KR100709029B1 - 내부 나선형 리세스를 구비한 소결 금속 블랭크 제조 방법및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변형가능한 재료로 이루어진 실질적인 규칙적 원통형 몸체, 특히, 소결 금속 블랭크를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 블랭크는 내부 나선형 리세스를 구비한다. 상기 블랭크는 먼저 실질적인 직선 경로의 내부 리세스를 구비한 상태로 예로서, 압출에 의해 제조된다. 상기 몸체는 규정된 길이로 절단되고, 그 전체 길이에 걸쳐 지지부상에 지지되는 상태로 마찰면에 의해 구름 운동을 받게 된다. 상기 구름 운동의 속도는 상기 몸체의 길이에 걸쳐 선형적이고 연속적인 방식으로 변화하며, 그에 의해, 상기 몸체가 규칙적으로 트위스팅된다.

트위스트, 구름 운동, 나선형 리세스, 소결 블랭크, 속도

Description

내부 나선형 리세스를 구비한 소결 금속 블랭크 제조 방법 및 장치{Method and device for producing a sintered metal blank with interior helical recesses}

본 발명은 청구범위 제 1 항 또는 제 12 항의 전제부에 따른, 소성 재료로 이루어지면서 몸체의 내부에서 연장하는 하나 이상의 나선형 내부 리세스(recess)를 구비하는 실질적인 둥근 원통형 몸체, 특히, 소결 금속 블랭크를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

이런 몸체들은 경질 금속 또는 세라믹 재료로 이루어진 드릴링 공구 인서트(insert)나 드릴링 공구의 제조에 특히 필요하다. 마감된 드릴링 공구에서 냉각제 및 윤활제를 절삭 영역으로 공급하기 위해 사용되는 하나 이상의 내부 리세스를 나선형 경로로 제공함으로써, 드릴링 공구가 나선형 절삭 홈들을 구비할 수 있으며, 이는 양호한 절삭 및 재료 제거 특성을 제공하는 장점이 있기 때문에, 바람직하다.

이런 소결 금속 블랭크들이나 세라믹 블랭크들을 압출 성형법에 의해 제조하려는 시도가 이루어져 왔으며, 이런 시도에서는, 소결 금속 분말 또는 세라믹 분말로 이루어진 재료와 바인더(binder)가 소정 블랭크 단면에 대응하는 단면 형상을 가진 압출 노즐을 통해 밀어내어지며, 상기 압출 노즐에는 부가적으로 하나 이상의 코어가 내부에 배치되어 있으며, 상기 코어는 가소성 재료의 압출시 전체 블랭크를 통해 연장하는 내부 리세스를 형성하도록 기능하는 핀의 형태이다.

상기 압출 노즐로부터 밀려나온 재료는 일반적으로 매우 압력에 민감하다. 즉, 배출된 블랭크는 외부적인 힘이 적용되는 경우에 극도로 쉽게 변형한다. 이런 변형들은 더 이상 복원될 수 없기 때문에, 그리고, 이에 따라 적어도 부분적으로 상기 블랭크를 사용불가 상태로 만들기 때문에, 상기 블랭크가 압출 노즐로부터 배출될 때 이미 나선형으로 연장하는 냉각 채널을 가지도록 상기 압출 프로세스를 부가적으로 개발하려는 시도가 이루어져 왔다. 한가지 제안에서는, 나선형 연장 안내 스트립이 압출 노즐의 내주에 장착되어 배출되는 소성 재료상에 트위스트 운동을 부여하도록 하는 방식으로 이를 달성하였다. 형성될 내부 리세스의 단면에 대응하는 단면을 가진 가요성 나사들이 압출 노즐의 단면내에 고정되고, 상기 나사들은 노즐 마우스피스(mouthpiece)의 출구에까지 연장한다. 상기 나사들의 가요성으로 인하여, 나사들은 가소성 재료의 스월(swirl) 유동 또는 스월 운동을 추종할 수 있으며, 따라서, 블랭크내에 하나 이상의 내부 배치형(internally disposed) 냉각 채널을 형성한다.

다른 제안에 따라서, 상술한 가요성 또는 유연성 나사들이 고정되게 되는 프로펠러 형상으로 성형된 노즐 마우스피스 및/또는 허브(hub)가 압출 프로세스 동안 회전 운동하도록 설치되며, 그에 의해, 내부 배치형 나선형 채널 또는 리세스들이 외부적으로 매끄러운 블랭크가 제조될 수 있다.

이런 공구 블랭크의 제조에 있어서, 하나 이상의 나선형 내부 리세스의 경사각이 상기 블랭크의 전체 길이에 걸쳐, 엄격한 공차 한계내에서 일정하게 유지되는 것이 중요하다. 이는 소결 프로세스 이후 공구 블랭크내에 정규 절삭 홈들이 연삭되기 때문에 필요하다. 이 연삭은 대부분 자동화된 기계에 의해 수행되며, 그래서, 나선형 내부 리세스가 정밀하지 못하게 제조되는 경우에, 제어 불가능한 높은 불량율이 초래될 수 있다. 이 경우에, 재료의 높은 부하용량 기능(loading capability), 특히, 트위스트 강성이 활용되어야만 하기 때문에, 완전히 경화된 금속 절삭부들을 가진 공구가 사용된다는 것을 고려하여야 한다. 이를 보증하기 위해서, 내부 리세스는 절삭 홈에 너무 근접하게 연장하여서는 안된다. 그러나, 나선형 내부 리세스가 부정확하게 제조되는 경우에는 이를 효과적으로 배제할 수 없다. 내부 배치형 나선형 리세스들을 갖는 블랭크를 제조하기 위한 상술한 개선안들의 경우에, 압출 웜(worm) 또는, 존재한다면, 트위스트 운동 생성체에 대하여, 압출 프로세스 동안 가능한 정확하게 압출 공구 및/또는 소결 장치를 모니터링하고, 재료 생산량에 맞게 조정할 필요가 있다. 이는 압출 공구에 상대적으로 긴 개조 및 설정 시간이 요구되며, 결과적으로 종래의 방법들은 주로 대량 일괄 제조시에 경제적으로 사용할 수 있다. 높은 기계 설정 비용은 소형 일괄 제조 또는 보다 큰 최소 직경들을 가진 드릴링 공구의 제조에 대해서는 만족스럽지 못하며, 따라서, 제조 방법의 경제성이 문제시된다.

따라서, 본 발명은 서두에 설명된 종류의 블랭크 또는 블랭크들이 보다 경제적으로, 그리고, 그에 앞서 높은 정밀도로 제조할 수 있는 상술한 종류의 장치 및 방법을 제공하는 목적을 갖는다.

이 목적은 청구범위 제 1 항의 특징에 의한 방법에 따라서, 그리고, 청구범위 제 12 항에 의한 장치에 따라서 충족된다.

본 발명에 따라서, 상기 블랭크는 종전과 같이 압출 프로세스로 제조되며, 이는 실행가능한 생산율이 높음에 따라 경제성이 큰 것이 특징이다. 압출은 하나 이상의 내부 배치형 리세스들이 직선형으로 압출되도록 수행되며, 이는 압출을 위한 제조 파라미터들, 즉, 압출 속도, 재료 산출량 등이 더 이상 내부 배치형 리세스의 경로에 영향을 미치지 않는다. 대신에, 실질적으로 직선형 내부 리세스들을 가진 상태로 압출된 몸체들이 소정 길이로 절단, 즉, 단위 길이로 절단되고, 단위 길이로 절단된 상태로 그 전체 길이에 걸쳐 압출된 로드(rod)상에 작용하는 구름 운동의 원리에 기초한 특수한 변형 프로세스를 받게 된다. 이때, 상기 배열은 구름 운동의 속도가 압출된 로드 또는 몸체의 길이에 걸쳐 선형적으로 그리고 균일하게 변화하게 되며, 나선형 연장 내부 리세스의 경사는 구름 운동의 속도 분포의 구배에 의해 결정된다. 본 발명에 따른 방법에서, 압출된 몸체는 적절한 유지, 즉, 일정한 지지 관계로 그 전체 길이에 걸쳐 균일하게 트위스팅되며, 이 경우에 발생하는 구름 운동으로 인한 블랭크 단면의 변형이 최소화된다. 따라서, 압출된 압출 재료가 일관성을 가지는 것이, 본 발명에 따른 개선안에 유리하다. 압출된 압출 재료는 마찰면 배열에 의해 압출된 블랭크의 외면이 실질적으로 슬립(slip)이 없이 포획된 상태가 되게 하는 균일한 점도를 가진다. 따라서, 하나 이상의 내부 배치형 나선형 리세스의 경로의 정확성은 특히 높은 수준으로 유지될 수 있다.

나선형 내부 리세스를 가진 실질적인 둥근 원형 블랭크 몸체의 제조를 위한 장치 및 방법의 다양한 실시예들이 종속항에 기술되어 있다.

직선을 따라 블랭크가 지지된 상태에서 블랭크 단면의 허용불가능한 높은 변형이 없이 하나 이상의 나선형 냉각 채널을 제조하는 것을 가능하게 한다. 상기 방법에 관한 이 발전형의 실행을 위한 특히 단순한 장치가 청구범위 제 13 항 및 제 14 항의 주제이다. 이런 장치는 단지 지지면과, 이 지지면에 평행하게 장착된 하나의 표면이 지지부에 수직인 축선에 대해 선회될 수 있을 것을 필요로 한다. 하나 이상의 나선형 내부 리세스의 경사는 지지부와 마찰면 배열 사이의 상대 선회 각도의 절대 크기에 의해 결정될 수 있다. 이 경사는 선회 각도의 크기에 직접적으로 비례한다.

트위스팅 동안의 압출된 블랭크의 변형은 청구범위 제 4 항 및 제 15 항에 따른 방법 및 장치의 개선형에 의해 보다 엄격한 한도 내에서 유지될 수 있다. 트위스팅 동안의 압출된 블랭크의 지지부는 실질적으로 180°의 포위 각도(looping angle)로 형성되며, 이 경우에, 중력으로 인한 외력은 최소로 유지될 수 있다. 최소의 구성 요소를 갖는 특히 단순한 구조와, 동시에, 변형에 민감한 압출 블랭크의 특히 온건한 지지부가 특허 청구 범위 제 17 항에 따른 장치의 발전형에 따라 이루어진다. 이 장치는 높은 비율의 소성을 가진 압출 재료를 위한 적절한 수단이다.

상기 블랭크가 트위스팅 동안 짧아지는 경향을 가지기 때문에, 막 재료 또는 직물(textile) 재료로부터 형성된 표면이 몸체의 축선을 축방향으로 따르는 직선내에 배치되는 복수의 부분 표면들로 구성되고 각각의 부분 표면들 사이에 개별 간극이 제공되는 것이 적합하다. 따라서, 막 재료 또는 직물 재료는 블랭크상에 과도한 힘을 작용하지 않는 상태로 블랭크 로드의 단축화를 수반할 수 있으며, 이는 하나 이상의 내부 배치형 냉각 채널의 제조 정밀도에 특히 유리하다.

구동 장치가 청구항 제 21 항에 따라 막 재료 또는 직물 재료의 측면 에지들과 접촉하는 경우에, 이때, 상기 구동 장치의 설계시 비교적 넓은 자유도가 형성된다. 상기 구동 장치는 막 재료 또는 직물 재료의 길이나 대응하는 천(fabric)의 길이를 적절히 선택함으로써 천 벤드(bend) 위 즉 재성형되는 블랭크 위에서 적절한 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 구동 장치의 수용에 대한 다양한 가능성들을 제조자들이 선택할 수 있다.

측면 에지들에 연결된 천을 사용하는 경우에, 상기 전체 길이에 걸쳐 압출된 블랭크를 균일하게 트위스트시키기 위해서는, 상기 코너들에 연결된 네 개의 상승 및 하강 구동부들로 충분하다. 프로그램 제어식인 것이 적합한 스테핑 모터(stepping motor)들이 구동 유니트로서 사용되는 것이 적합하다. 따라서, 변형은 단순한 방식으로, 예로서, 제조될 드릴링 공구의 서로 다른 공칭 직경들에 적응되며, 그에 의해 재장착(re-equipping)하려는 노력이 최소로 줄어든다.

부가적인 양호한 실시예들은 나머지 종속항들의 주제이다.

도 1은 소성 재료로 구성된, 내부 배치형 나선형 리세스가 있는 소결 금속 블랭크를 제조하기 위한 장치의 제 1 실시예의 평면도.

도 2는 도 1의 Ⅱ에 대응하는 도면.

도 3은 압출된 블랭크의 트위스팅 이후의 상기 장치의 도 1에 대응하는 도 면.

도 4a는 예비 제조 상태의 하나 이상의 내부 배치형 나선형 리세스들을 구비한 소결 금속 블랭크를 제조하기 위한 다른 장치를 도시하는 개략도.

도 4b는 제 2 예비 제조 단계에서 도 4a에 따른 장치를 도시하는 도면.

도 5는 블랭크의 트위스팅 프로세스 이전의 도 4a 또는 도 4b에 따른 장치의 사시도.

도 6은 트위스팅 프로세스 이후의 상기 장치의 도 5에 대응하는 도면.

도 7은 소성 재료로 이루어진, 내부 연장 나선형 내부 리세스를 구비한 실질적인 둥근 원통형 소결 금속 블랭크를 제조하는 장치의 제 3 실시예를 도시하는 도 5와 유사한 도면.

도 8은 소결 금속 블랭크의 변형된 단면을 나타내는 도면.

도 9는 페이스티(pasty) 소결 재료의 압출을 개략적으로 도시하는 도면.

도 10은 압출된 페이스티 소결 재료의 정면도.

도 11은 측면으로부터 트위스팅 장치를 도시하는 도면.

도 12는 도 11의 트위스팅 디바이스를 도시하는 상면도.

도 13은 제조 방법의 부분 방법 시퀀스를 도시하는 도면.

도 14는 소결 로드를 도시하는 측면도.

도 15는 도 14의 소결 로드의 단면도.

도 16은 도 15의 소결 로드의 정면도.

본 발명의 다수의 실시예들이 개략적인 도면을 참조로 하기에 보다 상세히 설명된다.

소정 길이 L^* 로 절단, 즉, 단위 길이(length)로 절단되고, 예로서, 바인더 또는 접착제로 반죽된 경질 금속 분말로 이루어져 있는 소결 금속 블랭크가 도 1 내지 도 3에 참조부호 10으로 도시되어 있다. 이 소결 금속 블랭크는 예로서, 압출법에 의해, 특히, 직선 및 연속형의 내부 리세스(12)를 갖는 방식으로 제조된다. 상기 내부 리세스는 도면에 일점 쇄선으로 도시되어 있으며, 둥근 원통형 블랭크(10)의 중앙축선(14)에 평행하게 연장된다.

소결 금속 블랭크의 제조는 적절한 코어를 가진 압출노즐을 사용한 압출법에 의해 수행되는 것이 적합하다. 블랭크(10)는 비교적 연성의 경도를 가지며, 그래서, 예로서, 회복할 수 없는 변형을 방지하기 위해 운반 등의 취급이 매우 주의깊게 이루어진다. 따라서, 상기 블랭크는 압출 노즐로부터의 배출 직후에 공기 쿠션상에서 안내되는 것이 적합하며, 도면에 도시되어 있는, 도 1 및 도 3에서 도면 평면과 일치되는 지지부(16)상으로 인도된다. 압출 재료의 경도로 인하여, 상기 블랭크는 그 외측면상에서 점성을 가지며, 그래서, 지지부(16)의 표면과의 양호한 접착이 이루어진다.

도 1 및 도 2에 따른 직선형 내부 리세스가 원통형 리세스내에서 재성형되는 방식으로 상기 블랭크(10)를 변형시키기 위해서, 상기 장치는 다음과 같이 구성된다.

베이스에 마찰면(20)을 가진 부채꼴 디스크(18)가 수직방향 간격 AV 로 상기 평면형 지지부(16)의 표면에 평행하게 배열된다. 상기 부채꼴 디스크(18)는 지지부(16)의 표면 또는 마찰면(20)에 수직방향으로 연장하는 축선(22) 둘레에서 회전할 수 있다. 상기 지지부(16)와 마찰면(20) 사이의 수직방향 간격 AV는 도 2에 이중 화살표 V로 표시되어 있는 바와 같이 조절될 수 있는 것이 바람직하다. 이 수직방향 간격 AV는 블랭크(10)의 직경 D에 대응한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 블랭크(10)는 그 종방향 축선(14)이 부채꼴 디스크(18)의 회전 축선(22)과 교차하는 방식으로 상기 지지부(16)상에 배치된다. 이어서, 상기 부채꼴 디스크가 제어식으로 하강되며, 그래서, 지지부(16)와 블랭크(10)의 베이스 접촉선에 대해 직경 방향으로 편위되어 있는 직선을 따라 블랭크(10)와 접촉하게 된다. 이 배향은 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

상기 부채꼴 디스크(18)는 각속도 ω로 선회될 수 있다. 상기 부채꼴 디스크(18)의 마찰면(20)과 상기 블랭크(10) 사이의 마찰 접촉으로 인하여, 상기 블랭크는 블랭크(10)의 축선을 따라 일정하게 선형적으로 변화하는 속도로 지지부(16)의 표면상에서 구르게 된다. 블랭크(10)의 내단부에서의 구름 속도는 VWI로 표시되며, 블랭크(10)의 외단부의 구름 속도는 VWA로 표시된다. 부채꼴 디스크(18)가 특정 선회 각도 φ를 통해 구동되는 경우에, 구름 경로의 선형 분포가 로드형 블랭크(10)를 따라 초래되고, 결과적으로, 둥근 원통형 블랭크(10)가 구름 운동하는 동안, 특히, 트위스팅의 경사 각도와, 이에 따른 나선형 내부 리세스(12)의 경사 각도가 선회각도 φ에 직접적으로 비례하는 방식으로 트위스트되게 된다.

부채꼴 디스크(18)는 가능한 가장 작은 지지력으로, 그리고, 특히, 전체 트위스팅 프로세스 동안, 즉, 선회 각도 φ(도 3 참조)에 걸친 전체 선회 동안 로드형 블랭크(10)와 접촉을 유지하는 것이 적합하다. 세부적으로 예시되지는 않았지만, 부채꼴 디스크(18)에 대하여 상승 및 하강 디바이스상에 작용하는 압력 센서와 함께 동작하도록 하는 것도 양호하다.

상술한 설명으로부터, 제 1 실시예에서, 소결 금속 블랭크(10)의 선형 지지부가 트위스팅 프로세스 동안 제공된다는 것은 명백하다. 하기에, 트위스팅 동안 지지부가 면적에 걸쳐 이동되는 실시예를 설명한다. 이를 위해, 도 4 내지 도 6을 참조한다.

제 2 실시예에 따른 트위스팅 장치는 실질적으로 유연성 또는 가요성 막 재료나 직물 재료(26)로 구성되고, 상기 가요성 막 재료 또는 직물 재료는 처음에 베이스(28)상에 평평하게 배치된다. 이어서, 예로서, 압출되고, 또, 직선형 리세스(12)가 제공된, 소성 블랭크(10)가 상기 막 재료 또는 직물 재료(26)상에 배치된다. 도 4a에 화살표 H로 도시된 바와 같이, 측면 에지들(30A 및 30B)이 상향으로 접어올려지게 되고, 그후 도 4b에 따른 상태가 적용된다. 이 경우에, 가장 단순한 실시예에서 천으로서 형성될 수 있는 막 재료 또는 직물 재료(26)가 180°의 포위 각도에 걸쳐 상기 블랭크(10) 둘레에 감싸진다. 따라서, 상기 블랭크(10)는 천(26)에 걸려있게 되며, 이는 "U" 형상을 형성한다.

도 5 및 도 6을 참조로 보다 상세히 후술될 구동 장치(32A, 32B)는 상기 천(26)의 단부들(30A, 30B)에 결합한다.

각각 32AV와 32AH 또는 32BV나 32BH로 도시되어 있는 상승 및 하강 구동부 형태의 두 개의 구동 장치들이 상기 천(26)의 각 측면상에 결합한다. 이들 구동 장치들은 천이나 막 재료 또는 직물 재료(26)의 코너에 배치된다. 이제, 상기 천(26)의 인접한 코너들이 도 5에 화살표 H 및 S로 도시된 바와 같이 대향한 방향으로 상승 및 하강되게 되는 방식으로 구동이 이루어진다. 상기 블랭크(10)가 천(26)에 매달려 있기 때문에, 상기 블랭크도 이 경우에 블랭크(10)의 중력의 영향하에 구름 운동을 받게되며, 그 크기는 블랭크(10)의 길이에 걸쳐 선형적으로, 일정하게 변화한다. 상기 배열은 구름 운동이 블랭크(10)의 중심 M에서 0이 되는 것이 바람직하다. 천(26)에 의해 형성된 블랭크(10) 아래의 지지부가 블랭크(10)의 길이에 걸쳐 지지부(26)와 블랭크(10) 사이의 변위의 범위가 선형적으로 분포하도록 멀어지는 방향으로 이동된다. 달리 말해서, 상술한 막 재료 또는 직물 재료(26)의 구동 운동을 통한 효과는 블랭크(10)의 종방향 축선(14)에 수직인 평면 내에서 볼 때, 상기 블랭크(10)에 대한 천(26)의 접선방향 이동이 그 축선을 따라 선형적으로 변화하며, 도시된 실시예에서, 이 접선방향 운동은 블랭크(10)의 중심 M에서 0이다.

도 6은 트위스팅이 수행된 이후의 블랭크(10) 및 트위스팅 장치의 상태를 도시하고 있다. 상기 천(26)의 전방 좌측 코너와, 후방 우측 코너가 상승되어 있으며, 다른 두 코너들은 하강되어 있다. 도 5에 직선으로 도시된 내부 배치형 채널(12)은 도 6에 따른 상태에서 나선형으로 트위스트된다. 상기 트위스팅의 범위는 화살표 H 및 S에 대응하는 상승 및 하강 운동의 범위에 의해 결정된다. 프로그램 제어식인 것이 적합한 스테핑 모터가 상기 막 재료 또는 직물 재료(26)의 코너에서의 상승 및 하강 구동부를 위해 사용되어 블랭크의 제조시 관측되는 상이한 파라미터들에 대해 신속한 조치가 취해질 수 있다.

상기 블랭크(10)가 트위스팅 동안 짧아지는 경향이 있기 때문에, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 막 재료 또는 직물 재료는 상기 블랭크(10)의 몸체상에 현저한 반작용력을 적용하지 않고 상기 블랭크가 단축될 수 있도록 설계된다. 이를 위해서, 상기 막 재료 또는 직물 재료(26)내에 다수의 축방향 변위 슬롯(34)들이 제공되고, 특히, 여전히 상호 연결된 측면 에지들(30A, 30B)이 지속적으로 나타나도록 제공된다. 따라서, 슬롯(34)은 도 6에 도시된 바와 같이, 막 재료 또는 직물 재료(26)의 반작용력이 없는 수축을 가능하게 하며, 그에 의해, 블랭크(10)의 불필요한 변형들과, 이에 따른 치수적 편차들이 효과적으로 배제된다.

도 7에는 직선형 내부 리세스들을 가지고 제조된 소결 금속 블랭크(10)를 트위스팅하기 위한 장치의 변형예가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에 따른 실시예와는 달리, 본 실시예에서는 서로에 대해 축방향 간격을 두고 배치된 복수의 스트립들(36)이 사용되며, 이들 각각의 스트립은 상승 또는 하강 유니트 형태의 각 독립적인 구동부와 연계되어 있다. 스트립(36)의 구동은 도 5 및 도 6에 따른 실시예와 유사하게 블랭크(10)를 따른 선형 운동 분포가 형성되는 방식으로 이루어진다. 이 운동 분포는 도 7에 화살표 H1 내지 H5 또는 S1 내지 S5로 도시되어 있다.

상술한 실시예들과는 달리, 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 변형을 취하는 것이 가능하다. 따라서, 다른 구동 장치들이 상술한 효과를 달성하는 한 사용될 수 있다. 부가적으로, 도 1에 도시된 실시예의 경우에, 로드(10)는 로드 단부가 회전 중심 축선(22)을 초과하여 연장하도록 배치될 수도 있으며, 이때, 원형판이 디스크(18)처럼 제공된다. 부가적으로, 블랭크는 상이한 단면 형태를 가질 수 있으며, 특히, 원형 형상으로부터 다소 벗어난 단면 형태를 가질 수도 있다. 블랭크(10)의 실시예의 상술한 형태가 단지 하나의 내부 리세스를 가지는 것으로 예시되었지만, 상이한 형상의 다수의 내부 리세스들을 제공하는 것도 가능하다. 도 8은 추후 공구에서 절삭 영역으로 냉각제 또는 윤활제를 공급하기 위한 채널을 형성하게 되는 두 개의 내부 리세스들(112)을 구비한 가능한 단면 형상을 도시하고 있다. 단면이 보다 크고, 추후 연삭될 일점쇄선으로 도시된 절삭 홈(116)의 프로파일내에 위치되도록 배치되어 있는 리세스들이 참조부호 114로 도시되어 있다. 이 디자인에서, 경질 금속이 절감될 수 있고, 절삭 홈(116)의 연삭시 제거되는 금속 체적이 보다 작게 유지될 수 있다. 블랭크(110)의 구름 동안 변형저항성을 회복불가능한 변형이 배제되는 정도로 유지하기 위해, 상기 리세스(114)의 반경방향 외향으로 충분한 재료들이 여전히 남아있다.

상술한 방법 및 그에 속하는 장치는 압출된 소결 금속 블랭크내에 내부 배치형 냉각 채널이 단순히 보정되어야만 하는 경우에도 사용될 수 있다. 경질 금속 또는 세라믹으로 구성되는 블랭크를 프로세싱하는 방법도 제한되지 않는다. 소성 일관성을 가지며 따라서 변형에 대한 높은 민감성을 가지는 소정의 재료에 사용할 수 있다. 마지막으로, 포위 각도 β를 180°의 양으로 제한할 필요는 없다. 현저히 작은 포위 각도로 동작하는 것도 가능하다. 이 경우에, 부분적으로 상기 몸체를 둘러싸는 가요성 표면을 가지고, 적절하게 구동되도록 동작하기만 하면 된다.

따라서, 본 발명은 소성 재료로 구성되며 그 내부에 하나 이상의 나선형 내부 리세스가 연장되는 특히, 소결 금속 블랭크인 실질적인 둥근 원통형 몸체를 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 일괄생산의 전환을 위한 과도한 재정비 노력을 회피하기 위해, 소성 일관성을 가진 몸체가 처음에 실질적인 직선형의 내부 리세스 경로를 구비한 상태로 제조되고, 바람직하게는 압출된다. 이어서, 상기 몸체가 규정된 길이로 절단되고, 최종적으로 그 전체 길이에 걸쳐 지지부상에 지지되는 상태로, 마찰면 배열에 의해 구름 운동을 받게 되며, 상기 구름 운동의 속도는 상기 몸체가 균일하게 트위스트되도록 상기 몸체의 길이에 걸쳐 선형적으로 일정하게 변화한다.

내부 리세스 또는 채널의 단면이 비원형인 본 발명의 다른 실시예가 하기의 도면들을 참조로 설명된다.

도 9에 따라서, 페이스티(pasty;반죽같은) 소결 재료(41)가 개략적으로 도시되어 있는 압출기 헤드(42)에 의해 압출된다. 페이스티 소결 재료(41)는 바인더가 혼합되어 있는 강철 분말, 경질 금속 분말 또는 세라믹 분말로 구성된다. 압출은 실질적으로 일정한 압출 속도 v 로 압출 방향 x 로 순수한 선형으로 이루어진다. 소결 재료(41)의 압출된 가닥이 충분한 길이 ℓ을 가질 때, 커터(43)에 의해 단위길이로 절단된다. 단위길이로의 절단은 선택적으로 수동 또는 자동으로 수행된다.

점선으로 도시되어 있는 성형된 몸체들(44)은 압출 헤드(42)내에 보유된다. 도 9에 따른 경우에, 두 개의 성형된 몸체들(44)이 존재한다. 그러나, 보다 많은 수 또는 보다 작은 수의 성형된 몸체들(44)도 제공될 수 있다. 채널들(45)은 압출 동안 성형된 몸체들(44)에 의해 소결 재료(41)내에 형성된다. 채널들(45)은 로드 축(46)에 대해 평행하게, 그러나 편심적으로 연장한다. 로드 축(46)은 압출된 소결 재료(41)의 무게 중심 축이다.

도 11에 따라서, 채널(45)은 비원형 채널 단면을 갖는다. 상기 실시예에 따라서, 이들은 예로서 삼각형이다. 부가적으로, 이들은 외부 에지(47) 및 종방향 축(47')을 갖는다. 외부 에지들(47)이나 종방향 축들(47') 중 어느쪽도 로드 축(46)과 동심으로 연장하지 않는다. 명백한 바와 같이, 상기 채널(45)은 서로 동일하게 형성되며, 회전 각도만큼 로드 축에 대해 편위되어 배열된다. 이 경우에 회전 각도는 채널(45)의 수로 360°를 분할한 것이다. 따라서, 본 경우에는 회전각도는 대략 180°이다.

소결 재료(41)는 단위 길이로 절단된 이후에, 여전히 소성 변형가능한 상태이다. 도 12에 따라서, 이는 평탄한 지지부(48)상에 배치되고, 특히, 턴 테이블(turntable: 50)의 회전축(49)에 대해 반경방향으로 배열되는 방식으로 배치된다. 그후, 턴 테이블(50)이 단위길이로 절단된 소결 재료(41)상으로 하강되고, 선회 각도 φ를 통해 선회된다(도 13 참조). 그에 의해, 압출된 소결 재료(41)는 일정한 트위스트로 로드 길이 ℓ에 걸쳐 트위스트된다.

트위스트된 소결 재료(41)는 그후 건조 오븐(51)내로 도입되어 그곳에서 건조된다(도 10 참조). 그후, 칩 공간(chip space: 53)들이 건조된 소결 재료(41)내에 연삭 디스크(52)에 의해 형성된다. 그에 의해 로드 필드(rod field: 54)는 로드 단면에서 볼수 있는 바와 같이 칩 공간(53)들 사이에서 상승하게 된다. 따라서, 상기 소결 재료(41)는 소결 오븐(55)내로 공급될 준비가 되고, 그곳에서, 소결 로드(41')로 소결된다.

소결 오븐(55) 뒤에 부가적인 연삭 디스크(52')가 배열된다. 칩공간(53)의 후속 가공이 상기 연삭 디스크(52')에 의해 수행된다. 대안적으로, 상기 칩 공간(53)들이 이미 소결된 소결 로드(41')상에 상기 연삭 디스크(52')에 의해서만 형성될 수도 있다. 그러나, 소결 이전에 연삭 디스크(52)를 사용하여 칩 공간(53)을 형성하는 것이 양호하며, 그 이유는 이 시점이 소결 재료(41)가 비교적 쉽게 가공될 수 있기 때문이다.

도 14는 드릴 블랭크로 부가적으로 가공된 이후의 소결 로드(41')를 일 측면으로부터 도시하고 있다. 명백하게, 이 소결 로드는 로드 축(46) 둘레에서 나선형으로 연장하는 두 개의 칩 공간(53)들을 갖는다.

도 15는 도 14의 점선 중 하나를 다른 단면을 도시하고 있다. 상기 단면은 항상 동일하다. 명백하게, 상기 칩 공간(53)들은 로드 단면에서 볼 때 칩 공간(53)들에 대한 경계에 실질적으로 평행하게 채널들(45)이 연장하는 방식으로 건조된 소결 재료(41) 또는 소결 로드(41')내에 형성되었다. 부가적으로, 단면은 이 단면을 취한 위치에 무관하기 때문에, 상기 채널(45)은 상기 로드 축(46) 둘레로 일정한 경사로 나선형으로 연장하여야만 한다. 채널 단면들은 도 10에 따른 예에 대해 불변의 상태로 남아있다. 따라서 채널 단면들은 삼각형이며, 특히, 비원형이다. 부가적으로, 채널 단면의 외부 에지들(47) 또는 종방향 축들(47') 중 어느 한쪽도 로드 축(46)과 동축상에서 연장하지 않는다.

명백하게, 드릴 블랭크(41')는 두 개의 칩 공간들(53)과, 상기 칩 공간들(53) 사이에 배열된 두 개의 로드 필드들(54)을 구비한다. 상기 드릴 블랭크(41')는 각 로드 필드(54)에 대해 하나의 채널(45)을 가진다. 이 경우에, 두 개의 채널들(45)이 명백하게 동일하게 형성된다.

도 16은 전방으로부터 드릴 블랭크(41')를 도시하고 있으며, 이는 도 14에 따른 화살표의 방향이다. 도 16에 따라서, 드릴 블랭크(41')는 그 팁(tip)에서 두 개의 절삭 에지들(56)을 가지고 있다. 부가적으로, 상기 채널들(45)이 단면에서 볼 때 상기 절삭 에지들(56)에 실질적으로 평행하게 연장한다. 보다 명확히 설명하면, 이들은 절삭 에지들(56)에 실질적으로 평행하게 연장하는 측면 에지들(57)을 갖는다.

본 발명에 따른 채널(45)의 형상에 의해, 확대된 채널 단면은 종래기술의 상태와 비견할만한 결과이다. 따라서, 채널들(45)을 통한 매체의 보다 높은 산출량을 달성할 수 있다. 더욱이, 절삭 에지들(56)은 거의 그 전체 길이에 걸쳐 매체에 의해 작용될 수 있다. 따라서, 드릴의 냉각, 윤활 및 드릴링 칩들의 배출이 최적화된다.

Claims (29)

1. 소성 재료로 이루어지며, 몸체 내부에서 연장되는 하나 이상의 나선형 내부 리세스를 구비하는 둥근 원통형 몸체를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 몸체는 압출에 의해 처음에 내부 리세스의 직선형 경로를 가지는 상태로 제조되며, 이어서, 규정된 길이로 절단된 몸체가 마찰면 배열에 의해 그 전체 길이에 걸쳐 지지부상에 지지된 상태로 구름 운동을 받게되며, 상기 구름 운동의 속도는 상기 몸체의 길이에 걸쳐 선형적으로 일정하게 변화되며, 그에 의해, 상기 몸체가 균일하게 트위스트되는 원통형 몸체 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 트위스트되는 동안에 선형적으로 지지되는 원통형 몸체 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 마찰면 배열은 상기 지지부상의 지지선에 대하여 직경방향으로 벗어난 직선을 따라 상기 몸체와 결합하는 원통형 몸체 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 트위스팅 동안 한 영역위에서 지지되는 원통형 몸체 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 마찰면 배열은 지지부와 일치하고,

   상기 구름 운동은 상기 몸체의 중력에 의해 실행되며, 상기 지지부는 상기 지지부와 몸체 사이의 변위가 몸체 길이에 걸쳐 선형적으로 연장하고, 상기 몸체의 중심에서 0이 되는 방식으로 상기 몸체 아래에서 멀어지는 방향으로 이동되는 원통형 몸체 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 내부 리세스의 단면은 비원형이고, 내부 리세스는 상기 둥근 원통형 몸체의 축에 대해 비동심으로 연장하는 외부 에지를 가지며,

   상기 채널의 종방향 축선은 상기 둥근 원통형 몸체의 축선에 대해 비동심으로 균등하게 연장하는 원통형 몸체 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 트위스팅된 몸체는 소결 로드가 되도록 소결되는 원통형 몸체 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 소결되어야 할 재료는 소결 이전에 건조되고, 건조된 소결되어야 할 재료내에 하나 이상의 치형 공간(tooth space)이 형성되는 원통형 몸체 제조 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 소결 이후에, 상기 소결 로드내에 하나 이상의 치형 공간이 형성되는 원통형 몸체 제조 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 치형 공간은 내부 리세스가 단면에서 보아 상기 치형 공간의 경계와 평행하게 연장하는 방식으로, 상기 건조된 소결되어야 할 재료내에 또는 소결 로드내에 형성되는 원통형 몸체 제조 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 회전 각도 만큼 로드 축에 대해 벗어나 배열되어 있는 복수의 동일하게 성형된 내부 리세스들이 압출 동안 소결되어야 할 재료내에 형성되는 원통형 몸체 제조 방법.
12. 몸체를 그 전체 길이에 걸쳐 지지하기 위한 지지부와, 상기 몸체를 그 전체 길이에 걸쳐 결합하는 마찰면 배열과, 구름운동의 속도가 상기 몸체의 길이에 걸쳐 선형적으로 일정하게 변화하는 구름 운동을 상기 몸체에 유도하는 모멘트를 상기 지지부와 마찰면 배열중 적어도 하나에 작용하는 구동 장치를 포함하는, 제 1 항에 따른 방법을 수행하는 원통형 몸체 제조 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 지지부는 평면형 표면으로 형성되고, 상기 마찰면 배열은 상기 지지부로부터 평행한 간격을 두고 배치된 표면을 가지며,

    상기 구동 장치는 회전 구동 장치이고,

    상기 회전 구동 장치에 의해 상기 지지부에 수직으로 연장하면서 상기 몸체의 종방향 축과 교차하는 회전축에 관하여, 상기 지지부와 마찰면 배열 사이에 상대 회전 운동이 발생될 수 있는 원통형 몸체 제조 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 마찰면 배열의 표면은 부채꼴 디스크에 의해 형성되는 원통형 몸체 제조 장치.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 지지부는 상기 마찰면 배열과 일치하고, 가요성 표면으로 형성되며,

    상기 가요성 표면은 적어도 부분적으로 상기 몸체 둘레를 둘러싸고, 상기 몸체에 적응되고, 몸체의 종방향 축을 통해 연장하는 평면에 수직으로 연장하는 표면의 접선방향 운동이 상기 몸체의 길이에 걸쳐 선형적으로 일정하게 변화하는 방식으로 상기 구동 장치와 결합되는 원통형 몸체 제조 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 표면의 접선 방향 운동은 몸체의 중심의 영역에서 0인 원통형 몸체 제조 장치.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 몸체에 적응하는 표면은 180°의 각도 범위에 걸쳐 상기 몸체 둘레를 둘러싸는 막 재료 또는 직물 재료로 형성되는 원통형 몸체 제조 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 몸체는 상기 막 재료 또는 직물 재료에 의해 현수식으로 운반되는 원통형 몸체 제조 장치.
19. 제 15 항에 있어서, 상기 표면은 상기 몸체의 축을 따라 축방향으로 연장하는 직선내에 배치되어 있는 복수의 부분면으로 구성되고, 그 복수의 부분면 각각의 사이에 각각의 간극이 배치되는 원통형 몸체 제조 장치.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 부분면들은 에지에서 웨브에 의해 상호연결되는 원통형 몸체 제조 장치.
21. 제 17 항에 있어서, 상기 구동 장치는 상기 막 재료 또는 직물 재료의 측면 에지들과 결합하는 원통형 몸체 제조 장치.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 구동 장치는 상기 막 재료 또는 직물 재료의 코너들과 결합하는 원통형 몸체 제조 장치.
23. 제 17 항에 있어서, 상기 구동 장치는 프로그램 제어식 모터를 포함하는 원통형 몸체 제조 장치.
24. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 소결 금속 블랭크인 원통형 몸체 제조 방법.
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