KR101029552B1 - 강판용 나이프 롤 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 샤프트의 외주면을 가공하는 단계와, 상기 샤프트의 외주면에 끼워지는 외부링들에 대한 내주면과 외주면을 가공하는 단계와, 상기 샤프트에 상기 외부링들을 억지 끼움하는 단계와, 상기 외부링들의 외주면을 연마하되 상기 샤프트의 축을 기준으로 연마하는 단계, 및 상기 샤프트의 축을 기준으로 상기 외부링의 외주면에 복수 개의 홈들을 가공하여 칼날들을 형성하는 단계를 포함하는 강판용 나이프 롤 제조 방법을 제공한다.

개시된 강판용 나이프 롤 제조 방법에 따르면, 샤프트와 외부링들을 개별 가공하여 조립한 이후 샤프트의 축을 기준으로 외부링들의 가공을 재수행함에 따라 샤프트에 조립되는 외부링들 간의 가공오차를 줄일 수 있고 최종 제조되는 나이프 롤의 제품 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 샤프트와 외부링들을 열처리한 경우, 경도 및 강도를 증가시켜 제품의 수명을 연장할 수 있는 이점이 있다.

Description

강판용 나이프 롤 제조 방법{Manufacturing method of knife roll for steel plate}

본 발명은 강판용 나이프 롤 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트에 조립되는 외부링들의 가공오차를 줄여서 나이프 롤의 제품 특성을 향상시킬 수 있는 강판용 나이프 롤 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 강판용 나이프 롤은 중앙의 샤프트와 그 샤프트를 둘러싸도록 장착되는 외부링들로 구성된다. 상기 외부링에는 칼날들이 형성되어 있다. 여기서, 강판 위에 나이프 롤의 롤링시 상기 칼날에 의해 강판에 홈들이 형성됨에 따라 강판의 철손을 줄이게 된다.

종래에는 상기 나이프 롤의 제조를 위해, 샤프트와 외부링들을 각각 연삭하고, 외부링에 칼날을 형성한 후, 샤프트에 외부링들 조립하되, 외부링에 열을 가하여 샤프트에 팽창 압입되게 한다. 그런데, 종래와 같이 여러 개의 외부링들을 개별 가공하여 샤프트에 조립하는 경우, 외부링들의 개별 가공시 누적된 가공오차들에 따라, 나이프 롤의 제품 특성을 제대로 발휘하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은, 샤프트에 조립되는 외부링들의 가공오차를 줄여서 나이프 롤의 제품 특성을 향상시킬 수 있는 강판용 나이프 롤 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 샤프트의 외주면을 가공하는 단계와, 상기 샤프트의 외주면에 끼워지는 외부링들에 대한 내주면과 외주면을 가공하는 단계와, 상기 샤프트에 상기 외부링들을 억지 끼움하는 단계와, 상기 외부링들의 외주면을 연마하되 상기 샤프트의 축을 기준으로 연마하는 단계, 및 상기 샤프트의 축을 기준으로 상기 외부링의 외주면에 복수 개의 홈들을 가공하여 칼날들을 형성하는 단계를 포함하는 강판용 나이프 롤 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 강판용 나이프 롤 제조 방법에 따르면, 샤프트와 외부링들을 개별 가공하여 조립한 이후 샤프트의 축을 기준으로 외부링들의 가공을 재수행함에 따라 샤프트에 조립되는 외부링들 간의 가공오차를 줄일 수 있고 최종 제조되는 나이프 롤의 제품 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 샤프트와 외부링들을 열처리한 경우, 경도 및 강도를 증가시켜 제품의 수명을 연장할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판용 나이프 롤(100)의 제조 방법을 나타 내는 정면도이다. 상기 강판용 나이프 롤(100)은 롤링시 강판의 표면에 홈들을 형성시켜 강판의 철손을 줄이며 수명을 연장하기 위한 것이다. 이하에서는 상기 강판용 나이프 롤의 제조 방법에 관하여 도 1을 참조로 하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 상기 샤프트(110)의 외주면을 가공한다(S110). 상기 샤프트(110)는 나이프 롤(100)의 축을 형성하는 부분으로서, 원형의 단면을 갖는다. 이러한 샤프트(110)는 HRC25~HRC30 경도를 갖는 금속 재질이 이용 가능한데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 샤프트 가공 단계(S110)는, 먼저 상기 샤프트(110)의 외주면을 선삭 가공하여 샤프트(110)의 기본 형상을 형성한 다음, 열처리를 수행하여 상기 샤프트(110)의 경도 및 강도를 향상시킨다. 이러한 열처리는 추후 샤프트(110)에 하중이 가해진 경우 발생될 수 있는 변형을 줄이기 위한 전처리 과정으로서, 침탄 열처리 등의 방식이 이용될 수 있다. 상기 침탄 열처리 방식을 사용하는 경우, 탄소 침투를 통한 금속 원소 간의 결속력을 더욱 강화시켜 상기 샤프트(110)의 경도와 강도를 더욱 증가시킬 수 있다. 상기 샤프트(110)에 가해지는 열처리 온도와 시간 조건이 샤프트(110)의 재질, 두께, 경도에 따라 상이한 것은 자명한 사실이므로, 이에 관한 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 열처리시 가해진 열에 따라 상기 샤프트(110)의 표면에는 미세한 뒤틀림이 발생될 수 있다. 즉, 샤프트(110)를 열처리한 다음에는, 상기 샤프트(110)의 외주면을 다시 연마 가공함으로써 열처리시 발생한 표면의 뒤틀림을 제 거함은 물론이며, 생산되는 나이프 롤(100)의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기 샤프트(110)를 가공(S110)한 이후에는, 상기 샤프트(110)의 외주면에 끼워지는 외부링들(120)에 대한 내주면과 외주면을 가공한다(S120). 이를 위해, 먼저 상기 외부링들(120)의 내주면과 외주면을 선삭 가공한 다음 열처리를 수행하여, 외부링들(120)의 경도 및 강도를 향상시킨다. 이러한 경도 및 강도 향상은 추후 전기강판에 대한 외부링들(120)의 내마모성을 증가시키기 위함이다. 즉, 이러한 외부링들(120)은, 추후 표면에 칼날(121)을 형성하여 전기강판에 직접 접촉 및 밀링되는 부분이다. 상기 외부링들(120)의 열처리를 수행하지 않는 경우에는 전기강판에 대한 작업시 마모가 쉽게 발생될 수 있어, 나이프 롤(100)의 수명을 단축시키는 요인이 된다. 이러한 외부링들(120)에 대한 열처리 온도와 시간 조건 또한, 상기 외부링들(120)의 재질, 두께 등에 따라 상이한 것임은 자명하다.

한편, 상기 열처리시 가해진 열에 따라 상기 외부링들(120)의 표면에도 또한 미세한 뒤틀림이 발생될 수 있다. 즉, 외부링들(120)을 열처리한 다음에는, 상기 외부링들(120)의 내주면과 외주면을 다시 연마 가공함으로써 열처리시 발생한 표면의 뒤틀림을 제거함은 물론이며, 생산되는 나이프 롤(100)의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기 외부링들(120)을 가공(S120)한 이후에는, 상기 샤프트(110)에 상기 외부링들(120)을 억지 끼움한다(S130). 이때, 상기 끼워진 외부링들(120) 사이의 틈새를 유지하도록 한다. 상기 틈새를 유지하는 이유는, 이후 각각의 외부링(120)을 개별 가공할 때, 주변의 인접 외부링(120)에 의해 가공툴이나 기구들이 간섭될 수 있고, 그에 따라 가공툴 혹은 인접 외부링(120)이 손상 또는 파손될 수 있기 때문이다. 즉, 가공 효율의 효율을 고려하여, 상기 틈새가 유지되도록 한다.

다음으로, 상기 외부링들(120)의 외주면을 연마하되 상기 샤프트(110)의 축을 기준으로 연마한다(S140). 상기 샤프트(110)와 외부링들(120)은, 각각 S110단계와 S120단계시 각각 다른 시점에 개별적으로 가공된 것이다. 따라서, 각각의 가공된 외주면 형상이 아무리 원형이라 하더라도, 상기 S130단계에서 억지 끼움시, 상기 샤프트(110)의 축 중심(센터)과 외부링들(120)의 축 중심(센터)이 서로 일치하지 않을 수 있다. 즉, 이러한 S140단계는, 상기 억지 끼움 이후, 상기 샤프트(110)의 축을 기준으로 상기 샤프트(110)의 센터에 맞도록 상기 외부링들(120)의 외주면을 재연마함에 따라, 샤프트(110)에 끼워진 상기 외부링들(120)의 진원도를 상기 샤프트(110)의 진원도와 일치시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 S140단계시 상기 외부링들(120)의 각각에 대한 연마가 상기 샤프트(110)를 기준으로 모두 수행됨에 따라, 샤프트(110)에 조립되는 외부링들(120) 간의 가공오차를 줄임일 수 있으며, 최종 제조되는 나이프 롤(100)의 제품 특성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 억지 끼움 이후에 S140 단계를 수행하지 않는 경우, 사전에 개별 가공된 샤프트(110)와 외부링들(120) 간의 중심이 서로 맞지 않아 상호 간의 진원도가 상이하게 되고, 추후 나이프 롤(100)의 성능에 부정적인 영향을 미치게 된다. 그 예로서, 샤프트(110)의 축을 기준으로 하여 나이프 롤(100)을 강판에 밀링할 경우, 강판에 형성되는 홈들의 간격 및 깊이가 균일하지 못하게 되고 불규칙적으로 형성됨에 따라 강판의 철손 감소를 효과적으로 수행하지 못하게 된다.

한편, 상기 S140단계 이후에는, 상기 샤프트(110)의 축을 기준으로 상기 외부링(120)의 외주면에 복수 개의 홈들(122)을 가공하여 칼날들(121)을 형성한다(S150). 이러한 S150단계 또한, 상기 홈들(122)의 가공시 상기 샤프트(110)의 축을 기준으로 하여 가공함에 따라, 상기 홈들(122)의 깊이(칼날들(121)의 높이)가 상기 샤프트(110)의 진원도에 맞도록 형성 가능하다. 여기서, 상기 홈들(122)의 가공은 별도의 가공툴, 레이저툴 등이 이용될 수 있다. 도 1은 상기 S150단계시 형성된 홈들(122)의 깊이가 1.05mm, 칼날(121)의 단부 폭이 0.02mm인 경우를 예를 든 것이다.

상기 칼날들(121)을 형성(S150)한 이후에는, 상기 외부링들(120) 사이의 틈새가 없도록 상기 외부링들(120)을 서로 밀착되게 하고, 상기 샤프트(110)의 축을 기준으로 하여 상기 칼날들(121)의 단부를 연마한다(S160). 여기서, 상기 칼날들(121)의 단부 가공시 상기 샤프트(110)의 축을 기준으로 하여 가공하지 않을 경우, 상기 칼날들(121)의 단부가 상기 샤프트(110)의 진원도에 맞지 않게 가공되고, 그에 따라 칼날들(121)의 높이와 단부 폭이 서로 균일하지 못하게 되어, 상기 나이프 롤(100)의 성능을 저하시키는 요인이 된다.

이러한 상기 S160 단계는, 상기 칼날들(121)의 단부를 한번 더 다듬어 연마함에 따라, 원하는 규격의 칼날들(121)을 보다 정확도 있게 가공할 수 있게 된다. 도 1은 상기 S160 단계를 이용하여, 홈들(122)의 깊이가 기존의 1.05mm에서 1.00mm로 다듬어 지고, 칼날(121)의 단부 폭이 0.02mm에서 0.03mm로 넓어진 경우를 예로 한 것이다.

또한, 이러한 S160 단계는, 상기 외부링들(120)을 서로 밀착시켜 진행함에 따라, 상기 각각의 외부링들(120)에 대한 연마를 개별적으로 하지 않고 한번에 이어서 가공할 수 있는 이점이 있으며, 외부링들(120)이 서로 밀착된 형태의 최종 제품을 보다 신뢰성 있는 규격으로 제작할 수 있게 된다.

한편, 상기 외부링들(120)은 상기 샤프트(110) 상에 짝수 개로 구비된다. 또한, 상기 S150단계는, 상기 복수 개의 홈들(122)의 가공시, 상기 홈들(122)을 샤프트(110)의 축방향에 대해 일정 각도 기울어진 형태로 가공하여, 상기 칼날들(121)을 사선형으로 형성한다. 이때, 서로 인접한 외부링들(120)의 칼날들의 방향이 서로 반대방향을 갖도록 형성한다.

여기서, 상기 칼날들(121)을 일정 각도로 사선형으로 형성하는 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 강판의 철손 감소의 효과가 증대된다. 또한, 단일의 외부링(120)에 사선형으로 칼날들(121)을 형성하는 경우, 나이프 롤(100)의 밀링시 강판이 사행하게 되나, 상기와 같이 외부링들(120)을 단일이 아닌 짝수 개로 구비하여 그 칼날들의 사선 방향을 반대로 하는 경우, 상기 강판의 사행을 방지하면서 철손 감소의 효과를 모두 실현할 수 있다. 도 1의 경우는 외부링들(120)이 2개로 구비되어, 전체적으로 바라봤을 때 칼날(121)이 역 V자 형상을 갖게 된다. 상기 외부링들(120)이 4개로 구비된 경우는 역 W자 형상이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능한 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판용 나이프 롤의 제조 방법을 나타내는 정면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대하 부호의 간단한 설명 >

100: 나이프 롤 110: 샤프트

120: 외부링 121: 칼날

122: 홈

Claims (5)

1. (a) 샤프트의 외주면을 가공하는 단계;

   (b) 상기 샤프트의 외주면에 끼워지는 외부링들에 대한 내주면과 외주면을 가공하는 단계;

   (c) 상기 샤프트에 상기 외부링들을 억지 끼움하는 단계;

   (d) 상기 외부링들의 외주면을 연마하되 상기 샤프트의 축을 기준으로 연마하는 단계; 및

   (e) 상기 샤프트의 축을 기준으로 상기 외부링의 외주면에 복수 개의 홈들을 가공하여 칼날들을 형성하는 단계를 포함하는 강판용 나이프 롤 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 (d) 단계는,

   상기 외부링의 외주면을 상기 샤프트의 축을 기준으로 연마하여, 상기 외부링의 진원도를 상기 샤프트의 진원도와 일치시키는 강판용 나이프 롤 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) 단계는,

   상기 샤프트의 외주면을 선삭 가공하여 열처리한 다음 상기 외주면을 연마하여 가공하고,

   상기 (b) 단계는,

   상기 외부링들의 내주면과 외주면을 선삭 가공하여 열처리한 다음 상기 외부 링들의 내주면과 외주면을 연마 가공하는 강판용 나이프 롤 제조 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

   상기 샤프트의 외주면에 상기 외부링들의 내주면을 억지 끼움하되, 상기 끼워진 외부링들 사이의 틈새를 유지하며,

   (f) 상기 칼날들을 형성한 후, 상기 외부링들 사이의 틈새가 없도록 상기 외부링들을 서로 밀착되게 하고, 상기 샤프트의 축을 기준으로 상기 칼날들의 단부를 연마하는 단계를 더 포함하는 강판용 나이프 롤 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 외부링은 짝수 개이고,

   상기 (e) 단계에서,

   상기 복수 개의 홈들을 상기 샤프트의 축방향에 대해 일정 각도 기울어진 형태로 가공하여 상기 칼날들을 사선형으로 형성하되, 서로 인접한 외부링들의 칼날들의 방향이 서로 반대방향을 갖도록 형성하는 강판용 나이프 롤 제조 방법.

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