KR100781836B1

KR100781836B1 - 금속 봉재의 소성가공방법

Info

Publication number: KR100781836B1
Application number: KR1020010038187A
Authority: KR
Inventors: 신이치로 나카야마
Original assignee: 신이치로 나카야마
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2007-12-03
Also published as: CN1341496A; US6536092B2; KR20020003291A; EP1170072B1; JP2002018542A; DE60103590D1; CN1226109C; EP1170072A1; JP3515493B2; DE60103590T2; US20020005055A1

Abstract

(요약) 금속 봉재의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 형상을 용이하게 부여할 수 있는 소성가공방법을 제공한다.

(해결수단) 금형(1)에 형성되며, 선단부(2a)가 금속 봉재(3)보다 작은 단면적을 구비하는 성형홈부(2)에 봉재(3)를 수용하고, 금형 표면(1a)에 전동 롤(4)을 압접하면서 전동시켜, 봉재(3)를 성형홈부(2)의 형상에 따라서 소성변형시켜서 성형한다. 성형후, 버(3b)를 제거한다. 성형홈부(2)는 선단부(2a)측이 봉재(3)보다 작은 단면적을 구비하고, 후단부(2b)측이 봉재(3)의 지름보다 큰 폭 및 깊이를 구비하며, 선단부(2a)측에서는 점차 단면적이 작아지게 되어 있다. 전동 롤(14)은 지름이 큰 대경 롤(15a,15b)과 함께 회전하며 이 대경 롤(15a,15b)에 압압되어 금형 표면(1a)에 압접된다. 전동 롤(16)은, 지름이 큰 대경 롤(17)과 함께 회전하며 대경 롤(17)의 외측둘레측에, 대경 롤(17)과 동축에 형성된 리테이너 링(18)에 지지되어 유성형상으로 복수개 구비되며, 대경 롤(17)에 의해 압압되어 금형 표면(1a)에 압접된다.

Description

금속 봉재의 소성가공방법{metal bar plastic processing method}

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 소성가공방법에 이용되는 금형의 사시도

도 2는 본 발명의 실시형태의 소성가공방법을 나타내는 설명적 단면도

도 3은 본 발명의 실시형태의 소성가공방법을 나타내는 설명적 단면도

도 4는 도 3의 Ⅳ - Ⅳ선 단면도

도 5는 도 1의 금형에 의한 소성가공에 의해 얻어진 금속 봉재의 평면도

도 6은 도 5의 Ⅵ - Ⅵ선 단면도

도 7은 제 1 실시형태의 소성가공방법에 의해 얻어진 금속 봉재의 평면도

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태의 소성가공방법에 이용되는 금형의 사시도

도 9는 제 2 실시형태의 소성가공방법에 의해 얻어진 금속 봉재의 사시도

도 10은 각 실시형태에 이용되는 전동 롤의 변형예를 나타내는 설명적 단면도

도 11은 각 실시형태에 이용되는 전동 롤의 변형예를 나타내는 설명적 단면도

도 12는 종래의 금속 봉재의 성형방법의 일례를 나타내는 사시도

도 13은 종래의 금속 봉재의 성형방법의 다른 예를 나타내는 사시도 및 정면 도

*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*

1,11 - 금형 1a,11a - 금형표면

2 - 성형홈부 2a - 선단부

2b - 후단부 3 - 금속 봉재

3a - 여분의 두께 3b - 버

4 - 전동 롤

본 발명은, 금속 봉재의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 가공을 실시하는 소성가공방법에 관한 것이다.

금속 봉재의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 가공이 실시된 제품으로서, 예를 들어, 일자 드라이버, 세모 송곳과 같은 송곳 등이 알려져 있다.

종래에는, 상기 일자 드라이버의 선단부를 가공하는 방법으로서, 도 12에 나타내는 방법이 알려져 있다. 이 방법에 의할 때에는, 우선 도 12(a)에 나타내는 바와 같이 원료가 되는 금속 봉재(3)를 소요되는 길이로 절단하고, 이어서 도 12(b)에 나타내는 바와 같이 선단부(21)가 편평하게 되도록 프레스 성형한다. 상기 프레스 성형을 한 후, 도 12(c), 도 12(d)에 나타내는 바와 같이 선단부(21)의 측면(21a,21b) 및 선단부 형상(22)을 차례로 연삭하여 일자 드라이버의 형상을 정돈한다. 이어서, 배럴 연마 등에 의해, 상기 연삭 시에 생긴 버를 제거함과 아울러 모따기를 함으로써, 도 12(e)에 나타내는 바와 같은 일자 드라이버(6)를 얻는다. 도 12(e)에 도시하는 일자 드라이버(6)는, 상기 가공에 의해, 금속 봉재(3)의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 편평하고 끝이 좁은 선단형상(5a)을 구비하고 있다.

또, 종래에, 상기 세모 송곳의 선단부를 가공하는 방법으로서, 도 13에 사시도 및 표면도로서 나타내는 방법이 알려져 있다. 이 방법에 의할 때에는, 최초에, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이 원료가 되는 금속 봉재(3)를 소요되는 길이로 절단한다. 이어서 도 13(b)에 나타내는 바와 같이 선단부를 연삭하여 원뿔형상의 선단부(23)를 형성한 후, 도 13(c)에 나타내는 바와 같이 원뿔형상의 선단부(23)를 프레스 성형하여 삼각뿔형상의 선단부(24)를 성형한다. 상기 프레스 성형을 한 후, 도 13(d), 도 13(e)에 나타내는 바와 같이 삼각뿔형상의 선단부(24)의 제 1 면(24a), 제 2 면(24b), 제 3 면(24c)을 차례로 연삭하여, 세모 송곳의 선단형상을 정돈한다. 이어서, 전해 연마, 화학 연마 등에 의해 절삭 시에 생긴 버를 제거함과 아울러, 날을 세워서 도 13(f)에 나타내는 바와 같은 세모 송곳(13)을 얻는다. 도 13(f)에 도시하는 세모 송곳(13)은, 상기 가공에 의해, 금속 봉재(3)의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 삼각뿔형상의 예리한 선단형상(5b)을 구비하고 있다.

그러나, 상기 종래의 가공방법에 의하면, 일자 드라이버(6), 세모 송곳(13) 등의 선단형상을 정돈할 때까지 다수의 공정을 필요로 하여, 번잡하다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하여, 금속 봉재의 선단부에 단면적이 점차 작아지는 형상을 용이하게 부여할 수 있는 소성가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 금속 봉재의 소성가공방법은, 금속 봉재를 성형하는 금형에 형성된 성형홈부로서, 상기 봉재의 길이방향을 따라서 적어도 일측의 단부는 이 봉재의 단면적보다 작은 단면적을 구비하는 성형홈부에, 상기 봉재를 수용하는 공정과, 상기 성형홈부를 가지는 금형 표면에 전동 롤을 압접하면서, 상기 전동 롤을 상기 성형홈부의 타측의 단부측에서 이 봉재의 단면적보다 작은 단면적을 구비하는 단부측을 향해서 전동(轉動)시켜서, 상기 전동 롤에 의해 상기 봉재를 상기 성형홈부의 형상을 따라서 소성변형시켜 성형하는 공정과, 이 소성변형 시에 상기 전동 롤에 의해 상기 성형홈부의 외부로 압출된 여분의 두께로부터 형성되는 버를 제거하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 소성가공방법에 의하면, 우선, 상기 금형의 성형홈부에 원료인 금속 봉재가 수용된다. 상기 금속 봉재는, 가소성을 구비하고 있는 것이라면 어떠한 것이라도 좋지만, 가소성이 없는 재료, 예를 들어, 주물, 소결재, 담금질재 등은 부적합하다.

이어서, 상기 성형홈부에 상기 금속 봉재가 수용된 상기 금형의 표면에, 전동 롤을 압접하면서, 이 전동 롤을 상기 성형홈부의 타측의 단부측에서 상기 봉재의 단면적보다 작은 단면적을 구비하는 단부측을 향해서 전동시킨다. 그러면, 상기 전동 롤의 이동에 따라서, 상기 금속 봉재가 이 전동 롤에 의해 상기 성형홈부에 압압되고, 이 성형홈부를 따라서 소성변형되어 성형홈부의 형상으로 성형된다.

이 때, 상기 성형홈부의 단면적은, 상기 금속 봉재의 길이방향을 따라 적어도 일측의 단부에서, 상기 금속 봉재의 단면적보다 작게 되어 있다. 여기서, 상기 금속 봉재 중에 성형홈부에 다 들어가지 않는 여분의 두께는, 상기 전동 롤에 의해 상기 성형홈부의 외부로 압출되며, 상기 금형과 상기 전동 롤과의 사이에서 압연되어 포일형상의 버가 형성된다.

이어서, 상기 소성변형에 계속하여 상기 버를 제거함으로써, 상기 성형홈부를 따르는 형상의 선단부를 구비하는 금속 봉재를 얻을 수 있다. 상기 버의 제거는, 상기 성형홈부를 따르는 형상의 선단부에 모따기가 필요할 때에는 배럴 연마가 적합하다.

본 발명의 소성변형방법에 의하면, 상술한 바와 같이 금형에 형성된 성형홈부에 금속 봉재를 수용하고, 이 금형 표면에 전동 롤을 압접하면서 전동시키는 간편한 조작에 의해 금속 봉재의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 형상을 부여할 수 있다. 따라서, 상기 형상의 선단부를 구비하는 금속 봉재를 용이하게 성형할 수 있다.

본 발명의 소성변형방법에서는, 상기 성형홈부는, 이 봉재의 길이방향을 따라서 선단부측이 상기 봉재의 단면적보다 작은 단면적을 구비함과 아울러, 후단부측이 상기 봉재의 지름보다 큰 폭 및 깊이를 구비하며, 선단부측에서는 선단부를 향해서 점차 단면적이 작아지게 되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 성형홈부는, 후단부측의 상기 금속 봉재의 지름보다 큰 폭 및 깊이를 구비하는 부분에서, 상기 금속 봉재를 완전히 성형홈부 내에 수용한다. 그리고, 상기 성형홈부 선단부측의 상기 금속 봉재의 단면적보다 작은 단면적을 구비하는 부분에서, 전동 롤을 상기 금형 표면에 압접하면서 전동시킴으로써, 상기 소성가공을 무리없이 실시할 수 있어서, 상기 금형의 손상, 특히 상기 성형홈부의 손상을 방지할 수 있다. 또, 상기 성형홈부는, 선단부측이 선단부를 향해서 점차 단면적이 작아지게 되어 있기 때문에, 상기 금속재료를 상기 성형홈부를 따라서 원활하게 소성변형시킬 수 있다.

본 발명의 소성변형방법에서는, 상기 전동 롤은, 상기 전동 롤보다 지름이 큰 대경(大徑) 롤과 함께 회전함과 아울러, 이 대경 롤에 의해 압접되어 상기 금형 표면에 압접됨으로써, 상기 대경 롤에 의해 보호되어 손상을 방지할 수 있다.

또, 상기 전동 롤은, 이 전동 롤보다 지름이 큰 대경 롤과 함께 회전함과 아울러, 이 대경 롤의 외측둘레에, 이 대경 롤과 동축으로 형성된 리테이너 링에 지지되어 유성(遊星)형상으로 복수개 구비되며, 이 대경 롤에 의해 압접되어 상기 금형 표면에 압접되는 것에 의해서도, 동등한 작용효과를 타나낼 수 있다.

본 발명의 소성변형방법에 있어서, 단면감소율이 비교적 적은 금형의 경우는, 지름이 큰 전동 롤을 이용한다. 또, 단면감소율이 비교적 크거나, 단면이 제로 가 되는 형상의 금형에서는, 지름이 작은 전동 롤을 이용한다.

(발명의 실시형태)

이어서, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 제 1 실시형태는, 금속 봉재를 일자 드라이버로 성형하는 것을 목적으로 한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 이용되는 금형(1)은, 사각뿔대형상의 성형홈부(2)를 구비하고 있다. 성형홈부(2)는 선단부(2a)의 단면적이 금속 봉재(3)의 단면적보다 작게 되어 있음과 아울러, 후단부(2b)는 금속 봉재(3)의 지름보다 큰 폭 및 깊이를 구비하고 있다. 또한, 성형홈부(2)는, 후단부(2b)측에서 선단부(2a)측을 향하여 점차 단면적이 작아지게 되어 있다.

본 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 우선 성형홈부(2)에 금속 봉재(3)를 수용하고, 이어서 금형 표면(1a)에 전동 롤(4)을 압접한다. 그리고, 금형 표면(1a)에 전동 롤(4)을 압접한 상태에서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전동 롤(4)을 성형홈부의 후단부(2b)측에서 선단부(2a)측을 향해서 전동시킨다.

이 때, 성형홈부(2)의 후단부(2b)에서는, 도 3(a) 및 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 성형홈부(2)가 금속 봉재(3)의 지름보다 큰 폭 및 깊이를 구비하고 있다. 따라서, 금속 봉재(3)는 완전히 성형홈부(2) 내에 수용되어 유지되므로 전동 롤(4)이 금형 표면(1a)에 직접 압접된다.

이어서, 성형홈부(2)의 중앙부에서는, 도 3(b) 및 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 전동 롤(4)의 이동에 따라서, 금속 봉재(3)가 전동 롤(4)에 의해 점차 단면적이 감소하는 성형홈부(2)에 압접된다. 이 결과, 금속 봉재(3)의 소성변형이 시작된다.

이어서, 성형홈부(2)의 선단부(2a)에서는, 도 3(c) 및 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 금속 봉재(3)가 전동 롤(4)에 의해 금속 봉재(3)보다 단면적이 작은 성형홈부(2)에 압접된다. 이 결과, 금속 봉재(3)는 성형홈부(2)를 따라서 소성변형되며 성형홈부(2)의 형상으로 성형된다.

상기 처리시에, 금속 봉재(3)는 성형홈부(2)의 후단부(2b)에서는 상술한 바와 같이 완전히 성형홈부(2)에 수용되어 있고, 선단부(2a)측에서만 성형홈부(2)에 따라서 소성변형된다. 따라서, 금속 봉재(3)의 여분의 두께(3a)는 선단부(2a) 방향으로 유동하여, 상기 소성가공을 무리없이 실시할 수 있으므로, 금형(1)의 손상, 특히 성형홈부(2)의 손상을 방지할 수 있다.

그리고, 금속 봉재(3) 중 성형홈부(2)에 완전히 들어가지 않는 여분의 두께(3a)는, 도 3(b) 및 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 전동 롤에 의해 성형홈부(2)의 외부로 압출된다. 이 결과, 여분의 두께(3a)는, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 금형(1)과 전동 롤(4)과의 사이에서 압연되어, 극히 얇은 포일형상의 버(3b)가 형성된다.

본 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전동 롤(4)은 성형홈부(2)의 전방까지 전동되면, 화살표로 나타내는 바와 같이, 금형(1)의 상방으로 이동하여 성형홈부(2) 후단부(2b)의 상방의 개시위치로 복귀한다. 전동 롤(4)이 금형(1) 의 상방에 있는 동안에, 소성변형이 완료된 금속 봉재(3)가 성형홈부(2)로부터 떼어져 나오고, 새로운 금속 봉재(3)가 성형홈부(2)에 수용된다. 그리고, 상기 순서를 반복함으로써 금속 봉재(3)의 상기 소성변형을 연속적으로 실시할 수 있다.

성형홈부(2)로부터 떼어져 나온 금속 봉재(3)는, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 선단부에 편평하고 끝이 가는 선단형상(5a)을 구비하고 있다. 또, 금속 봉재(3)의 선단부에는, 선단형상(5a)의 주위에 버(3b)가 일체적으로 형성되어 있으며, 버(3b)의 선단부에는 압연되지 않았던 여분의 두께(3a)의 잔부가 부착되어 있다.

이어서, 도 5 및 도 6에 나타내는 금속 봉재(3)의 선단부를 배럴 연마함으로써 버(3b) 및 여분의 두께(3a)를 제거하고 모따기 하여, 최종적으로 도 7에 나타내는 일자 드라이버(6)를 얻을 수 있다.

이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태는, 세모 송곳을 성형하는 것을 목적으로 한다. 본 실시형태에 이용되는 금형(11)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 표면(11a)에 삼각뿔형상의 성형홈부(12)를 구비하고 있다. 성형홈부(12)는 선단부(12a)의 단면적이 금속 봉재(3)의 단면적보다 작게 되어 있음과 아울러, 후단부(12b)는 금속 봉재(3)의 지름보다 큰 폭 및 깊이를 구비하고 있다. 또, 성형홈부(12)는, 후단부(12b)측에서 선단부(12a)측을 향하여 점차 단면적이 작아지게 되어 있다.

본 실시형태에서는, 성형홈부(12)에 도시하지 않은 금속 봉재(3)를 수용하고, 도 2에 나타내는 제 1 실시형태와 동일한 처리를 함으로써, 금속 봉재(3)의 선 단부가 성형홈부(12)를 따라서 소성변형되어 성형홈부(12)의 형상으로 성형된다. 이 결과, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 선단부에 예리한 삼각뿔형상의 선단형상(5b)를 구비하는 금속 봉재(3)를 얻을 수 있다. 금속 봉재(3)의 선단부에는, 선단형상(5b)의 주위에 극히 얇은 포일형상의 버(3b)가 일체적으로 형성되어 있다.

이어서, 도 9(a)에 도시하는 금속 봉재(3)의 선단부를 연마함으로써 버(3b)를 제거하고, 날을 세워서, 최종적으로 도 9(b)에 나타내는 세모 송곳(13)을 얻을 수 있다. 세모 송곳(13)은, 선단형상(5b)을 날형상으로 예리하게 하기 위해서, 상기 연마를 전해 연마 또는 화학 연마에 의해 실시하는 것이 바람직하다.

상기 각 실시형태에서는, 단일 전동 롤(4)이 금형 표면(1a,11a)에 압접되면서 전동하는 것으로 설명하고 있으나, 도 10에 도시하는 구성의 전동 롤(14) 또는 도 11에 도시하는 구성의 전동 롤(16)을 이용해도 된다.

도 10에 도시하는 전동 롤(14)은, 이 전동 롤(14)보다 지름이 큰 대경 롤(15a,15b)에 접촉하고 있으며, 대경 롤(15a,15b)에 의해 압압되어 금속 봉재(3)에 압접되도록 되어 있다. 대경 롤(15a,15b)은 어느 일측이 구동 롤, 타측이 세로이동 롤로 되어 있으며, 전동 롤(14)과의 접촉마찰에 의해서 함께 회전한다. 전동 롤(14)은, 대경 롤(15a,15b)에 의해 압압됨으로써, 대경 롤(15a,15b)에 의해 보호되어, 금형 표면(1a,11a)에의 압접에 의한 손상을 방지할 수 있다.

또, 도 11에 도시하는 전동 롤(16)은, 이 전동 롤(16)보다 지름이 큰 대경 롤(17)과 동축에 구비된 리테이너 링(18)에, 대경 롤(17)의 외측둘레를 따라서 형 성된 환형홈부(도시하지 않음)에 지지되어, 대경 롤(17)의 외측둘레에 접촉하여 유성형상으로 복수개 구비되어 있다. 도 11에 도시하는 구성에서는, 대경 롤(17)이 구동 롤로 되어 있으며, 각 전동 롤(16)은 대경 롤(17)과의 접촉마찰에 의해서 함께 회전한다. 전동 롤(16)은, 도 10에 도시하는 전동 롤(14)과 마찬가지로, 대경 롤(17)에 의해 보호되어, 금형 표면(1a,11a)에 압접됨으로써 발생하는 손상을 방지할 수 있다.

또, 상기 각 실시형태에서는, 일자 드라이버(6) 및 세모 송곳(13)을 성형하는 경우에 대해서 설명하고 있으나, 본 발명의 소성가공방법은, 금속 봉재(3)의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 형상을 구비하는 것이라면, 다른 형상의 성형에도 이용할 수 있다.

본 발명의 소성가공방법에 의하면, 금속 봉재의 선단부에 단면적이 점차 작아지게 되는 형상을 용이하게 부여할 수 있다.

Claims

금속 봉재를 성형하는 금형에 형성된 성형홈부로서, 상기 봉재의 길이방향을 따라서 선단부측이 상기 봉재의 단면적보다 작은 단면적을 구비함과 아울러 후단부측이 상기 봉재의 지름보다도 큰 폭 및 깊이를 구비하며, 선단부측에서는 선단부로 갈수록 점차 작아지게 되어 있는 단면적을 구비하는 성형홈부에 상기 봉재를 수용하는 공정과,

상기 성형홈부를 가지는 금형 표면에 전동 롤을 압접하면서, 이 전동 롤을 상기 성형홈부의 후단부측에서 상기 봉재의 단면적보다 작은 단면적을 구비하는 선단부측을 향해서 전동시켜, 상기 전동 롤에 의해 상기 봉재를 상기 성형홈부의 형상을 따라서 소성변형시켜서 성형하는 공정과,

상기 소성변형 시에 상기 전동 롤에 의해 상기 성형홈부의 외부로 압출된 여분의 두께로부터 형성되는 버를 제거하는 공정으로 이루어지며,

상기 전동 롤은, 이 전동 롤보다 지름이 큰 대경 롤과 함께 회전함과 아울러, 이 대경 롤의 외측둘레에 이 대경 롤과 동축에 형성된 리테이너 링에 지지되어 유성형상으로 복수개 구비되며, 이 대경 롤에 의해 압압되어 상기 봉재에 압접되는 것을 특징으로 하는 금속 봉재의 소성가공방법.
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청구항 1에 있어서,

상기 버를 배럴 연마에 의해 제거하고, 상기 봉재의 소성변형된 부분을 모따기 하는 것을 특징으로 하는 금속 봉재의 소성가공방법.
청구항 1에 있어서,

상기 버를 전해 연마에 의해 제거하여 상기 봉재의 소성변형된 부분에 날을 세우는 것을 특징으로 하는 금속 봉재의 소성가공방법.
청구항 1에 있어서,

상기 버를 화학 연마에 의해 제거하여 상기 봉재의 소성변형된 부분에 날을 세우는 것을 특징으로 하는 금속 봉재의 소성가공방법.