KR100642739B1 - A manufacturing method of machine parts for linear motion and parts manufactured by the above method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동화 기계 또는 일반적인 기계장치 등의 축 방향 운동을 위하여 원형 리니어 운동(Linear Motion)샤프트와 조립하여 사용되는 무한직선운동을 하는 직선운동시스템에서 고하중용 리니어 부싱에 장착되는 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트를 금속사출성형 공법을 이용하여 제조하는 방법 및 상기 제조방법에 의하여 제조된 볼 플레이트에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 볼 플레이트를 성형제작하기 위하여 필요한 금속분말을 결합재와 함께 혼련하여, 성형사출기를 통하여 소정의 온도와 압력으로 볼이 굴러서 이동할 수 있는 궤도홈(Groove) 형성 및 상면 중앙 부분이 다소 볼록한 구조를 가진 볼 플레이트를 사출하고, 탈지, 소결 공정을 거쳐서 볼 플레이트 제조가 이루어지므로 볼 궤도홈 및 양 끝단부의 오목 콘(Cone) 형상을 보다 정밀하고 정확한 구조로 형성할 수 있으며, 상면 중앙부위에 형성되는 요동지점과 가장자리가 이루는 각도를 정확하게 형성할 수 있고 대량생산이 가능하여 생산성을 크게 향상시킴으로써 생산비용을 크게 절감할 수 있는 특징과 부식 방지용 재료도 쉽게 적용이 가능함으로써 환경적응성을 높일 수 있는 특징이 있다. The present invention is a ball plate or a bearing track mounted to a high load linear bushing in a linear motion system of infinite linear motion used in combination with a circular linear motion shaft for the axial motion of an automated machine or a general mechanical device It relates to a method for producing a plate using a metal injection molding method and a ball plate produced by the production method. More specifically, the present invention kneads the metal powder necessary for molding the ball plate together with the binder, forming a groove and a center portion of the upper surface through which the ball can be rolled and moved at a predetermined temperature and pressure through the injection molding machine. Since the ball plate is manufactured by injecting a ball plate having a somewhat convex structure, and degreasing and sintering, it is possible to form a ball track groove and a concave cone shape at both ends with a more precise and accurate structure. It is possible to precisely form the angle formed between the rocking point and the edge formed on the site, and it is possible to mass-produce, which greatly improves the productivity, and can easily apply the anti-corrosion material to improve the environmental adaptability. There are features that can be.
볼 플레이트, 금속사출성형, 요동지점 Ball plate, metal injection molding, swing point
Description
도1 : 본 발명에 따라 제작된 리니어 볼 플레이트의 측면도 및 정면도1 is a side view and a front view of a linear ball plate manufactured according to the present invention.
도2 : 본 발명에 따라 제작된 다양한 형태의 리니어 볼 플레이트의 측면도 및 정면도 Figure 2: Side and front views of various types of linear ball plates made in accordance with the present invention
도3 : 본 발명에 따른 리니어 볼 플레이트의 단면도Figure 3: Cross section of the linear ball plate according to the present invention
1, 11; 볼 플레이트 2; 0.5°의 기울기를 가진 가장자리 1, 11;
3; 다소 볼록한 볼 플레이트의 중앙부분 3; Center part of the somewhat convex ball plate
4; 볼 궤도홈 양 끝단부의 크라우닝 4; Crowning at both ends of ball raceway
5 ; 마킹부(문자, 기호 등) 5; Marking part (characters, symbols, etc.)
12; 다양한 형태의 볼 플레이트의 측면도12; Side view of various forms of ball plates
21; 하나의 궤도를 가진 볼 플레이트의 단면도21; Cross section of ball plate with one track
22; 두개의 궤도를 가진 볼 플레이트의 단면도 22; Section of ball plate with two tracks
본 발명은 자동화 기계 또는 일반적인 기계장치 등의 축 방향 운동을 위하여 원형 리니어 운동(Linear Motion)샤프트와 결합하여 사용되는 무한직선운동을 하는 직선운동시스템에서 고하중용 리니어 부싱에 장착되는 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트를 금속분말과 결합재를 함께 가압가열방식의 혼련기인 반죽기에 넣어 일정시간동안 혼련하고, 혼합체를 펠렛(Pellet) 형태로 분쇄하여 성형사출기 호퍼에 장입하며, 소정의 온도와 압력으로 금형 내부로 사출하고, 사출성형체를 탈지하고 냉각시키는 용매탈지공정을 거친 후 소결공정으로 마무리하는 금속사출성형 공법을 이용한 볼 플레이트 제조 방법 및 그 방법에 의하여 제작된 볼 플레이트에 관한 것이다.The present invention is a ball plate or a bearing track mounted on a high load linear bushing in a linear motion system having an infinite linear motion used in combination with a circular linear motion shaft for the axial motion of an automated machine or a general mechanical device Put the metal powder and the binder together in a kneader of pressure heating type kneader, knead for a certain time, grind the mixture into pellets, insert it into the molding machine hopper, and inject into the mold at a predetermined temperature and pressure. In addition, the present invention relates to a ball plate manufacturing method using a metal injection molding method which is subjected to a solvent degreasing step of degreasing and cooling an injection molded product and then finished in a sintering step, and a ball plate manufactured by the method.
종래의 볼 플레이트 제조 방법은 원소재인 코일을 압연 또는 인발 공정으로 볼 플레이트의 궤도 홈을 성형한 후 이를 통상적으로 단조용 프레스(Forging Press)를 이용하여 중앙부위의 요동지점 및 궤도홈 양 끝단에 오목콘 형상의 구조를 형성시킴으로써 볼 플레이트의 중앙부위 두께 치수 편차를 생산품마다 항상 일정하게 유지하기가 어렵고 볼 플레이트의 궤도 홈을 연삭숫돌로 연삭 가공함으로써 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 재질에 대한 한계성으로 인한 환경 적응성이 떨어지는 문제점(녹 발생)이 있었다.In the conventional ball plate manufacturing method, the coil of a raw material is formed by rolling or drawing a ball groove of a ball plate, and then, using a forging press, it is generally used at both the swing point of the central part and the ends of the track groove. By forming a concave-conical structure, it is difficult to maintain the constant dimensional variation of the central thickness of the ball plate for each product at all times. The grinding process of the ball groove of the ball plate with grinding wheel not only reduces productivity, but also the environment due to the limitation of the material. There was a problem of poor adaptability (occurrence of rust).
또한 종래에는 원소재인 코일을 압연 또는 인발하여 볼 플레이트의 궤도 홈을 형성하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요하고, 중앙부위의 요동지점을 형성하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요함으로써 장비 구입에 따른 경제적인 부담이 있고, 장비의 설치공간이 필요하며 별도의 공정을 더 수행함에 따른 시간적인 손실 및 공정관리에 따른 인건비의 손실이 발생하여 생산성이 떨어지고 생산비용은 크게 증가하는 등의 문제점이 있으며, 또한 부식 방지용 제품을 개발하기 위해서는 다양한 형태의 합금들이 요구되나 사용량이 적기 때문에 고가의 재료를 사용함에 따른 경제적인 부담이 크고, 필요시에 제품에 마킹을 위하여 추가로 레이저 마킹, 프레스 마킹, 산화제에 의한 마킹 등의 공정이 더 필요하다는 문제점이 있다. In addition, the conventional equipment requires a separate equipment and process for forming orbiting the groove of the ball plate by rolling or drawing the coil, and a separate equipment and process for forming the rocking point of the central part is required to purchase equipment. There is a problem such as the economic burden, the installation space of the equipment is required, the loss of time due to the additional process and the loss of labor cost due to the process management, the productivity decreases and the production cost increases significantly. In addition, various types of alloys are required to develop anti-corrosion products, but due to their low usage, the economic burden of using expensive materials is high, and additional laser marking, press marking, and oxidizing agent are required to mark products when necessary. There is a problem that a process such as marking is required more.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 안출된 것으로, 자동화 기계 또는 일반적인 기계장치 등의 축 방향 운동을 위하여 원형 샤프트와 조합하여 사용되는 무한직선운동을 하는 직선운동시스템에서 고하중용 리니어 부싱에 장착되는 트랙 홈과 요동지점을 구비한 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트의 금형을 설계 제작하고 필요한 종류의 금속분말을 소정의 입자크기로 만든 후 결합재인 폴리에틸렌, 파라핀 왁스 및 스테아린산 등과 함께 가압가열방식의 혼련기인 반죽기에 넣어 일정시간동안 혼련하고, 혼합체를 펠렛(pellet) 형태로 분쇄하여 성형사출기 호퍼에 장입하며, 소정의 온도와 압력으로 금형 내부로 사출하고, 사출성형체를 탈지하고 냉각시키는 용매탈지공정과 고온에서 일정시간 소결하여 냉각시키는 소결공정을 거쳐서 볼 플레이트를 설계 제작하는 금속사출성형 공법을 이용한 볼 플레이트 제조 방법 및 본 제조 방법으로 제작된 볼 플레이트를 이루는데 그 목적이 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to recognize the problems of the prior art as described above, a linear motion system for infinite linear motion used in combination with a circular shaft for the axial motion of an automated machine or a general mechanical device, etc. Design and manufacture molds of ball plates or bearing track plates with track grooves and swing points mounted on high load linear bushings, and make metal powders of the required type to a predetermined particle size and then use polyethylene, paraffin wax and stearic acid as binders. It is put together in a kneading machine, which is a pressurized heating type kneader, and kneaded for a predetermined time, the mixture is pulverized into pellets, charged into a molding machine hopper, injected into a mold at a predetermined temperature and pressure, and the injection molding is degreased. Solvent degreasing process and cooling for a certain time The purpose of this invention is to achieve a ball plate manufacturing method using a metal injection molding method for designing and manufacturing a ball plate through a sintering step of cooling and a ball plate manufactured by the present manufacturing method.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 압연 또는 인발하여 볼 플레이트의 궤도 홈을 형성 및 절단하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요하지 않고, 궤도 홈 끝단부 의 크라우닝 및 중앙부위의 요동지점을 형성하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요하지 않으며, 한꺼번에 다량을 동시에 생산할 수 있음으로서 생산성을 크게 향상시키고 인건비와 장비설치에 따른 공간 및 경비를 절약할 수 있고, 금형에 사용되는 재료(금속분말, SUS 등)를 산화방지가 가능한 것으로 선택하여 제조함으로써 부식을 방지하여 환경 적응성을 높이는데 있다.It is still another object of the present invention to eliminate the need for a separate equipment and process for forming and cutting track grooves of a ball plate by rolling or drawing in the related art. There is no need for separate equipment and process, and because it can produce a large amount at the same time, it can greatly improve productivity, save labor cost and space and cost according to equipment installation, and materials used for mold (metal powder, SUS, etc.) ) Is selected to be capable of preventing oxidation to prevent corrosion to enhance environmental adaptability.
본 발명의 또 다른 목적은 볼 플레이트에 형성되는 궤도홈 및 궤도홈 끝단부의 오목콘 형상의 구조를 금형으로 사출 성형하여 볼 플레이트를 설계 제작함으로써 볼의 진행방향이 궤도홈 안쪽으로 향하게 하여 볼의 충격을 최대한 흡수하고, 볼의 미끄럼현상을 최소화시키면서 주행성을 향상시킬 수 있는 구조와 볼 플레이트 상면 중앙부위의 요동지점의 형상 및 각도 등을 항상 정확하고 일정하게 형성할 수 있으므로 불량률을 줄여 생산성을 크게 향상시키는데 있으며, 필요시에 제품상에 문자, 로고 또는 숫자 등의 마킹을 위하여 레이저 마킹, 프레스 마킹 또는 산화제에 의한 마킹 공정 등을 추가로 수행할 필요없이 성형 시에 이를 수행함으로써 마킹에 따른 생산비, 인건비 및 시간 등을 줄이는데 있다.Still another object of the present invention is to design a ball plate by injection molding a concave cone-shaped structure of a raceway groove and a raceway end portion formed in a ball plate by using a mold so that the traveling direction of the ball is directed toward the inside of the raceway groove. Structure to improve the driving performance while minimizing the sliding of the ball, and the shape and angle of the rocking point of the center of the upper surface of the ball plate can be accurately and consistently formed at all times. Production cost and labor cost according to marking by performing this during molding without the need of additional laser marking, press marking or marking process by oxidizing agent for marking letters, logos or numbers on the product if necessary. And time, etc.
본 발명은 자동화 기계 또는 일반적인 기계장치 등의 축 방향 운동을 위하여 원형 LM샤프트와 조합하여 사용되는 무한직선운동을 하는 직선운동시스템에서 고하중용 리니어 부싱에 장착되는 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트를 금속사출성형 공법을 이용하여 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 제조된 볼 플레이트에 관한 것이다. 종래의 볼 플레이트 제조 방법은 원소재인 코일을 압연 또는 인발 공 정으로 볼 플레이트의 궤도 홈을 성형한 후 이를 통상적으로 단조용 프레스(Forging Press)를 이용하여 중앙부위의 요동지점 및 궤도홈 양 끝단에 오목콘 형상의 구조를 형성시킴으로써 볼 플레이트의 중앙부위 두께 치수 편차를 생산품마다 항상 일정하게 유지하기가 어렵고 볼 플레이트의 궤도 홈을 연삭숫돌로 연삭 가공함으로써 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 재질에 대한 한계성으로 인한 환경 적응성이 떨어지는 문제점(녹 발생)이 있으며, 또한 종래에는 원소재인 코일을 압연 또는 인발하여 볼 플레이트의 궤도 홈을 형성하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요하고, 중앙부위의 요동지점을 형성하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요함으로써 장비 구입에 따른 경제적인 부담과 별도의 공정을 수행함에 따른 시간적인 손실 및 공정관리에 따른 인건비의 손실이 발생하여 생산성이 떨어지고 생산비용은 증가하는 등의 문제점이 있다. The present invention provides a metal injection molding of a ball plate or a bearing track plate mounted on a high load linear bushing in a linear motion system having infinite linear motion used in combination with a circular LM shaft for axial motion of an automated machine or a general mechanical device. It relates to a method of manufacturing using the method and a ball plate produced by the method. The conventional ball plate manufacturing method is to form the orbit groove of the ball plate by rolling or drawing the coil, which is a raw material, and then using the forging press, the swing point of the central portion and both ends of the orbit groove It is difficult to always maintain the constant dimensional deviation of the thickness of the ball plate by the concave-concave structure in the product, and the grinding process of the ball groove of the ball plate with grinding wheel not only reduces productivity but also due to the limitation of material There is a problem of poor environmental adaptability (rust generation), and also requires a separate equipment and process for forming the orbital groove of the ball plate by rolling or drawing the coil of the raw material, and to form a rocking point of the central portion It requires separate equipment and process to save economic burden Poor productivity and production cost is loss of labor occurred in time loss and process control according to the process has a problem in performing such an increase.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 동시에 해결할 수 있는 사출성형에 의한 제조방법으로 볼 플레이트를 제작한다. 본 발명에 따른 사출성형에 의한 볼 플레이트의 개략적인 구성 수단들을 기술한 후에 재료에 따라 처리 온도와 시간 등에 다소 차이가 있으므로 구체적인 구성 수단들은 실시 예에 기초하여 기술하기로 한다. 본 발명에 따른 볼 플레이트의 개략적인 제조방법은 a) 자동화 기계 또는 일반적인 기계장치 등의 축 방향 운동을 위하여 원형 샤프트와 조합하여 사용되는 무한직선운동을 하는 직선운동시스템에서 고하중용 리니어 부싱에 장착되는 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트 형태의 금형을 만드는 공정과, b) 볼 플레이트의 내구성을 고려하여 필요한 종류의 금속분말을 일정 입자크기로 만든 후 일정 비율의 혼합 비로 골고루 일정시간 혼합하는 공정과, c) 혼합된 금속분말을 결합재인 폴리에틸렌, 파라핀 왁스 및 스테아린산 등과 함께 가압가열방식의 혼련기인 반죽기에 넣어 일정시간동안 혼련하는 공정과, d) 금속분말과 결합재를 반죽기에 넣어 혼련한 혼합체를 펠렛(Pellet) 형태로 분쇄하여 성형사출기 호퍼에 장입하는 공정과, e) 성형사출기 호퍼에 장입된 혼합체를 소정의 온도와 압력으로 볼 플레이트의 금형 내부로 사출하는 공정과, f) 사출이 완료된 사출성형체를 탈지하고 냉각시키는 용매탈지공정과, g) 고온에서 일정시간 소결하여 급냉시키는 소결공정으로 이루어진다. 상기 a) 공정에서 축 방향의 자동조심과 볼의 원활한 순환을 위하여 볼 플레이트의 중심에 대하여 양측 가장자리가 0.5°의 간격까지 유동할 수 있게 유도하는 구조와 볼의 이동을 안내하는 궤도홈 및 궤도홈 끝단부의 크라우닝 구조를 구비한 볼 플레이트의 금형(거푸집)을 설계 제작한다. 이때 결합재를 제거하는 탈지공정과 금속분자들의 확산을 유도하는 소결공정에서의 수축율을 감안하여 115~125%정도 실제제품 보다 크게 금형을 설계 제작한다. 상기 수축율은 볼 플레이트 생산 공정의 안정화와 함께 일정 수치로 안정화시킬 수 있다. 상기 b) 공정은 서로 다른 금속분말을 혼합하여 사용할 경우에 해당하고 단일 종류의 금속분말인 경우에는 금속분말의 입자크기만 고려하여 결합재와 혼련하면 된다. 상기 c) 공정에서 사용되는 금속분말 사출성형용 결합재의 구성은 볼 플레이트의 형상을 유지하고 유동의 주체가 되는 주 결합재와 혼합체의 점도감소와 금형과의 윤활을 촉진하는 부 결합재와 고분자의 유연성을 향상시키기 위한 계면활성제 등으로 구성되며, 본 발명에서는 폴리에틸렌, 파라핀왁스 및 스테아린산을 일정(소정)의 비율로 혼합하여 결합재를 구성한 다. 상기 d)의 탈지공정은 볼 플레이트로 성형된 사출 성형체에서 결합재를 제거하는 공정으로 사출 성형체의 상당 부분을 차지하는 결합재를 뒤틀림이나 균열 등의 결함을 발생시키지 않으면서 완전히 제거하여야 하기 때문에 중요한 공정으로 많은 시간이 소요된다. 결합재의 제거 방법은 순환되는 기체를 이용하여 열로만 제거하는 방법과 결합재 중에서 저 융점 물질만을 선택적으로 용매를 사용하여 추출하고 나머지 주 결합재를 열로서 제거하는 용매추출방법이 있다. 용매추출공정에 사용되는 용매로는 핵산, 헵탄, 아세톤, 벤젠, 데카린 및 알콜 등이 사용된다. 최종 성형 단계인 소결공정에서는 진공분위기 또는 특정분위기에서 소결온도구간 1200℃내지 1400℃로 일정시간동안 가열하여 금속분말간의 확산작용을 통해서 금속소결체로 제조된다. 상기 금형과 관련하여 압출 성형금형의 경우 탈지 및 소결 공정 수행 시에 발생하는 수축율을 감안하여 115~125%정도 실제 제품보다 크게 설계 제작하여야 하고, 일정 이상의 표면 경도(HRC61~63정도로 제어)를 유지하기 위하여 금속소결 완료한 성형체를 열처리 하여야 하는바 분말의 원재료를 Fe-2%Ni와 SCM415경우는 소정의 경도를 얻기 위하여 사용되는 상용의 침탄(Carburizing), 담금질(Quenching) 및 템퍼링(Tempering) 등의 열처리 공정을 거쳐야 하고, SUS440C는 상용의 담금질(Quenching) 및 템퍼링(Tempering) 등의 열처리 공정을 거쳐야 한다.The present invention manufactures a ball plate by the manufacturing method by injection molding that can solve the above problems at the same time. After describing the schematic construction means of the ball plate by injection molding according to the present invention, since the processing temperature and time vary slightly depending on the material, specific construction means will be described based on the embodiments. Schematic manufacturing method of the ball plate according to the present invention is a) mounted on a high load linear bushing in a linear motion system for infinite linear motion used in combination with a circular shaft for the axial motion of automated machines or general machinery, etc. A process of making a mold in the form of a ball plate or a bearing track plate, b) a process of mixing a predetermined amount of metal powder to a certain particle size and uniformly mixing for a predetermined time in consideration of the durability of the ball plate, and c) Mixing the mixed metal powder with a binder, polyethylene, paraffin wax and stearic acid into a kneader, a kneading machine of a pressurized heating method, for kneading for a predetermined time; and d) pelleting the kneaded mixture by putting the metal powder and the binder into the kneader. Pulverizing to form into the injection molding machine hopper, and e) forming injection molding machine hopper A process of injecting the charged mixture into the mold of the ball plate at a predetermined temperature and pressure, f) a solvent degreasing process of degreasing and cooling the injection molded body after injection is completed, and g) a sintering process of sintering and quenching at a high temperature for a predetermined time. Is done. In the process a), the tracks and track grooves for guiding the movement of the ball and the structure inducing the two edges to be flowed up to an interval of 0.5 ° with respect to the center of the ball plate for the automatic axial self-alignment and smooth circulation of the ball in the process The mold (form) of the ball plate provided with the crowning structure of the end part is designed and manufactured. At this time, the mold is designed and manufactured to be 115 ~ 125% larger than the actual product considering the shrinkage rate in the degreasing process of removing the binder and the sintering process inducing the diffusion of metal molecules. The shrinkage rate can be stabilized to a certain value with the stabilization of the ball plate production process. The step b) corresponds to the case where a mixture of different metal powders is used, and in the case of a single type of metal powder, only the particle size of the metal powder needs to be kneaded with the binder. The composition of the metal powder injection molding binder used in the step c) maintains the shape of the ball plate and improves the flexibility of the secondary binder and the polymer which promotes lubrication of the mold and viscosity of the main binder and the mixture which are the main agents of the flow. It is composed of a surfactant for improving, etc. In the present invention, polyethylene, paraffin wax and stearic acid are mixed in a predetermined ratio (predetermined) to form a binder. The degreasing process of d) is a process of removing the binder from the injection molded body formed by the ball plate, which is an important process because the binder, which constitutes a substantial portion of the injection molded body, must be completely removed without generating a defect such as distortion or cracking. It takes time. The binder removal method includes a method of removing only heat using a circulating gas and a solvent extraction method of selectively extracting only a low melting point material from a binder using a solvent and removing the remaining main binder as heat. As the solvent used in the solvent extraction process, nucleic acid, heptane, acetone, benzene, decalin and alcohol are used. In the final sintering process, the sintering process is heated to 1200 ° C to 1400 ° C for a certain time in a vacuum atmosphere or a specific atmosphere to produce metal sintered body through diffusion of metal powder. With regard to the mold, the extrusion mold should be designed and manufactured to be 115 ~ 125% larger than the actual product in consideration of the shrinkage occurring during the degreasing and sintering process, and maintain a certain surface hardness (controlled to HRC61 to 63). In order to heat-treat the molded product after sintering of metal, the powder raw materials such as Fe-2% Ni and SCM415 are commonly used for carburizing, quenching, tempering, etc. The SUS440C must be subjected to a heat treatment process such as quenching and tempering.
본 발명에 따른 구성 수단들을 실시 예에 기초하여 구체적으로 살펴본다. The construction means according to the present invention will be described in detail based on the embodiments.
[실시 예1]Example 1
본 발명에 따른 실시 예1은 a) 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트 형태의 경우 플레이트의 가장자리 지점이 양 끝단보다 0.5°정도 기울기를 갖게 하고, 볼의 이동을 안내하는 궤도 홈과 볼의 원활한 순환을 위하여 양끝단부는 크라우닝(Crowning)구조로 형성되며, 상면에는 제품명, 제작사 및 크기 등을 표시할 수 있는 문자, 로고 또는 숫자 등을 필요시 음각으로 마킹할 수 있으며, 크기와 형태는 압출 성형금형의 경우에 소결시 수축율을 감안하여 115~125%정도 실제제품보다 크게 금형을 설계 제작하는 공정과, b) 상기 설계 제작된 금형으로 플레이트를 성형제작하기 위하여 카르보닐철의 금속분말의 입자 크기를 8㎛내지 10㎛ 내외로 하고 니켈 분말의 입자는 5㎛로 만든 후 카르보닐철과 니켈의 혼합비를 중량퍼센트(wt%)로 98:2로 하여 브이 믹서(V-mixer)에서 약2시간동안 골고루 혼합하는 공정과, c) 혼합된 금속분말을 표1과 같은 조성비로 이루어진 결합재와 함께 가압가열방식의 혼련기인 반죽기에서 200℃ 온도로 약 2시간 동안 혼련기의 블레이드(Blade)의 회전속도를 분당 35내지 40회로 회전시키면서 혼련하는 공정과, d) 상기 금속분말과 결합재를 골고루 혼합한 혼합체를 펠렛(Pellet) 형태로 분쇄하여 성형사출기 호퍼에 장입한 후 금형의 온도는 40℃로 유지하고 사출기의 노즐 온도는 150℃로 설정하여 제품의 성형상태에 따라 적절한 압력으로 플레이트의 금형 내부로 사출하는 단계와, e) 사출이 완료된 성형체를 지지대에 장착하여 탈지욕조 내의 핵산 용매에 장입 한 후 용매온도를 40℃까지 승온시켜 8시간 유지한 후 냉각시키는 용매탈지공정과, f) 용매탈지공정을 거쳐서 나온 성형체는 1230℃내지 1280℃에서 고진공을 유지한 상태에서 아르곤 가스를 주입하면서 약 2시간 유지하여 금속간의 확산작용을 통해서 금속소결체로 소결하는 공정을 거친 후에 냉각 팬을 이용하여 냉각시키는 냉각공정을 거쳐서 플레이트의 제조가 이루어진다. Embodiment 1 according to the present invention is a) in the case of a ball plate or a bearing track plate form the edge of the plate is inclined about 0.5 ° than both ends, and for smooth circulation of the track groove and the ball to guide the ball movement Both ends are formed with a crowning structure, and the upper surface can be engraved with letters, logos or numbers that can display the product name, manufacturer and size, if necessary, and the size and shape of the extrusion mold In this case, the process of designing and manufacturing a mold larger than the actual product by 115-125% in consideration of the shrinkage rate during sintering, and b) forming the particle size of the metal powder of carbonyl iron in order to manufacture the plate by the designed mold. The particle size of nickel powder is about 5 to 10 μm, and the mixing ratio of carbonyl iron and nickel is 98: 2 in weight percent (wt%). C) mixing the powder evenly for about 2 hours, and c) mixing the mixed metal powder with a binder composed of the composition ratio as shown in Table 1 in the kneader of the pressure heating type kneader at 200 ° C. for about 2 hours. K) while rotating at a speed of 35 to 40 revolutions per minute, and d) pulverizing the mixture of the metal powder and the binder in a pellet form to charge into a molding machine hopper, and then the temperature of the mold is 40 And the nozzle temperature of the injection machine is set at 150 ° C. to inject into the mold of the plate at an appropriate pressure according to the molding condition of the product, and e) the injection molded body is mounted on a support to the nucleic acid solvent in the degreasing bath. After charging, the solvent temperature is raised to 40 ° C. and maintained for 8 hours, followed by cooling the solvent degreasing step, and f) the molded product obtained through the solvent degreasing step is 1230 ° C. to 1280. In the introduction of the argon gas while maintaining a high vacuum, after about 2 hours by maintaining the coarse step of sintering of a metal sintered body through the diffusion reaction between the metal by using a cooling fan through a cooling step of cooling it takes place the production of the plate.
표1. 결합체의 조성물과 조성비Table 1. Composition and Composition Ratio of the Binder
표2는 본 발명에 따라 상기 실시 예1에 기초하여 설계 제작하여 소결 공정을 마친 후 얻은 Fe-2%Ni 볼 플레이트 소결체의 특성을 나타내고 있다.Table 2 shows the characteristics of the Fe-2% Ni ball plate sintered body obtained after the sintering process was designed and manufactured based on Example 1 according to the present invention.
표2. 소결 공정 후 Fe-2%Ni 소결체의 특성Table 2. Characteristics of Fe-2% Ni Sintered Body after Sintering Process
[실시 예2]Example 2
본 발명에 따른 실시 예2는 a) 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트 형태의 플레이트의 경우 중간지점이 양 끝단보다 0.5°정도 볼록하게 하고, 볼의 이동을 안내하는 궤도 홈과 볼의 원활한 순환을 위하여 양끝단부는 크라우닝(Crowning)구조로 형성하며, 상면에는 제품명, 제작사 및 크기 등을 표시할 수 있는 문자, 로고 또는 숫자 등을 필요시 음각으로 마킹할 수 있으며, 크기와 형태는 압출 성형체의 경우에 소결시 수축율을 감안하여 115~125%정도 실제제품보다 크게 금형을 설계 제작하는 공정과, b) 상기 설계 제작된 금형으로 플레이트를 성형제작하기 위하여 수분무법으로 제조된 SCM 415의 금속분말의 입자 크기를 15㎛내외로 하여 준비된 금속분말을 상기 실시 예1의 표1과 같은 조성비로 이루어진 결합재와 함께 가압가열방식의 혼련기인 반죽기에서 200℃ 온도로 약2시간 동안 혼련기의 블레이드(Blade)의 회전속도를 분당 35내지 40회로 회전시키면서 혼련하는 공정과, c) 상기 금속분말과 결합재를 골고루 혼합한 혼합체를 펠렛(Pellet) 형태로 분쇄하여 성형사출기 호퍼에 장입한 후 금형의 온도는 40℃로 유지하고 사출기의 노즐 온도는 150℃로 설정하여 제품의 성형상태에 따라 적절한 압력으로 플레이트의 금형 내부로 사출하는 단계와, d) 사출이 완료된 성형체를 지지대에 장착하여 탈지욕조 내의 핵산 용매에 장입 한 후 용매온도를 40℃까지 승온시켜 약8시간 유지한 후 냉각시키는 용매탈지공정과, e) 용매탈지공정을 거쳐서 나온 금형은 1230℃내지 1280℃의 고진공상태에서 아르곤 가스를 주입하면서 약 2시간 유지하여 금속간의 확산작용을 통해서 금속소결체로 소결하는 공정을 거친 후에 냉각 팬을 이용하여 냉각시키는 냉각공정을 거쳐서 볼 플레이트의 제조가 이루어진다. 표3은 본 발명에 따라 상기 실시 예2에 기초하여 설계 제작하여 소결 공정을 마친 후 얻은 SCM415로 제작된 볼 플레이트 소결체의 특성을 나타내고 있다.
표3. 소결 공정 후 SCM415 소결체의 특성Table 3. Characteristics of SCM415 Sintered Body after Sintering Process
[실시 예3]Example 3
본 발명에 따른 실시 예3은 a) 볼 플레이트 또는 베어링 트랙 플레이트 형태의 플레이트의 경우 중간지점이 양 끝단보다 0.5°정도 볼록하게 하고, 볼의 이동을 안내하는 궤도 홈과 볼의 원활한 순환을 위하여 양끝단부는 크라우닝(Crowning)구조로 형성하며, 상면에는 제품명, 제작사 및 크기 등을 표시할 수 있는 문자, 로고 또는 숫자 등을 필요시 음각으로 마킹할 수 있으며, 크기와 형태는 압출성형금형의 경우에 소결시 수축율을 감안하여 115~125%정도 실제 제품보다 크게 금형을 설계 제작하는 공정과, b) 상기 설계 제작된 금형으로 플레이트를 성형제작하기 위하여 수분무법으로 제조된 SUS 440C의 금속분말의 입자 크기를 15㎛내외로 하여 준비된 금속분말을 상기 실시 예1의 표1과 같은 조성비로 이루어진 결합재와 함께 가압가열방식의 혼련기인 반죽기에서 200℃ 온도로 약2시간 동안 혼련기의 블레이드 회전속도를 분당 35내지 40회로 회전시키면서 혼련하는 공정과, c) 상기 금속분말과 결합재를 골고루 혼합한 혼합체를 펠렛 형태로 분쇄하여 성형사출기 호퍼에 장입한 후 금형의 온도는 40℃로 유지하고 사출기의 노즐 온도는 150℃로 설정하여 제품의 성형상태에 따라 적절한 압력으로 플레이트의 금형 내부로 사출하는 단계와, d) 사출이 완료된 성형체를 지지대에 장착하여 탈지욕조 내의 핵산(Hexane) 용매에 장입 한 후 용매온도를 40℃까지 승온시킨 후 8시간 유지한 후 냉각시키는 용매탈지공정과, e) 용매탈지공정을 거쳐서 나온 성형체는 1230℃내지 1280℃의 고진공에서 크롬이 휘발하는 것을 방지하기 위하여 아르곤 가스를 주입하면서 약 2시간 유지하여 금속분자간의 확산작용을 통해서 금속소결체로 소결하는 공정을 거친 후에 냉각 팬을 이용하여 급냉시키는 냉각공정을 거쳐서 볼 플레이트 제조가 이루어진다. 표4는 본 발명에 따라 상기 실시 예3에 기초하여 설계 제작하여 소결 공정을 마친 후 얻은 SUS440C로 제작된 볼 플레이트 소결체의 특성을 나타내고 있다.Example 3 according to the present invention is a) in the case of a ball plate or a bearing track plate type plate, the middle point is convex 0.5 ° from both ends, and both ends for smooth circulation of the track groove and the ball to guide the ball movement The end is formed with a crowning structure, and the upper surface can be engraved with letters, logos or numbers that can display the product name, manufacturer and size, if necessary, and the size and shape are extruded molds. In the process of sintering, considering the shrinkage rate of 115 ~ 125%, the process of designing and manufacturing a mold larger than the actual product; b) Particles of the metal powder of SUS 440C manufactured by a waterless method for forming a plate with the designed and manufactured mold Metal powder prepared with a size of about 15㎛ in the kneader of the kneading machine of the pressure heating method together with the binder composed of the composition ratio as shown in Table 1 of Example 1 Kneading while rotating the blade rotation speed of the kneader at 35 to 40 times per minute for about 2 hours at a temperature of 200 ° C., and c) pulverizing the mixed mixture of the metal powder and the binder in a pellet form to a molding machine hopper. After charging, the mold temperature is maintained at 40 ° C. and the nozzle temperature of the injection machine is set at 150 ° C. to inject the mold into the mold of the plate at an appropriate pressure according to the molding condition of the product. After the solvent is loaded into the nucleic acid solvent in the degreasing bath, the solvent temperature is raised to 40 ° C. and maintained for 8 hours, and then, the molded product obtained through the solvent degreasing step is 1230 ° C. to 1280 ° C. In order to prevent the chromium from volatilizing in high vacuum, it is maintained for about 2 hours while argon gas is injected into the metal sintered body through the diffusion effect between the metal molecules. After the sintering process, the ball plate is manufactured through a cooling step of quenching using a cooling fan. Table 4 shows the characteristics of the ball plate sintered body made of SUS440C obtained after the sintering process was designed and manufactured based on Example 3 according to the present invention.
표4. 소결 공정 후 SUS440C 소결체의 특성Table 4. Characteristics of SUS440C Sintered Body after Sintering Process
상기 실시 예1내지 실시 예3에서 사용한 금속 분말 한정하지 않고 상기와 같은 공정을 거쳐서 볼 플레이트를 압출성형 후에 소결공정을 거친 다음의 소결체의 특성이 상기 표2내지 표4와 같은 결과를 나타낼 수 있는 금속이면 족하다. The characteristics of the sintered body after the sintering process after extruding the ball plate through the same process as described above and not limited to the metal powder used in Examples 1 to 3 can exhibit the results as shown in Tables 2 to 4. Metal is enough.
상기 실시 예1내지 실시 예3에 의하여 설계 제작된 축경 12㎜ 볼 플레이트를 실제 주행을 실시한 결과 종래의 기준 주행의 약2배 정도를 능가하는 양호한 주행결과를 얻었다.As a result of actual running of the 12 mm ball plate designed and manufactured according to the above Examples 1 to 3, a good driving result was surpassed about twice that of the conventional standard driving.
본 발명은 금형으로 압출 성형하여 볼 플레이트를 설계 제작함으로써 볼 플레이트의 궤도 홈을 형성하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요하지 않고, 중앙부위 의 요동지점을 형성하기 위한 별도의 장비와 공정이 필요하지 않으며, 한꺼번에 대량으로 생산할 수 있음으로서 생산성을 크게 향상시키고 인건비와 장비설치에 따른 공간 및 경비를 절약하는 작용효과가 있다. The present invention does not require a separate equipment and process for forming the ball groove by extrusion molding the ball plate by designing and manufacturing a ball plate, and does not require a separate equipment and process for forming the rocking point of the central portion In addition, since it can produce a large amount at a time, there is an effect that greatly improves the productivity and saves space and expenses due to labor costs and equipment installation.
본 발명의 또 다른 작용효과는 금형으로 압출 성형하여 볼 플레이트를 설계 제작함으로써 볼 플레이트에 형성되는 궤도 홈 및 궤도 홈 끝단부의 오목 콘 형상(Crowing)구조를 형성함으로서 볼의 진행방향이 궤도 홈 안쪽으로 향하게 하여 볼의 충격을 최대한 흡수하고, 볼의 미끄럼현상을 최소화시키면서 주행성을 향상시킬 수 있는 구조 또는 볼 플레이트 상면 중앙부위의 요동지점의 각도를 항상 정확하고 일정하게 형성할 수 있으므로 불량률을 줄여 생산성을 크게 향상시키는데 있다. Another effect of the present invention is to form a concave cone-shaped structure of the raceway groove and the end of the raceway groove formed in the ball plate by extrusion molding into a mold to form a ball plate by moving the direction of the ball into the raceway groove Structure to improve the driving performance while minimizing the sliding of the ball or the angle of rocking point at the center of the upper surface of the ball plate. To greatly improve.
또한 본 발명에 따른 볼 플레이트의 상면에는 제품명, 제작사 및 크기 등을 표시할 수 있는 문자, 로고 또는 숫자 등을 음각으로 마킹을 할 수 있으므로 마킹을 위한 추가 공정이 필요하지 않아 마킹에 따른 생산비, 인건비 및 시간 등을 줄일 수 있고, 금형에 사용되는 재료(금속분말, SUS 등)를 산화방지 가능한 것으로 선택하여 제조함으로써 부식을 방지하여 환경 적응성을 높이는 등의 작용효과가 있다.In addition, the upper surface of the ball plate according to the present invention can be engraved with a letter, logo or number that can display the product name, manufacturer and size, etc., so the additional process for marking does not require production costs, labor costs And it can reduce the time and the like, by selecting and manufacturing the material (metal powder, SUS, etc.) used in the mold to be capable of preventing oxidation, there is an effect such as preventing corrosion to increase the environmental adaptability.
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