티타늄 합금에 적합하며 열 변형을 방지합니다. 표면 거칠기 Ra<0.1μm로 항공우주 정밀 부품에 적합합니다.
• 보조 공정: 열처리 후 연삭(예: 침탄 담금질 + 연삭) 또는 레이저 클래딩으로 치면 내마모성을 강화합니다.