기어는 동력 전달장치로 사용되는 중요한 기계요소로서, 구조가 간단하여 동력 손실이 적고
내구성이 좋아 수명이 길다.
기어는 정밀도가 높을수록 기어의 이 접촉, 소음, 마모, 손상 등의 문제가 줄어들 수 있기 때문에
최근 기본적인 기어의 제작에도 높은 공작 정밀도를 요구하고 있다.
기어의 품질과 등급을 결정하는 기하학적 특성요소로 피치(pitch), 흔들림(run-out)
치형(profile), 잇줄 방향(lead), 이두께(tooth thickness)등을 들수 있다.
참고 : ☞ 치차의 각부 명칭

1. 스퍼 기어의 정밀도 등급

  KS B 1423은 기어 전체를 하나의 정밀도로 규제하는 것이 아니라 기어 측정 항목별로 정밀도 등급을
규정하는데, 다음과 같은 단일피치오차, 누적피치오차, 전체치형오차, 전체잇줄오차,
이홈흔들림 허용값 등 5가지 측정 항목에 대한 허용차에 따라 기어의 정밀도 등급을 규정하고 있다.
정밀도 등급은 0급에서 12급까지 13개 등급으로 규정되며 0급이 가장 정밀도가 높은 기어이고
12급이 가장 정밀도가 낮은 기어이다.
각각의 등급은 기준원 지름(d)과 모듈(md) 는 치폭(b)에 따라 다른 허용 값 으로 규제하게 되는데,
허용 값의 등급별 수치는 KS B 1423에 명시되어 있는 값이 스퍼기어 정밀도 등급의 기준 허용 값이 된다.
[ 등급별 정밀도 수준과 적용 범위 ]
등급 정밀도 수준과 적용
1 ~ 2 특수 가공으로 얻을 수 있는 정밀도. 마스터 기어, 초고속 기어, 극한 하중과 최고의 신뢰도가
요구되는 기어 등에 적용
3 ~ 4 숙련된 기술자가 최고급 공구를 사용하여 연삭이나 세이빙으로 얻 을 수 있는 높은 정밀도.
터빈 및 항공기용 기어, 산업용 정밀 기어 등에 적용
5 ~ 6 품질보다는 생산성에 중점을 둔 연삭 또는 세이빙으로 얻을 수 있는 약간 높은 정밀도.
최고의 장비와 작업 조건이 주어진다면 호빙이나 세이핑으로도 가능한다.
산업용 중속 기어, 차량의 주요 기어
7 ~ 8 높은 생산성을 목표로 하는 연삭이나 세이빙 또는 숙련된 기술자가 최고급 공구를 사용하여
호빙, 세이핑으로 얻을 수 있는 중간 정도의 정밀도. 전형적인 차량용 기어, 전기 모터로
구동되는 산업용 저속 기어 등에 적용
9 ~ 10 일반적인 호빙이나 세이핑 또는 오래된 기계나 비숙련공에 의한 가공으로 얻을 수 있는
낮은 정밀도. 경도가 낮은 저속 기어 등에 적용
11 ~ 12 일반적으로 주조에 의해 얻을 수 있는 매우 낮은 정밀도.
신뢰도와 경도가 낮은 제한된 수명의 기어, 저속 등에 적용

2. 스퍼기어의 정밀도 측정요소

스퍼기어의 정밀도 측정방법으로 이두께 측정, 피치오차 측정, 치형오차 측정, 잇줄방향오차 측정,
이홈흔들림 허용값 측정 등이 있다.
이두께의 측정법에는 기본적으로 걸치기이두께, 오버핀 법 등이 있다.

2.1 걸치기 이두께 법에 의한 이두께 측정하기

  1. 그림과 같이 평행한 측정 면이 있는 측정기 몇 개의 이를 몰아서 측정한 값을
    걸치기 이두께 값이라 한다.
  2. 측정준비
    - 피측정물의 이홈에 이물질이 없도록 깨끗이 닦는다.
    - 이두께 마이크로미터를 0 점 조정한다.
  3. 도면의 기어요목을 확인한다.
    기어요목표에 걸치기 잇수 , 걸치기 이두께가 없는 경우는 계산하여야 한다.
    ☞ 평치차의 계산 (Spur Gear)
  4. 이두께 측정
    - 걸치기 이두께를 측정한다
    - 이론값과 비교한다.

2.2 오버핀법에 의한 이두께 측정하기

오버핀(볼)거리측정은 그림과 같이 기어의 마주보는 2개의 이 홈에 핀(볼)을 넣고 측정함으로써
다듬질 치수를 관리하는 방법이다.

  1. 측정준비
    - 정반 위에 V블록을 준비한다.
    - 마이크로미터를 0점 조정한다

  2. 도면의 기어요목을 확인한다.
    이두께 및 적정 핀의 지름이 없는 경우는 계한하여야 한다.
    ☞ 평치차의 계산 (Spur Gear)
  3. 이두께 측정
    - 핀을 기어 양쪽 이홈에 끼운다
    - 외측 마이크로미터로 측정한다.
    - 원주방향으로 돌려가면서 측정 후 기록한다.
    - 측정한 이두께 값과 비교하여 오차를 구한다.

2.3 피치오차 측정

기어의 피치오차종류로 다음과 같이 단일피치오차, 최대피치오차, 인접피치오차, 누적피치오차
등이 있다.
  1. 단일피치오차 : 피치원 상에서 한 개의 이에서 다음 이까지의 원주상의 피치를 측정한 값
  2. 인접피치오차 : 연속된 두 피치를 측정 시 피치와 피치의 차이 값
  3. 누적피치오차 : 전체 치면 영역에서의 최대누적오차로 단일피치오차 값이 누적되어 생기는 값

(a) 단일 피치      (b) 인접 피치       (c)누적 피치

2.4 치형 및 잇줄방향 오차 측정

치형오차는 실제의 치형과 교점을 지나는 정확한 인볼류트를 기준으로 그 형태에서 치우친 양이다.
기어측정 프로그램에서 프로파일(profile)방향으로 측정한 값 중 최대값을 치형오차라 한다.
잇줄방향오차는 피치원통상의 잇줄의 정확한 방향에서 벗어난 치우침량이다.
리드(leadd) 향으로 측정한 값 중 최대값을 잇줄방향 오차라고 한다.

(a) 치형 및 잇줄방향 오차            (b) 치형오차 그래프

2.5 이홈의 흔들림 측정

스퍼기어 흔들림의 측정은 작업물의 외주면을 기준으로 측정된다.
그림과 같이 모든 이를 측정하여 기준으로 잡은 이상적인 이홈 형태에서 흔들린 량을 판단하여
허용 값을 찾는다.

(a) 이홈의 흔들림 실험장치             (b)이 홈 흔들림