KR101126580B1 - 자동변속기용 조정나사의 제조방법 - Google Patents

자동변속기용 조정나사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단조가공에 의해 스플라인과 렌치홈이 형성되는 자동변속기용 조정나사의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사의 제조방법은, 연속된 환봉을 일정 크기로 절단하는 절단단계(S100)와, 상기 절단단계(S100)에 의해 절단된 소재(200)를 단조(鍛造,forging) 가공하는 단조가공단계(S110)와, 상기 단조가공단계(S110)에 의해 가공된 단조가공물(210)의 외면을 절삭가공에 의해 가공하여 외관을 형성하는 외형가공단계(S120)와, 담금질(Quenching)에 의해 강도를 강화시키는 열처리단계(S130)와, 샌드 블러스트 공법에 의해 표면을 가공하는 샌딩단계(S140)와, 외면에 나사산을 형성하는 전조단계(S150)와, 외면을 연마하는 연마단계(S160)와, 초음파세척(超音波洗滌,ultrasonic cleaning)에 의해 오염을 제거하는 세척단계(S170) 등으로 이루어진다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 작업능률이 향상되는 이점이 있다.

Description

자동변속기용 조정나사의 제조방법{Screw manufacturing method for auto transmission}
본 발명은 자동변속기용 조정나사에 관한 것으로서, 단조가공에 의해 스플라인과 렌치홈이 형성되는 자동변속기용 조정나사의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동변속기(自動變速機, automatic transmisson)는 기계적으로는 달리는 속도에 따라 기어가 자동으로 조작되는 변속기를 의미한다. 즉, 차량의 자동변속기는 자동차의 주행속도와 부하(負荷)에 맞추어 자동적으로 최적의 토크 변환을 얻을 수 있도록 클러치를 없앤 것을 의미한다.
이처럼 차량의 자동변속기는, 클러치와 기어 변속의 조작을 운전자 대신 기계가 운전 상황에 따라 자동적으로 한다.
그리고, 이러한 차량의 자동변속기는, 그 단수가 다양하게 이루어지는데, 근래에는 고급차에 6단변속기가 사용된다.
또한, 이와 같은 6단변속기에서는 제어압 조절을 위해 조정나사가 사용된다. 즉, 변속기의 일측에는 스플라인(spline) 부분이 외부로 노출되게 조정나사가 설치되며, 이러한 조정나사에 의해 초기 제어압이 조절된다.
이러한 조정나사는 6단변속기의 출현과 함께 필요한 것으로, 근래에 그 수요가 창출된 것이다. 따라서, 이와 같은 조정나사의 제조를 위한 방법이 구체화되어 있지 않으며, 일반적인 가공 방법에 의하면 선삭가공에 의하여야 한다.
그러나, 조정나사에는 스플라인(spline)과 렌치홈 등이 필요하며, 외관이 복잡하여 선삭가공으로 가공하는 경우에는 재료의 낭비가 심할 뿐 아니라, 작업시간이 과다하게 소요되고 가공이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단조(鍛造,forging) 작업에 의해 일단에 형성되는 스플라인(spline)과 렌치홈이 바로 성형되는 자동변속기용 조정나사의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사의 제조방법은, 연속된 환봉을 일정 크기로 절단하는 절단단계와, 상기 절단단계에 의해 절단된 소재를 단조(鍛造,forging) 가공하는 단조가공단계와, 상기 단조가공단계에 의해 가공된 단조가공물의 외면을 절삭가공에 의해 가공하여 외관을 형성하는 외형가공단계와, 상기 외형가공단계에 의해 외형이 성형된 중간가공물를 담금질(Quenching)에 의해 강도를 강화시키는 열처리단계와, 샌드 블러스트 공법에 의해 상기 중간가공물의 표면을 가공하는 샌딩단계와, 상기 중간가공물의 외면에 나사산을 형성하는 전조단계와, 상기 전조단계에 의해 나사산이 형성된 전조가공물의 외면을 연마하는 연마단계와, 초음파세척(超音波洗滌,ultrasonic cleaning)에 의해 상기 전조가공물 외면의 오염을 제거하는 세척단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단조가공단계는, 상기 절단단계에 의해 절단된 소재를 양측에서 가압하여 양단을 가공하는 양단압입과정과, 상기 양단압입과정에 의해 양단이 가압된 소재의 일단에 스플라인부를 형성하는 스플라인형성과정과, 상기 스플라인형성과정에 의해 스플라인(spline)이 형성된 소재의 일단 중심부에 렌치홈을 형성하는 렌치홈형성과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 양단압입과정은, 상기 소재의 일단을 압입 지지하는 제1다이와, 상기 소재의 다른 일단을 압입 가공하는 제1펀치어셈블리에 의해 제1가공물을 단조가공하는 과정이며; 상기 제1펀치어셈블리는, 상기 소재의 일단과 접하는 제1펀치와, 상기 제1펀치가 장착되는 제1케이스와, 상기 제1펀치를 일방향으로 미는 인출스프링과, 상기 소재의 끝단과 접하여 외관을 형성하는 제1형성부;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 스플라인형성과정은, 상기 양단압입과정을 거친 제1가공물의 일단을 지지하는 제2다이와, 상기 제1가공물의 다른 일단을 압입 가공하는 제2펀치어셈블리에 의해 제2가공물을 형성하는 과정이며; 상기 제2펀치어셈블리는, 스플라인홈이 내면에 형성되는 제2펀치홀이 구비되어 상기 제1가공물의 외면에 스플라인을 형성하는 제2형성부와, 상기 제2펀치홀에 일단이 노출되며 상기 제1가공물의 일단에 접하여 예비홈을 형성하는 제2펀치와, 상기 제2펀치의 외측을 감싸는 제2케이스와, 상기 제2형성부와 제2케이스 사이에 구비되는 완충부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 렌치홈형성과정은, 제3펀치어셈블리를 이용하여, 상기 스플라인형성과정을 거친 제2가공물의 일단에 렌치홈을 형성하여 상기 단조가공물을 완성하는 과정이며; 상기 제3펀치어셈블리는, 상기 제2가공물에 형성된 스플라인부를 안내하는 제3형성부와, 상기 제2가공물의 일단에 렌치홈을 형성하는 제3펀치와, 상기 제3펀치가 수용되는 제3케이스와, 상기 제3케이스 내측에서 상기 제3펀치의 일단을 지지하는 지지대와, 상기 지지대의 일측에 구비되어 상기 제3펀치의 외부 이탈을 방지하는 이탈방지부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사는, 단조(鍛造,forging) 작업에 의해 스플라인(spline)과 렌치홈을 순차적으로 형성하게 된다. 따라서, 작업이 편리하고 소요시간이 줄어들게 되므로 작업 능률이 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 일정 크기로 절단된 소재의 양단을 압입하는 방식에 의해 단조(鍛造,forging)가공이 이루어지므로, 절삭가공 등의 방식으로 조정나사를 가공하는 것에 비해 버려지는 재료가 줄어드는 이점이 있다. 즉, 재료비의 절감효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는, 소재에 단조(鍛造,forging)가공이 이루어지고 외형이 가공된 다음에는 열처리(Quenching)를 하게 된다. 따라서, 조정나사의 강도가 향상되는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는, 샌드 블러스트 공법에 의한 샌딩작업과 연마 및 초음파세척(超音波洗滌,ultrasonic cleaning)을 수행하게 된다. 따라서, 조정나사의 외면이 정밀해지고 외면의 오염이 완전하게 제거되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사의 제조방법의 일 실시예를 보인 블럭구성도.
도 2는 본 발명 실시예를 구성하는 각 단계에 따른 가공물의 외형을 보인 가공도.
도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 양단압입과정을 수행하기 위한 금형과 펀치의 주요 구성을 보인 정단면도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 스플라인형성과정을 수행하기 위한 금형과 펀치의 주요 구성을 보인 정단면도.
도 5는 도 4에 도시된 제2펀치어셈블리의 좌측면도.
도 6는 본 발명 실시예를 구성하는 렌치홈형성과정을 수행하기 위한 펀치의 주요 구성을 보인 정단면도.
이하 본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사의 제조방법의 일 실시예가 블럭도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명을 구성하는 각 단계에 따른 조정나사의 형상을 보인 가공도가 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 자동변속기용 조정나사의 제조방법은, 연속된 환봉을 일정 크기로 절단하는 절단단계(S100)와, 상기 절단단계(S100)에 의해 절단된 소재(200)를 단조(鍛造,forging) 가공하는 단조가공단계(S110)와, 상기 단조가공단계(S110)에 의해 가공된 단조가공물(210)의 외면을 절삭가공에 의해 가공하여 외관을 형성하는 외형가공단계(S120)와, 상기 외형가공단계(S120)에 의해 외형이 성형된 중간가공물(220)를 담금질(Quenching)에 의해 강도를 강화시키는 열처리단계(S130)와, 샌드 블러스트 공법에 의해 상기 중간가공물(220)의 표면을 가공하는 샌딩단계(S140)와, 상기 중간가공물(220)의 외면에 나사산을 형성하는 전조단계(S150)와, 상기 전조단계(S150)에 의해 나사산이 형성된 전조가공물(230)의 외면을 연마하는 연마단계(S160)와, 초음파세척(超音波洗滌,ultrasonic cleaning)에 의해 상기 전조가공물(230) 외면의 오염을 제거하는 세척단계(S170) 등으로 이루어진다.
상기 절단단계(S100)는, 소정 크기의 직경을 가지는 환봉을 일정 크기로 자동으로 절단하는 과정이다(도 2의 (a) 참조). 따라서, 이처럼 절단된 소정 길이의 소재(200)를 단조가공 등을 거쳐 최종적으로 조정나사를 만들게 되는 것이다.
상기 단조가공단계(S110)는, 단조(鍛造,forging)에 의해 소재(200)의 양단을 소정의 형상으로 가공하는 과정이다.
단조(鍛造,forging)는, 금속가공의 일종으로 금형공구(金型工具)를 이용해 소재 재료에 압축하중을 가하여, 소재의 높이 등을 축소시켜 압축과 직각방향으로 늘림으로써 소정의 형상치수로 성형(成形)하는 작업을 일컫는다.
그리고, 상기 단조가공단계(S110)는, 상기 절단단계(S100)에 의해 절단된 소재(200)를 양측에서 가압하여 양단을 가공하는 양단압입과정(S112)과, 상기 양단압입과정(S112)에 의해 양단이 가압된 소재(200)의 일단에 스플라인부(212)을 형성하는 스플라인형성과정(S114)과, 상기 스플라인형성과정(S114)에 의해 스플라인(spline)이 형성된 소재(200)의 일단 중심부에 렌치홈(214)을 형성하는 렌치홈형성과정(S116) 등으로 구성된다.
상기 양단압입과정(S112)이 수행되면, 상기 소재(200)는 도 2의 (b)와 같은 제1가공물(210')을 형성하게 된다. 그리고, 상기 스플라인형성과정(S114)이 수행되면, 상기 제1가공물(210')은 도 2의 (c)와 같은 제2가공물(210")이 된다. 연이어 상기 렌치홈형성과정(S116)이 수행되면, 상기 제2가공물(210")은 도 2의 (d)와 같은 형상을 가지는 단조가공물(210)이 된다.
상기 양단압입과정(S112)과 스플라인형성과정(S114) 그리고, 렌치홈형성과정(S116)의 상세내용은 아래에서 금형과 함께 설명한다.
상기 외형가공단계(S120)는, 상기 단조가공단계(S110)에 의해 단조가 수행된 단조가공물(210)의 외면을 가공하여 개략적인 외관을 형성하는 과정이며, 이러한 외형 가공은 선반과 같은 절삭기계에 의해 이루어진다.
상기 외형가공단계(S120)가 수행되면, 조정나사의 개략적인 외형이 완성되는데, 이때의 형상은 도 2의 (e)에 도시되어 있다. 도 2의 (e)에 도시된 가공물을 중간가공물(220)이라 칭하기로 한다.
상기 열처리단계(S130)는, 상기 외형가공단계(S120)에 의해 외형이 성형된 중간가공물(220)의 강도를 향상시키기 위한 과정이며, 이러한 열처리로는 담금질(Quenching)이 행해진다.
담금질은, 담금질 경화(quench hardening)를 일컫는 것으로, 고온에서 급속히 냉각하여 고온의 상태를 동결하는 조작 전반을 가리킨다. 즉, 금속재질로 이루어지는 상기 중간가공물(220)을 고온으로 가열한 다음 급히 냉각시킴으로써, 도중의 전이를 저지하여 고온에서의 안정상태 또는 중간상태를 상온에서 유지케 하는 조작이다.
이와 같은 담금질(Quenching)은 강의 열처리 일종이므로, 여기서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
상기 열처리단계(S130)가 완료되고 나면, 다음으로는 외부의 이물질을 제거하는 상기 샌딩단계(S140)가 진행된다.
상기 샌딩단계(S140)는, 샌드 블러스트(sand blast) 공법에 의해 상기 중간가공물(220)의 표면을 가공하는 과정으로, 이러한 과정에 의해 중간가공물(220) 외면의 이물질이 제거된다.
샌드 블러스트(sand blast) 공법은, 작은 모래알갱이와 같은 것들을 고압의 공기를 이용하여 제품의 표면에 분사하여 표면을 일정하게 하는 작업이다. 따라서, 상기 샌딩단계(S140)에 의해 상기 중간가공물(220)의 외면이 깨끗하게 되는 것이다.
다음으로는, 상기 중간가공물(220)의 외면에 나사산을 형성하는 전조단계(S150)가 수행된다. 상기 전조단계(S150)는 상세히 도시하지는 않았지만, 전조장치에 의해 상기 중간가공물(220)의 외면에 나사산을 형성하는 과정이다. 즉, 상기 중간가공물(220)의 우측 부분에 나사산이 형성된다. 이와 같은 상기 전조단계(S150)가 수행되고 나면, 도 2의 (f)와 같은 전조가공물(230)이 형성된다.
상기와 같은 전조가공물(230)은, 본 발명에 의해 제조되는 조정나사와 동일한 외관을 가지게 된다. 즉, 상기와 같은 전조단계(S150)가 완료되고 나면, 실질적인 가공은 완료되며, 이후에는 표면처리와 세척 등이 진행된다.
상기 연마단계(S160)는, 상기 전조단계(S150)에 의해 나사산이 형성된 전조가공물(230)의 외면을 연마(硏磨, polishing)하는 과정이다. 즉, 상기 연마단계(S160)에서는 상기 전조가공물(230)의 좌측 부분 외면이 연마된다.
상기와 같은 연마단계(S160)가 수행되고 나면, 다음으로는 상기 세척단계(S170)가 진행되며, 이러한 세척단계(S170)는 초음파세척(超音波洗滌,ultrasonic cleaning)에 의해 이루어진다. 이와 같은 초음파세척에 의해 상기 전조가공물(230) 외면의 오염이 최종적으로 제거된다.
초음파세척(超音波洗滌, ultrasonic cleaning)은, 물질을 강하게 흔드는 힘을 이용하여 세척하는 것이다. 즉, 용기에 물을 채우고 그 밑바닥에 초음파를 발생시키면 물은 심하게 진동하여 물보라가 떠오른다. 따라서, 이 물속에 더러운 물건을 넣어 두면 초음파의 작용에 의하여 세척되는 것이다.
도 3에는 상기 양단압입과정(S112)을 수행하기 위한 금형과 펀치의 주요 구성이 도시되어 있다.
상기 양단압입과정(S112)은 상기 제1가공물(210')을 단조가공에 의해 성형하는 과정이다. 그리고, 이러한 양단압입과정(S112)에는, 상기 소재(200)의 일단을 압입 지지하는 제1다이(300)와, 상기 소재(200)의 다른 일단을 압입 가공하는 제1펀치어셈블리(310)가 사용된다.
상기 제1다이(300)는, 상기 소재(200)를 이용하여 상기 제1가공물(210')을 형성하기 위한 금형으로, 내부에는 상기 소재(200)의 좌측단이 수용되는 홀(hole)이 형성된다. 즉, 상기 소재(200)의 좌측단이 처음 압입에 의해 끼워지는 제1몸통홀(302)과, 상기 제1몸통홀(302)의 좌측에 형성되는 제1끝단홀(304) 등으로 이루어진다. 따라서, 상기 소재(200)의 좌측단은 상기 제1몸통홀(302)과 제1끝단홀(304)의 내경에 대응되는 형상을 가져, 끝단의 외경이 중간부의 외경보다 더 작은 크기를 가지도록 형성된다.
한편, 상기 제1다이(300)의 제1몸통홀(302) 우측단에는 입구면(306)이 형성된다. 상기 입구면(306)은, 상기 제1몸통홀(302) 우측단에 소정의 경사를 가지도록 모따기 형상으로 이루어지며, 이러한 입구면(306)은 상기 소재(200)가 상기 제1몸통홀(302)에 용이하게 끼워지도록 안내하는 역할을 함과 동시에, 상기 소재(200)의 좌측단이 임시로 걸어지게 하는 역할도 한다.
구체적으로 살펴보면, 상기 절단단계(S100)에 의해 소정 크기로 절단된 소재(200)가 상기 제1다이(300)에 장착된 다음 압입되는데, 우선 상기 소재(200)의 좌측단이 상기 제1다이(300)의 우측단에 임시로 끼워져 고정되도록 하기 위해 상기 입구면(306)이 형성되어 있는 것이다. 즉, 상기 절단단계(S100)에서 소재를 절단한 칼날이나 핑거(도시되지 않음)가 상기 소재(200)를 집은 상태에서 상기 제1다이(300)에 가져가게 되는데, 이때 상기 소재(200)의 좌측단이 상기 제1다이(300)의 우측단 입구면(306)에 임시로 조금 끼워지도록 하여 장착시킨다. 그런 다음, 우측으로부터 상기 제1펀치어셈블리(310)가 접근하게 되면, 소재(200)에 압입이 이루어져 단조가 진행되는 것이다.
상기 제1펀치어셈블리(310)는, 상기 소재(200)의 일단과 접하는 제1펀치(312)와, 상기 제1펀치(312)가 장착되는 제1케이스(314)와, 상기 제1펀치(312)를 좌측방향으로 미는 인출스프링(316)과, 상기 소재(200)의 끝단과 접하여 외관을 형성하는 제1형성부(318) 등으로 구성된다.
상기 제1펀치(312)는, 상기 소재(200)의 우측단에 선택적으로 접하는 것으로, 도시된 바와 같이, '┫'형상으로 이루어진다.
보다 구체적으로 살펴보면, 외관을 형성하는 상기 제1케이스(314)의 내부에는 좌우로 홀(hole)이 형성되며, 이러한 홀(hole)은 좌측의 제1펀치홀(320)과 우측의 지지홀(322)로 이루어진다. 상기 지지홀(322)은 제1펀치홀(320)보다 더 큰 내경을 가지도록 형성된다.
상기 제1펀치(312)는 상기 제1펀치홀(320)과 지지홀(322)에 걸쳐 설치된다. 즉, 상기 제1펀치(312)는, 좌측단은 상기 제1케이스(314)의 좌측으로 일정 부분 돌출되도록 설치됨이 바람직하며, 우측단은 상기 지지홀(322)에 수용된다.
상기 지지홀(322)에는 받침대(324)가 더 구비된다. 상기 받침대(324)는, 상기 제1펀치(312)의 우측에서 제1펀치(312)를 지지하는 역할을 하는 것으로, 여기에는 상기 인출스프링(316)이 더 구비된다.
즉, 상기 받침대(324)는, 도시된 바와 같이, '┣'형상으로 이루어지며, 이러한 받침대(324)를 상기 인출스프링(316)이 감싸도록 설치된다. 따라서, 상기 인출스프링(316)에 의해 상기 받침대(324)가 좌측으로 밀려나게 되고, 결국 상기 제1펀치(312)도 상기 인출스프링(316)의 미는 힘에 의해 좌측으로 밀리게 되는 것이다.
한편, 상기 제1케이스(314)의 좌측단에는 제1형성부(318)가 구비된다. 상기 제1형성부(318)는, 상기 소재(200)의 끝단과 직접 접하여 실질적으로 단조가공이 이루어지도록 하는 부분으로 상기 제1케이스(314)의 재질보다 더 강한 재질로 이루어진다. 즉, 상기 제1형성부(318)는, 초경합금(超硬合金, hard metal)과 같이 경도가 아주 높은 재질로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 제1펀치홀(320)은, 상기 제1다이(300)에 형성된 제1몸통홀(302) 및 제1끝단홀(304)과 대칭되는 형상을 가지도록 구성된다. 따라서, 상대적으로 큰 내경을 가지는 좌측의 펀치몸통홀(320')과, 상대적으로 작은 내경을 가지는 우측의 펀치끝단홀(320")로 이루어진다.
상기 펀치몸통홀(320')과 펀치끝단홀(320") 사이에는 소정 크기의 돌출턱(322)이 더 형성된다. 즉, 상기 펀치몸통홀(320')과 펀치끝단홀(320")의 경계면을 따라 링(ring) 형상의 돌출턱(322)이 내측으로 돌출되게 형성된다.
따라서, 이러한 돌출턱(322)이 실질적으로 상기 소재(200)의 우측단 외경 크기를 결정하게 되며, 소재(200)의 우측단이 다시 좌측으로 용이하게 인출되도록 하는 역할도 한다. 즉, 상기 소재(200)의 우측단이 상기 제1펀치홀(320)에 압입되어 들어온 경우, 실질적으로는 상기 돌출턱(322)과 접하게 되므로, 상기 펀치끝단홀(320") 내면 전체와 접하는 경우에 비해 마찰이 줄어들게 되므로, 단조작업이 끝단 다음 좌측으로 인출하기가 보다 쉬워지게 된다.
한편, 자세히 도시되지는 않았지만, 상기 제1다이(300)의 제1몸통홀(302)과 제1끝단홀(304) 경계에도 상기와 같은 돌출턱(322)이 형성됨이 바람직하다.
상기와 같은 구성에 의해 양단압입과정(S112)이 수행되면, 먼저 상기 제1펀치어셈블리(310)가 좌측으로 이동하게 된다. 이렇게 되면, 상기 소재(200)의 우측단이 상기 제1펀치(312)의 좌측단에 접하게 되므로, 상기 제1펀치(312)는 우측으로 밀려난다. 즉, 상기 제1펀치(312)는 상기 인출스프링(316)의 압축력에 의해 좌측으로 돌출된 상태이므로, 상기 인출스프링(316)의 압축력을 능가하는 외력이 작용하면, 상기 제1펀치(312)는 우측으로 이동하게 되는 것이다.
이와 같은 과정이 계속되면, 상기 제1다이(300)와 제1형성부(318)에 의해 상기 소재(200)의 좌우 양단은 가압되어 상기 제1가공물(210')과 같은 상태가 된다. 그런 다음에는 상기 제1펀치어셈블리(310)가 다시 우측으로 원상으로 복귀하여 제1다이(300)로부터 멀어지게 된다.
이렇게 되면, 우측으로 밀려나 상기 제1케이스(314) 내측으로 후퇴하였던 상기 제1펀치(312)가 상기 인출스프링(316)의 압축력에 의해 다시 좌측으로 밀려나게 되고, 이에 따라 상가 제1펀치홀(320)에 끼워져 압입된 제1가공물(210')은 좌측으로 인출된다.
도 4에는 상기 스플라인형성과정(S114)을 수행하기 위한 금형과 펀치의 주요 구성이 도시되어 있고, 도 5에는 도 4에 도시된 제2펀치어셈블리의 좌측면도가 도시되어 있다.
상기 스플라인형성과정(S114)은, 상기 양단압입과정(S112)에서 형성된 제1가공물(210')을 더 가공하여 제2가공물(210")을 만드는 과정이다. 그리고, 이러한 양단압입과정(S112)에는, 상기 제1가공물(210')의 좌측단을 지지하는 제2다이(400)와, 상기 제1가공물(210')의 우측단을 압입 가공하는 제2펀치어셈블리(410)가 사용된다.
상기 제2다이(400)는, 상기 제1가공물(210')를 이용하여 상기 제2가공물(210")을 형성하기 위한 금형으로, 내부에는 상기 제1가공물(210')의 좌측단이 수용되는 홀(hole)이 형성된다. 즉, 상대적으로 더 큰 내경을 가지는 제2몸통홀(402)과, 상기 제2몸통홀(402)보다 작은 내경을 가지는 제2끝단홀(404)이 각각 구비되어, 상기 제1가공물(210')의 좌측을 지지하게 된다.
상기 제2펀치어셈블리(410)는, 스플라인홈(412)이 내면에 형성되는 제2펀치홀(414)이 구비되어 상기 제1가공물(210')의 외면에 스플라인(spline)을 형성하는 제2형성부(416)와, 상기 제2펀치홀(414)에 일단이 노출되며 상기 제1가공물(210')의 일단에 접하여 예비홈(도 6의 216)을 형성하는 제2펀치(420)와, 상기 제2펀치(420)의 외측을 감싸는 제2케이스(430)와, 상기 제2형성부(416)와 제2케이스(430) 사이에 구비되는 완충부재(440) 등으로 이루어진다.
상기 제2케이스(430) 내부에는 원형의 제2펀치홀(414) 및 수용홀(450)이 각각 형성된다. 상기 제2펀치홀(414)은, 상기 제2케이스(430)의 좌측단에 형성되며, 좌측이 개구되도록 형성된다. 그리고, 상기 수용홀(450)은 상기 제2펀치홀(414)의 우측에 형성된다.
상기 제2펀치(420)는, 상기 수용홀(450)과 제2펀치홀(414)에 걸쳐 설치된다. 즉, 상기 제2펀치(420)는, 상대적으로 큰 외경을 가지는 원기둥 형상의 몸통부(422)와, 상기 몸통부(422)보다 작은 외경을 가지는 압입부(424) 등으로 이루어진다.
그리고, 상기 몸통부(422)는 상기 수용홀(450) 내부에 수용되고, 상기 압입부(424)는 상기 수용홀(450)과 제2펀치홀(414)을 가로지르도록 설치된다. 따라서, 상기 압입부(424)의 좌측단은 상기 제2펀치홀(414) 내부로 일부가 노출된다.
상기 압입부(424)의 좌측단은 모서리가 모따기되어 있거나, 적어도 라운드지게 또는 유선형으로 형성된다. 따라서, 이러한 압입부(424)는, 상기 제1가공물(210')의 우측면 중앙부에 소정 깊이의 예비홈(도 6의 216)을 형성하게 되고, 이러한 예비홈(도 6의 216)은 아래에서 설명할 제3펀치(520)의 압입을 가이드하게 된다.
상기 제2형성부(416)는, 상기 제1가공물(210')의 우측단과 직접 접하여 제2가공물(210")의 우측단 형상을 성형하는 부분으로, 이러한 제2형성부(416)의 내측에는 상기 제2펀치홀(414)이 형성된다.
상기 제2형성부(416)는, 제1형성부(318)와 같이 초경합금(超硬合金, hard metal) 재질로 이루어진다. 그리고, 이러한 제2형성부(416)의 내면(제2펀치홀)에는 스플라인홈(412)이 형성된다. 즉, 상기 제2펀치홀(414)에는 스플라인(spline) 형성을 위한 스플라인홈(412)이 구비된다.
상기 제2형성부(416) 외측에는 도시된 바와 같이, 상기 완충부재(440)가 구비된다. 상기 완충부재(440)는, 상기 제2형성부(416)보다는 강도가 약한 재질로 이루어지며, 상기 제2케이스(430) 재질보다는 강도가 강한 재질로 이루어진다. 따라서, 상기 완충부재(440)는, 상기 제2케이스(430)에 열간압입에 의해 끼워져 강도가 강한 제2형성부(416)와 강도가 약한 제2케이스(430) 사이에서 완충역할을 하게 된다.
따라서, 상기와 같은 상태에서 상기 제1가공물(210')의 좌측단이 상기 제2다이(400)에 끼워지고, 우측으로부터 상기 제2펀치어셈블리(410)가 접근하게 되면, 상기 제1가공물(210')의 우측단에는 상기 스플라인홈(412)에 의해 스플라인부(212)가 형성된다.
그리고, 상기 제1가공물(210')의 우측면 중앙은, 상기 제1펀치(312)의 압입부(424) 좌측단에 의해 압입되어, 소정 깊이의 예비홈(도 6의 216)이 형성된다.
도 6에는 상기 렌치홈형성과정(S116)을 수행하기 위한 펀치의 주요 구성이 도시되어 있다.
상기 렌치홈형성과정(S116)은, 상기 스플라인형성과정(S114)에서 형성된 제2가공물(210")을 더 가공하여 단조가공물(210)을 만드는 과정이다. 즉, 상기 렌치홈형성과정(S116)은, 상기 스플라인형성과정(S114)을 거친 제2가공물(210")의 우측단 내측에 렌치홈(214)을 형성하는 과정이다.
그리고, 이러한 렌치홈형성과정(S116)에는, 좌측단을 지지하는 금형다이(도시되지 않음)와, 상기 제2가공물(210")의 우측단을 압입 가공하는 제3펀치어셈블리(500)가 사용된다.
상기 제3펀치어셈블리(500)는, 상기 제2가공물(210")에 형성된 스플라인부(212)를 안내하는 제3형성부(510)와, 상기 제2가공물(210")의 일단에 렌치홈(214)을 형성하는 제3펀치(520)와, 상기 제3펀치(520)가 수용되는 제3케이스(530)와, 상기 제3케이스(530) 내측에서 상기 제3펀치(520)의 일단을 지지하는 지지대(540)와, 상기 지지대(540)의 일측에 구비되어 상기 제3펀치(520)의 외부 이탈을 방지하는 이탈방지부재(550) 등으로 구성된다.
상기 제3케이스(530)는, 상기 제3펀치(520)와 지지대(540)의 외측을 감싸고 있으며, 이러한 제3케이스(530)의 좌측단 중앙부에 상기 제3형성부(510)가 구비된다. 상기 제3형성부(510)는, 상기 제1형성부(318) 및 제2형성부(416)와 같이 초경합금(超硬合金, hard metal) 재질로 이루어진다.
상기 제3케이스(530)의 내부에는 펀치지지홀(560)이 좌우로 관통되게 형성된다. 그리고, 이러한 펀치지지홀(560)의 내면은 단차지게 형성된 단차턱(562)이 더 구비된다. 따라서, 상기 펀치지지홀(560)의 좌측은 우측부분에 비해 내경의 크기가 작게 형성된다.
상기 단차턱(562)은 상기 지지대(540)가 좌측으로 이탈되지 않도록 하는 기능을 한다.
상기 지지대(540)는 상기 제3케이스(530)의 단차지지홀(560) 우측부분에 위치하게 되며, 이러한 지지대(540)의 좌측에는 상기 제3펀치(520)가 위치된다. 그리고, 상기 제3펀치(520)의 외측에는 상기 이탈방지부재(550)가 구비되어, 상기 제3펀치(520)의 좌측 이탈을 방지하게 된다. 즉, 상기 이탈방지부재(550)는, 도시된 바와 같이, 'ㄷ'자 형상의 단면을 가지도록 형성되어, 상기 제3펀치(520)의 전후상하와 좌측을 감싸게 된다.
상기 이탈방지부재(550)는, 상기 제3형성부(510)에 의해 좌측 이탈이 방지된다. 즉, 상기 제3형성부(510)의 내면에는 스플라인홈(512)이 형성되는데, 이러한 스플라인홈(512)의 내경 크기는 상기 펀치지지홀(560)의 내경크기보다 작은 크기로 형성됨은 물론, 상기 이탈방지부재(550)의 외경 크기보다 작은 크기로 형성된다. 따라서, 상기 이탈방지부재(550)가 상기 제3형성부(510)에 걸려 좌측으로 이탈되지 못하는 것이다.
한편, 상기 제3펀치(520)는, 도시된 바와 같이 단차지게 형성되어 우측단이 좌측에 비해 외경이 더 크게 형성된다. 따라서, 상기 제3펀치(520)의 우측단이 상기 이탈방지부재(550)에 걸리게 되어, 좌측으로의 이탈이 방지된다.
상기 제3케이스(530)의 외측에는 지지케이스(570)가 더 구비된다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 제3케이스(530)의 외측은 지지케이스(570)가 감싸게 되고, 이러한 지지케이스(570)의 내부에는 소정 크기의 케이스홀(572)이 형성된다.
상기 케이스홀(572)은, 좌측이 개구된 형상으로 이루어져, 상기 제3케이스(530)가 좌측으로부터 삽입되어 장착된다.
상기 케이스홀(572)에는 상기 지지대(540)를 지지하는 지지단(574)이 더 구비되고, 상기 지지단(574)의 외측으로는 지지스프링(576)이 더 구비된다. 상기 지지스프링(576)은 압축스프링으로 이루어져, 상기 제3케이스(530)를 좌측으로 미는 역할을 하게 된다.
상기 제3케이스(530)의 외면에는 내측으로 함몰된 소정 크기의 볼트홈(580)이 더 형성된다. 상기 볼트홈(580)에는 상기 지지케이스(570)에 장착되는 고정볼트(582)의 끝단이 수용된다. 즉, 상기 고정볼트(582)는, 도시된 바와 같이, 끝단부가 상기 볼트홈(580)에 수용되도록 설치된다. 따라서, 상기 고정볼트(582)로 인하여 상기 제3케이스(530)가 좌측으로 이탈되지 않고 고정된다.
그리고, 상기 볼트홈(580)의 좌우 길이는, 상기 고정볼트(582)의 상단 외경 크기보다 더 크게 형성된다. 따라서, 상기 고정볼트(582)가 체결된 상태에서도 상기 제3케이스(530)가 좌우로 일정 부분 유동이 가능하게 된다. 즉, 상기 볼트홈(580) 내부에서 상기 고정볼트(582) 외측에는 여유공간이 있으므로, 상기 제3케이스(530)의 좌측으로부터 외력이 작용하거나, 상기 지지스프링(576)에 의해 상기 제3케이스(530)가 좌측으로 밀리는 경우에는 상기 제3케이스(530)가 좌우로 일정 부분 유동할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 제3펀치어셈블리(500)가 상기 제2가공물(210")을 좌측으로 압입하게 되면, 상기 제2가공물(210")의 스플라인부(212)는 상기 제3형성부(510)의 스플라인홈(512)에 결합하게 되고, 연이어 상기 제3펀치(520)가 상기 제2가공물(210")의 우측면에 닿게 된다.
계속적으로 상기 제3펀치어셈블리(500)가 좌측으로 이동하게 되면, 상기 제3펀치(520)가 제2가공물(210")의 내부를 파고들게 되므로, 상기 제2가공물(210")의 내부에는 상기 제3펀치(520)에 의해 소정 크기의 렌치홈(214)이 성형되는 것이다.
이와 같은 과정이 완료되면, 상기 단조가공물(210)이 제조된다.
그리고, 이러한 단조가공물(210)은 상기에서 설명한 외형가공단계(S120)와, 열처리단계(S130)와, 샌딩단계(S140)와, 전조단계(S150)와, 연마단계(S160)와, 세척단계(S170)를 차례로 거쳐 최종적으로 조정나사가 완성된다. 그리고, 실질적인 가공은 상기 전조단계(S150)에서 완료되므로, 본 발명에 의해 최종적으로 제조되는 조정나사의 외형은, 상기 전조가공물(230)의 외형과 시각적으로 동일한 외형을 가지게 된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
S100. 절단단계 S110. 단조가공단계
S112. 양단압입과정 S114. 스플라인형성과정
S116. 렌치홈형성과정 S120. 외형가공단계
S130. 열처리단계 S140. 샌딩단계
S150. 전조단계 S160. 연마단계
S170. 세척단계 200. 소재
210. 단조가공물 220. 중간가공물
230. 전조가공물 300. 제1다이
310. 제1펀치어셈블리 400. 제2다이
410. 제2펀치어셈블리 500. 제3펀치어셈블리
520. 제3펀치

Claims (5)

  1. 연속된 환봉을 일정 크기로 절단하는 절단단계(S100)와,
    상기 절단단계(S100)에 의해 절단된 소재(200)를 단조(鍛造,forging) 가공하는 단조가공단계(S110)와,
    상기 단조가공단계(S110)에 의해 가공된 단조가공물(210)의 외면을 절삭가공에 의해 가공하여 외관을 형성하는 외형가공단계(S120)와,
    상기 외형가공단계(S120)에 의해 외형이 성형된 중간가공물(220)를 담금질(Quenching)에 의해 강도를 강화시키는 열처리단계(S130)와,
    샌드 블러스트 공법에 의해 상기 중간가공물(220)의 표면을 가공하는 샌딩단계(S140)와,
    상기 중간가공물(220)의 외면에 나사산을 형성하는 전조단계(S150)와,
    상기 전조단계(S150)에 의해 나사산이 형성된 전조가공물(230)의 외면을 연마하는 연마단계(S160)와,
    초음파세척(超音波洗滌,ultrasonic cleaning)에 의해 상기 전조가공물(230) 외면의 오염을 제거하는 세척단계(S170)를 포함하며;
    상기 단조가공단계(S110)는,
    상기 절단단계(S100)에 의해 절단된 소재(200)를 양측에서 가압하여 양단을 가공하는 양단압입과정(S112)과, 상기 양단압입과정(S112)에 의해 양단이 가압된 소재(200)의 일단에 스플라인부(212)를 형성하는 스플라인형성과정(S114)과, 상기 스플라인형성과정(S114)에 의해 스플라인(spline)이 형성된 소재(200)의 일단 중심부에 렌치홈(214)을 형성하는 렌치홈형성과정(S116)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 조정나사의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 양단압입과정(S112)은,
    상기 소재(200)의 일단을 압입 지지하는 제1다이(300)와, 상기 소재(200)의 다른 일단을 압입 가공하는 제1펀치어셈블리(310)에 의해 제1가공물(210')을 단조가공하는 과정이며;
    상기 제1펀치어셈블리(310)는,
    상기 소재(200)의 일단과 접하는 제1펀치(312)와, 상기 제1펀치(312)가 장착되는 제1케이스(314)와, 상기 제1펀치(312)를 일방향으로 미는 인출스프링(316)과, 상기 소재(200)의 끝단과 접하여 외관을 형성하는 제1형성부(318);를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 조정나사의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 스플라인형성과정(S114)은,
    상기 양단압입과정(S112)을 거친 제1가공물(210')의 일단을 지지하는 제2다이(400)와, 상기 제1가공물(210')의 다른 일단을 압입 가공하는 제2펀치어셈블리(410)에 의해 제2가공물(210")을 형성하는 과정이며;
    상기 제2펀치어셈블리(410)는,
    스플라인홈(412)이 내면에 형성되는 제2펀치홀(414)이 구비되어 상기 제1가공물(210')의 외면에 스플라인(spline)을 형성하는 제2형성부(416)와, 상기 제2펀치홀(414)에 일단이 노출되며 상기 제1가공물(210')의 일단에 접하여 예비홈(도 6의 216)을 형성하는 제2펀치(420)와, 상기 제2펀치(420)의 외측을 감싸는 제2케이스(430)와, 상기 제2형성부(416)와 제2케이스(430) 사이에 구비되는 완충부재(440);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 조정나사의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 렌치홈형성과정(S116)은,
    제3펀치어셈블리(500)를 이용하여, 상기 스플라인형성과정(S114)을 거친 제2가공물(210")의 일단에 렌치홈(214)을 형성하여 상기 단조가공물(210)을 완성하는 과정이며;
    상기 제3펀치어셈블리(500)는,
    상기 제2가공물(210")에 형성된 스플라인부(212)를 안내하는 제3형성부(510)와, 상기 제2가공물(210")의 일단에 렌치홈(214)을 형성하는 제3펀치(520)와, 상기 제3펀치(520)가 수용되는 제3케이스(530)와, 상기 제3케이스(530) 내측에서 상기 제3펀치(520)의 일단을 지지하는 지지대(540)와, 상기 지지대(540)의 일측에 구비되어 상기 제3펀치(520)의 외부 이탈을 방지하는 이탈방지부재(550);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 조정나사의 제조방법.
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