KR100833771B1 - 암나사가 달린 부품, 특히 중공 휠의 제조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암나사가 달린 부품의 생산을 위한 방법과 장치에 관한 것인다. 이는 대체적으로 측면벽(F1)이 원주형으로 되어 있는 그릇모양의 프리폼(N)과, 전면으로의 움직임에서 원주형의 측면벽의 외부지름을 줄이고 그렇게 함으로써 실린더 벽부분의 재료가 되는 맨드렐의 외부측면으로 하르는 변형기구, 그리고 생성되어져야만 하는 내부의 맞물림에 맞게(상응해서) 외부측면이 있는 맨드렐이 장치되어 있다. 그리고 변형기구는 아이디어에 맞게 전면으로의 움직임에서 실린더 벽부분(N1)의 아이어닝을 보장하는 하나의 인발링로서 형성되어 있고, 두개의 설비부분은 아이어닝 동안 프리폼의 실린더 벽부분에서 축을 따른 압력의 힘(긴장)을 만들어내어 프리폼에 작용한다. 진행에 맞게 외부지름의 축소가 인발링을 매개로 한 아이어닝을 통해 이루어지는데, 이때 아이어닝동안 축을 따른 부가적인 압력의 긴장들이 프리폼의 원주형의 측면벽에 작용한다.

Description

암나사가 달린 부품, 특히 중공 휠의 제조를 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF A WORKPIECE WITH INTERNAL TOOTHING, IN PARTICULAR A HOLLOW WHEEL}

본 발명은 암나사가 달린 설비부분, 특히 암나사가 달린 부품의 제조를 위한 방법과 장치에 관한 것으로, 청구항 제1항의 전문에 관련된 것이다.

이와 같은 식의 암나사 부분은 예를 들어 프레스 작업으로 이루어진다. DE 198 30 817A1에 따르면, 그릇 모양의 프리폼(Preform)이 전진하는 동안 원추형 롤러를 통해 암나사에 상응하는 외형을 갖는 클램핑척으로 누르면서 지름을 줄이는데, 이 때 프리폼은 상대적으로 원추형 롤러로 회전한다. 여기서, 프리폼의 원추형 벽부분이 클램핑척의 측면에 일치되면서 암나사 부분이 형성된다. 이런 작업에서는 재료손실이 아주 많으며 암나사의 정밀도(품질)이 떨어지는 것이 것이 단점이다.
마찬가지로, 에너지손실을 발생시키는 부분적으로 높은 에너지 투여가 가공작업과 연결되어 있다. 클램핑척의 높은 압력으로 인해 암나사에 대응하는 외형이 자주 손상되곤 한다. 또, 높은 설비 소모로 볼 때, 이 과정의 생산성은 상대적으로 작은데, 왜냐하면 1분에 단지 3, 4개의 부품만 만들어지기 때문이다.

본 발명의 목적은 암나사가 달린 부품을 에너지를 절약하면서 비교적 간단히 제조하면서도 암나사의 정밀도(품질)를 개선함과 동시에 생산성을 크게 높일 수 있는 방법과 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 이와같은 목적은, 원통형 측벽과 바닥면을 갖는 컵 모양의 프리폼에서 암나사 부품을 제조하는 장치에 있어서: 선반, 부품에 형성될 암나사에 대응하는 외형을 갖고 선반에 고정되는 맨드렐, 맨드렐을 둘러싸면서 맨드렐에 대해 축방향으로 움직일 수 있어, 맨드렐 위에 배치된 프리폼의 측벽 단부와 맞닿는 환형의 펀치, 선반쪽으로 이동할 수 있는 프레스램, 펀치를 둘러싸도록 프레스램에 고정된 인발링, 및 프레스램에 설치된 카운터홀더를 포함하되, 프레스램과 인발링이 전진하는 동안 맨드렐 위에 있는 프리폼의 원통형 측벽의 직경을 줄이면서 측벽 내부형상이 맨드렐의 외형과 일치되도록 상기 인발링은 내경이 축소된 부분(내경축소부)를 갖고, 카운터홀더는 인발링에 대해 축방향으로 움직이면서 맨드렐 위에 있는 프리폼 바닥면을 밀어내며, 환형 펀치와 카운터홀더가 프리폼에 양쪽에서 힘을 가하여 프레스램과 인발링이 전진하는 동안 프리폼의 측벽에 압축응력을 일으키는 장치에 의해 달성된다.
성형과정 동안 카운터홀더는 프리폼의 바닥면을 향해 움직인다. 따라서, 카운터홀더는 프리폼의 바닥면 전체에 맞닿아 누를 수 있는 원형의 압력면을 갖는 것이 일반적이지만, 프리폼의 측벽 부분에 해당하는 바닥면 부위만 맞닿고 누를 수 있는 환형의 압력면을 가질 수도 있다.
축방향으로 움직일 수 있는 압력펀치는 성형작업 동안 프리폼의 측벽 단부를 향해 움직인다. 펀치는 인발링의 전진 방향으로 프리폼의 인발길이만큼 움직일 수 있다.
인발작업동안 일어나는 펀치의 축방향 이동은 압력에 따라 조절된다. 이를 위해, 펀치는 유압피스톤에 의해 축방향으로 움직일 수 있게 고정된다. 물론, 카운터홀더도 유압피스톤에 의해 축방향으로 움직이도록 설치된다.
또, 프리폼을 인발가공할 때 나오는 잉여재료가 흐를 수 있는 배출구를 카운터홀더와 인발링 사이에 및/또는 펀치와 인발링 사이에 형성하는 것이 바람직하다. 또, 완성될 부품이 헬리컬 기어인 경우, 부품배출을 원활히 하기 위해, 맨드렐을 회전 가능하게 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 장치에 있어서, 인발링은 3개 부분, 즉 프리폼의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 원통부, 이 원통부부터 상기 내경축소부까지 내경이 점점 좁아지는 제1 절두원추부, 및 상기 내경축소부부터 점점 직경이 넓어지는 제2 절두원추부를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 암나사 부품을 제조하는 방법에 있어서: 원통형 측벽과 바닥면을 갖는 컵 모양의 프리폼을 배치할 때, 부품에 형성될 암나사에 대응하는 외형을 갖고 선반에 고정되는 맨드렐에 프리폼의 안쪽 바닥면을 접촉시키는 단계; 맨드렐을 둘러싸면서 맨드렐과 선반에 대해 축방향으로 움직일 수 있는 환형의 펀치에 프리폼의 측벽 단부를 맞대는 단계; 선반을 향해 움직일 수 있는 프레스램에 대해 축방향으로 움직이게 설치된 카운터홀더와 프리폼의 바깥쪽 바닥면을 맞대는 단계; 펀치를 둘러싸도록 프레스램에 고정되고, 프리폼의 원통형 측벽의 외경보다 작은 축소내경부를 갖는 인발링을 배치하는 단계; 및 프리폼의 측벽면을 따라 인발링의 축소내경부가 움직이도록 프레스램을 전진시켜, 프리폼의 측벽의 직경을 줄이면서 프리폼 측벽의 내부 형상을 맨드렐의 외형에 일치시키는 단계;를 포함하고, 펀치와 카운터홀더가 양쪽에서 프리폼에 힘을 가하여, 프레스램과 인발링이 전진하는 동안 프리폼의 측벽에 압축응력을 일으키는 방법에 관한 것이기도 하다.
이때, 인발링이 전진하는 동안 프리폼이 인발가공되고, 펀치는 프리폼이 늘어나는 만큼 선반쪽으로 후퇴한다. 프레스램의 전진이 끝날 때, 프리폼을 성형한 부품의 교정을 위해 부품에 축방향으로 힘을 가한다.
본 발명에 의하면, 종래의 프레스에 비해 고품질 암나사 부품을 에너지 절감 방식으로 제조할 수 있다. 생산성도 종래에 비해 4배 이상 6배에 달한다.

다음에서는 이 발명의 실시예와 도믄들로 설명한다.

도 1은 아이어닝 이전에 설치되어 있는 프리폼의 설비;

도 2는 아이어닝 동안의 설비

도 3은 설치되어 있는 프리폼과 아이어닝 이전에 반대축 속의 재료배출구의 설비;

도 4는 아이어닝 동안의 도 3에 해당하는 설비

도 5는 아이어닝이 끝난 후 설비부분의 원주형의 가장자리 끝에 부가적인 교정압력과 부가적인 재료배출구를 가진 설비.

도 1과 2에서는 프레스에 속한 설비의 원칙적인 구조가 설명되어 있다. 선반(1) 위에 기구의 하단부(2)가 놓여있고, 그 위에 첫번째 유압피스톤(3)이 있다. 기구 하단부(2)에는 스탬프(4)를 통해 맨드렐(5)이 동축으로 고정된다. 스탬프(4)와 맨드렐(5)의 중앙에 이젝터(7)가 뻗어있다. 압력케이스 역할을 하는 환형의 압력펀치(9)가 어댑터(8)를 통해 유압피스톤(3) 위에 축방향으로 움직이도록 배치된다. 어댑터(8)와 환형의 압력펀치(9) 사이에 있는 스페이서(10)를 이용하면 압력펀치(9)의 축방향 위치를 바꿀 수 있다. 기구의 상단부(11)는 프레스 램(P)에 놓이고, 상단부 안에 있는 카운터홀더(12)는 두번째 유압피스톤(13)을 통해 축방향으로 움직일 수 있다. 어댑터(15)를 통해 프레스램(P)에 인발링(14)이 고정된다.
도 1에 의하면, 측벽(N1)이 아래를 향하게 컵 모양의 프리폼(N)이 맨드렐(5) 위에 놓여 있어, 프리폼(N)의 정면은 압력펀치(9)를 향하고 바닥면(N3)은 카운터홀더(12)를 향한다. 본 발명의 방법에 의하면, 유압피스톤(13)이 카운터홀더(12)를 프리폼 바닥면(N3)에 닿을 때까지 아래쪽으로 밀어낸다. 이때, 프리폼 바닥면(N3)을 마주보고 바닥면 전체에 작용하는 원형의 압력면이 카운터홀더(12)에 있다.
프레스램(P)에 고정된 인발링(14)은 프레스램과 함께 선반(1)을 향해 움직인다. 동시에, 첫번째 유압피스톤(3)이 압력을 받으면서 압력펀치(9)를 F1의 힘으로 프리폼(N)의 정면쪽으로 민다(도 2 참조). 이때, 카운터홀더(12)는 대향력 F2를 컵 바닥면에 가한다. 인발가공을 하는 동안, 프리폼(N)의 인발을 위한 인발링(14)의 반대 방향으로 펀치(9)가 움직이고, 이때문에 측벽(N2)에 작용하는 압력은 F1과 F2로 유지된다. 프리폼 측벽(N2)에 생기는 압축응력 때문에, 재료의 변형이 쉬워지고, 결국 프리폼 측벽의 내부형상이 맨드렐(5)의 외형(6)과 완전히 일치하게 된다. 따라서, 암나사 부분의 정밀도인 품질이 크게 개선된다. 프리폼 성형이 끝난 후, 프리폼을 가공한 부품을 상단부(11)를 위로 움직인 다음 이젝터(7)를 이용해 맨드렐(5)에서 빼내는데, 부품이 헬리컬 기어를 갖는 경우 맨드렐을 회전 가능하게 고정한다.
잉여재료를 배출해 과부하를 피하기 위해, 도 3, 4에 따르면, 카운터홀더(12)에 재료배출구(12.2)를 만들 수 있다. 카운터홀더(12)의 트러스트 부재(12.1)는 프리폼(N)을 향해 움직이는데, 트러스트부재의 지름은 프리폼(N)쪽에서 작아져, 트러스트부재(12.1)와 어댑터(15) 사이에 틈새가 생기며, 이 틈새로 잉여 재료가 흘러들어가게 되어 결국 이 틈새가 재료배출구(12.2)가 되는셈이다.
도 5에 따르면, 도 3, 4에서 살펴본 재료배출구(12.2) 외에도 또 하나의 재료배출구(12.3)를 원주벽의 끝에 배치할 수 있다. 압력펀치(9)의 외면과 인발링(14)의 내면 사이의 틈새가 재료배출구로 사용된다.
성형과정의 마지막 단계에서 교정을 위한 압력을 증가시켜 맨드렐의 외형에 대한 형상일치를 더 개선하고 잉여재료를 전술한 바와 같이 더 잘 배출시키도록 하면 바람직하다. 실린더(3.1)가 하사점에 위치한 뒤, 압력펀치(9)에 압력을 더 가하면, 외측면에 돌기(G)가 달려있고 링폴로워(G1)에 연결된 중간부재(Z)를 통해 압력이 전달된다. 이때 링폴로워(G1)는 실린더(3.1)에 얹혀져 있고, 결국 하단부(2)를 통해 선반(1)에 얹혀져 있는 셈이다.

Claims (24)

1. 원통형 측벽과 바닥면을 갖는 컵 모양의 프리폼으로 암나사가 달린 부품을 제조하는 장치에 있어서:

   선반;

   부품에 형성될 암나사에 대응하는 외형을 갖고 선반에 고정되는 맨드렐;

   상기 맨드렐을 둘러싸면서 맨드렐에 대해 축방향으로 움직일 수 있어, 맨드렐 위에 배치된 프리폼의 측벽 단부와 맞닿는 환형의 펀치;

   상기 선반쪽으로 이동할 수 있는 프레스램;

   상기 펀치를 둘러싸도록 프레스램에 고정된 인발링; 및

   상기 프레스램에 설치된 카운터홀더;를 포함하되,

   상기 프레스램과 인발링이 전진하는 동안 맨드렐 위에 있는 프리폼의 원통형 측벽의 직경을 줄이면서 측벽 내부형상이 맨드렐의 외형과 일치되도록 상기 인발링은 내경이 축소된 부분(내경축소부)를 갖고;

   상기 카운터홀더는 인발링에 대해 축방향으로 움직이면서 맨드렐 위에 있는 프리폼 바닥면을 밀어내며;

   상기 환형 펀치와 카운터홀더가 프리폼에 대해 양쪽에서 힘을 가하여, 프레스램과 인발링이 전진하는 동안 프리폼의 측벽에 압축응력을 일으키는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 장치를 개방했을 때 맨드렐에서 암나사 부품을 꺼낼 수 있도록 상기 맨드렐 내부에 위치하는 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 카운터홀더가 프리폼의 바깥쪽 바닥면을 마주보는 원형 압력면을 갖고, 이런 원형 압력면이 프리폼의 바닥면 전체에 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 카운터홀더에 환형 압력면이 있고, 이 압력면은 프리폼의 원통형 측벽과 일치하여, 프리폼 바닥면의 외측 환형 구역에 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 펀치가 유압피스톤에 의해 축방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 카운터홀더가 유압피스톤에 의해 축방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 프리폼에서 나오는 잉여재료가 흐를 수 있는 배출구가 카운터홀더와 인발링 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 프리폼에서 나오는 잉여재료가 흐를 수 있는 배출구가 펀치와 인발링 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 프리폼이 성형된 뒤의 부품을 원활히 배출하기 위해 상기 맨드렐이 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 인발링이 프리폼의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 원통부, 이 원통부부터 상기 내경축소부까지 내경이 점점 좁아지는 제1 절두원추부, 및 상기 내경축소부부터 점점 직경이 넓어지는 제2 절두원추부를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 암나사가 달린 부품을 제조하는 방법에 있어서:

    원통형 측벽과 바닥면을 갖는 컵 모양의 프리폼을 배치할 때, 부품에 형성될 암나사에 대응하는 외형을 갖고 선반에 고정되는 맨드렐에 프리폼의 안쪽 바닥면을 접촉시키는 단계;

    상기 맨드렐을 둘러싸면서 맨드렐과 선반에 대해 축방향으로 움직일 수 있는 환형의 펀치에 프리폼의 측벽 단부를 맞대는 단계;

    선반을 향해 움직일 수 있는 프레스램에 대해 축방향으로 움직이게 설치된 카운터홀더와 프리폼의 바깥쪽 바닥면을 맞대는 단계;

    상기 펀치를 둘러싸도록 프레스램에 고정되고, 프리폼의 원통형 측벽의 외경보다 작은 축소내경부를 갖는 인발링을 배치하는 단계; 및

    프리폼의 측벽면을 따라 인발링의 축소내경부가 움직이도록 프레스램을 전진시켜, 프리폼의 측벽의 직경을 줄이면서 프리폼 측벽의 내부 형상을 맨드렐의 외형에 일치시키는 단계;를 포함하고,

    상기 펀치와 카운터홀더가 양쪽에서 프리폼에 힘을 가하여, 프레스램과 인발링이 전진하는 동안 프리폼의 측벽에 압축응력을 일으키는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 인발링이 전진하는 동안 프리폼이 인발가공되고, 상기 펀치는 프리폼이 늘어나는 만큼 선반쪽으로 후퇴하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 인발링이 프리폼의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 원통부, 이 원통부부터 상기 내경축소부까지 내경이 점점 좁아지는 제1 절두원추부, 및 상기 내경축소부부터 점점 직경이 넓어지는 제2 절두원추부를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제11항에 있어서, 프레스램의 전진이 끝날 때, 프리폼을 성형한 부품의 교정을 위해 부품에 축방향으로 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제11항에 있어서, 부품을 제조하는 동안 부품의 잉여재료를 재료배출구로 보내는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 재료배출구가 카운터홀더와 인발링 사이에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 재료배출구가 펀치와 인발링 사이에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제11항에 있어서, 인발링을 열기 위해 프레스램을 후퇴시키는 단계와, 성형이 끝난 부품을 꺼내기 위해 맨드렐을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제11항에 있어서, 상기 펀치가 유압피스톤에 의해 축방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제11항에 있어서, 상기 카운터홀더가 유압피스톤에 의해 축방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 방법.
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