KR101245707B1 - 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법 - Google Patents

Abstract

하이드로포밍 제품(200)에 형성되는 모든 홀에 슬러그(S)가 부착되지 않도록 하면서도 홀의 위치 정밀도가 만족될 수 있도록 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법이 소개된다. 이러한 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법은 하이드로포밍 제품(200)에 홀을 형성하는 가공 방법에 있어서, 하이드로 피어싱 공법을 이용하여 금형에 위치된 튜브(100)에 가공되어야할 최종 치수(D)보다 더 작은 치수(d)를 갖는 예비 홀을 슬러그(S)가 부착된 상태로 가공하는 단계(S10)와, 상기 예비 홀을 기준 홀로 하여 레이저 커팅 공법을 이용하여 다른 홀을 가공하는 단계(S20)와, 상기 가공된 다른 홀 중 어느 하나를 기준 홀로 하여 레이저 커팅 공법을 이용하여 상기 예비 홀에 부착된 슬러그(S)가 제거될 수 있도록 예비 홀을 최종 치수(D)로 재가공하는 단계(S30)를 포함하는 구성을 갖는다.

Description

하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법{METHOD FOR FORMING SLUGLESS HOLE OF HYDROFORMING PRODUCTS}

본 발명은 하이드로포밍 제품에 슬러그가 부착되지 않은 홀을 가공하면서도 홀의 위치 정밀도를 만족시킬 수 있는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로포밍(Hydroforming) 공법이란, 강판을 튜브 형태로 만든 뒤, 이를 하이드로포밍 금형에 집어넣고, 튜브 내부에 높은 압력의 물을 주입하여 원하는 형상의 제품을 제조하는 공법이다.

이러한 하이드로포밍 공법은 제품의 형태가 복잡하더라도 액압이 고르게 작용하기 때문에 두께와 강도가 균일한 자동차 부품을 생산할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 하이드로포밍 공법에 의해 제조된 하이드로포밍 제품은 주로 자동차용 구조재로 활용되고 있다.

한편, 하이드로포밍 제품은 하이드로포밍 공법을 적용한 공정을 통해 제조된 뒤, 곧바로 요구되는 외형이나 특정 조건들이 충족될 수 있도록 컷팅(Cutting), 스탬핑(Stamping), 밀링(Milling) 등의 부가적인 가공 공정을 거쳐 완성된다.

한편, 통상적으로 하이드로포밍 제품에는 타 부품과의 결합을 위한 홀이 형성되는데, 이러한 홀을 가공하는 공법으로는 하이드로포밍 공정 중 피어싱 펀치(Piercing Punch)를 이용하여 홀을 가공하는 하이드로 피어싱 공법과, 하이드로포밍 공정이 완료된 뒤 레이저를 이용하여 홀을 가공하는 레이저 커팅 공법이 있다.

하이드로 피어싱 공법을 이용하여 홀을 가공할 경우에는 도 1에 도시된 것처럼 슬러그(S)가 튜브(100)의 내측에 부착되도록 피어싱 펀치(P)의 타격 방법을 조절하여 가공하여야 하며, 만일 도 2에 도시된 것처럼 슬러그(S)가 튜브(100)로부터 완전히 분리되도록 가공할 경우에는 슬러그(S)가 금형 내부로 유입되어 금형을 파손시키게 된다.

반면에 레이저 커팅 공법을 이용하여 홀을 가공할 경우에는 상기 하이드로 피어싱 공법에 의해 하나의 기준 홀이 선행적으로 가공되어야 하며, 이러한 기준 홀은 레이저 컷팅 공법을 이용하여 가공되는 나머지 홀들이 형성되어야할 위치에 대한 기준이 되기에 기준 홀을 미리 가공하지 않을 경우 레이저 커팅 공법에 의해 가공되는 홀들의 위치가 전체적으로 부정확하게 되는 문제가 발생한다.

한편, 고객사의 요구에 따라 도 3에 도시된 바와 같은 슬러그(S)가 부착되지 않은 육각형 홀(210)이 형성된 하이드로포밍 제품(200)을 제조하여야 했는데, 상술한 종래의 홀 가공 공법에 의해서는 슬러그(S)가 부착되지 않은 육각형 홀을 형성할 수 없었다. 왜냐하면, 금형 파손 문제로 인하여 하이드로 피어싱 공법 적용시 슬러그(S)가 부착되지 않도록 가공할 수는 없었고, 레이저 커팅 공법을 적용하여 슬러그(S)가 부착되지 않는 홀을 가공하더라도 기준 홀 하나 만큼은 슬러그(S)가 부착된 상태로 가공되어야 했기에 고객사의 요구조건을 충족시킬 수 없었다. 나아가, 기준 홀의 가공 없이 레이저 커팅 공법에 의해서만 슬러그(S)가 부착되지 않은 홀을 가공할 수는 있으나, 이 경우 앞서 설명한 것처럼 홀들의 위치가 전체적으로 부정확하게 되는 문제가 발생한다.

따라서, 하이드로포밍 제품에 슬러그가 부착되지 않은 홀만 존재하도록 하면서도, 홀에 요구되는 위치 정밀도를 충족시킬 수 있는 새로운 홀 가공 방법의 개발이 요구되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가공되어야할 최종 치수보다 더 작은 치수를 갖는 예비 홀을 기준 홀로 적용하여 다른 홀을 가공하고, 예비 홀을 기준으로 가공된 다른 홀을 새로운 기준 홀로 적용하여 가공을 마무리함으로써, 하이드로포밍 제품에 형성되는 모든 홀에 슬러그가 부착되지 않도록 하면서도 홀의 위치 정밀도가 만족될 수 있도록 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법은, 하이드로포밍 제품에 홀을 형성하는 가공 방법에 있어서, 하이드로 피어싱 공법을 이용하여 금형에 위치된 튜브에 가공되어야할 최종 치수보다 더 작은 치수를 갖는 예비 홀을 슬러그가 부착된 상태로 가공하는 단계와, 상기 예비 홀을 기준 홀로 하여 레이저 커팅 공법을 이용하여 다른 홀을 가공하는 단계와, 상기 가공된 다른 홀 중 어느 하나를 기준 홀로 하여 레이저 커팅 공법을 이용하여 상기 예비 홀에 부착된 슬러그가 제거될 수 있도록 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 예비 홀을 기준 홀로 하여 다른 홀을 가공하는 단계에서, 상기 예비 홀이 형성된 튜브의 일면은 상기 예비 홀과 레이저 지그에 형성된 고정 돌기의 결합을 위해 레이저 지그에 접촉되도록 위치되고, 다른 홀이 형성될 튜브의 타면은 레이저 빔을 향하도록 위치되는 것이 바람직하다.

상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계에서, 상기 다른 홀이 형성된 튜브의 타면은 기준 홀이 되는 상기 다른 홀 중 어느 하나와 레이저 지그에 형성된 고정 돌기의 결합을 위해 레이저 지그에 접촉되도록 위치되고, 재가공될 예비 홀이 형성된 튜브의 일면은 레이저 빔을 향하도록 위치되는 것이 바람직하다.

상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계에서 예비 홀이 형성된 튜브의 일면에 또 다른 홀이 가공되어야 할 경우 이 또 다른 홀도 더불어 가공하는 것이 바람직하다.

상기 예비 홀을 슬러그가 부착된 상태로 가공하는 단계와, 다른 홀을 가공하는 단계와, 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계에서 상기 예비 홀, 다른 홀 및 재가공될 예비 홀을 다각형 형상으로 가공하는 것이 바람직하다.

상기 예비 홀은 그 치수가 적어도 6mm 보다는 크도록 가공되고, 가공되어야할 최종 치수보다 적어도 3mm는 작도록 가공되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법에 따르면, 가공되어야할 최종 치수보다 더 작은 치수를 갖는 예비 홀을 기준 홀로 적용하여 다른 홀을 가공하고, 예비 홀을 기준으로 가공된 다른 홀을 새로운 기준 홀로 적용하여 가공을 마무리함으로써, 하이드로포밍 제품에 형성되는 모든 홀에 슬러그가 부착되지 않으면서도 홀의 위치 정밀도가 만족될 수 있게 된다.

도 1은 하이드로 피어싱 공법에 의해 슬러그가 튜브의 내측에 부착되도록 홀을 가공하는 모습을 나타낸 도면.
도 2는 하이드로 피어싱 공법에 의해 슬러그가 튜브로부터 떨어지도록 홀을 가공하는 모습을 나타낸 도면.
도 3은 슬러그리스 홀이 형성된 하이드로포밍 제품의 일례를 나타내 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법의 흐름을 나타낸 도면.
도 5는 예비 홀을 가공하는 단계를 나타낸 도면.
도 6은 예비 홀을 기준 홀로 하여 다른 홀을 가공하는 단계를 나타낸 도면.
도 7은 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계를 나타낸 도면.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 7을 참조하되, 앞서 설명된 도 3을 부분적으로 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법은 하이드로포밍 제품(200)에 홀을 형성하는 가공 방법에 있어서, 예비 홀을 가공하는 단계(S10)와, 예비 홀을 기준 홀로 하여 다른 홀을 가공하는 단계(S20)와, 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계(S30)를 포함한다.

상기 예비 홀을 가공하는 단계(S10)는 도 5에 도시된 것처럼 하이드로 피어싱 공법을 이용하여 금형에 위치된 튜브(100)에 가공되어야할 최종 치수(D)보다 더 작은 치수(d)를 갖는 예비 홀을 슬러그(S)가 부착된 상태로 가공하는 단계이며, 이때, 상기 예비 홀은 그 치수(d)가 적어도 6mm 보다는 크도록 가공되고, 가공되어야할 최종 치수(D)보다는 적어도 3mm는 작도록 가공되는 것이 바람직하다.

상기 예비 홀의 치수(d)가 6mm 보다 작도록 가공할 경우 가공 중 압력이 과도하게 집중되어 피어싱 펀치(P)가 절손되는 문제가 발생하고, 반대로 상기 예비 홀의 치수(d)가 가공되어야할 최종 치수(D)와 3mm이내의 차이가 나도록 가공할 경우 홀의 주위가 함몰되어 버(Burr)가 발생한다.

상기 예비 홀을 기준 홀로 하여 다른 홀을 가공하는 단계(S20)는 도 6에 도시된 것처럼 레이저 커팅 공법을 이용하여 예비 홀 이외의 홀을 가공하는 단계이며, 이러한 단계(S20)에서 상기 예비 홀이 형성된 튜브(100)의 일면(110)은 상기 예비 홀과 레이저 지그(300)에 형성된 고정 돌기(310)의 결합을 위해 레이저 지그(300)에 접촉되도록 위치되고, 다른 홀이 형성될 튜브의 타면(120)은 레이저 빔(L)을 향하도록 위치되며, 이러한 상태에서 상기 레이저 빔(L)에 의해 다른 홀들이 가공된다.

상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계(S30)는 도 7에 도시된 것처럼 레이저 커팅 공법을 이용하여 상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계이며, 이러한 단계(S30)에서 상기 다른 홀이 형성된 튜브(100)의 타면(120)은 기준 홀이 되는 상기 다른 홀 중 어느 하나와 레이저 지그(300)에 형성된 고정 돌기(310)의 결합을 위해 레이저 지그(300)에 접촉되도록 위치되고, 재가공될 예비 홀이 형성된 튜브(100)의 일면(110)은 레이저 빔(L)을 향하도록 위치되며, 이러한 상태에서 상기 레이저 빔(L)에 의해 상기 예비 홀이 최종 치수(D)를 갖도록 재가공된다. 이처럼 상기 예비 홀이 최종 치수를 갖도록 재가공될 때, 상기 예비 홀에 부착된 슬러그(S)는 재가공 과정에서 제거될 수 있게 되며, 이로써, 하이드로포밍 제품(200)에 형성되는 모든 홀은 슬러그(S)가 부착되지 않은 슬러그리스 홀로 가공될 수 있는 것이다.

한편, 상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계(S30)에서 예비 홀이 형성된 튜브(100)의 일면(110)에 또 다른 홀이 가공되어야 할 경우 즉, 하이드로포밍 제품(200)의 양면에 다수의 홀이 형성되어야 할 경우 상기 예비 홀과 같은 면(110)에 위치하는 또 다른 홀은 상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계에서 더불어 함께 가공하면 된다.

한편, 상기 예비 홀을 슬러그가 부착된 상태로 가공하는 단계(S10)와, 다른 홀을 가공하는 단계(S20)와, 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계(S30)에서 상기 예비 홀, 다른 홀, 재가공될 예비 홀, 및 또 다른 홀은 원형 형상으로 가공할 수 있으나, 하이드로포밍 제품(200)에 슬러그리스 홀이 요구되는 경우는 그 홀에 특수한 육각형 너트를 리벳팅 방법으로 체결할 경우 요구되기에 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법은 다각형 형상 특히 육각형 형상의 슬러그리스 홀을 가공할 수 있는 최적의 가공 방법에 해당하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법은 가공되어야할 최종 치수보다 더 작은 치수를 갖는 예비 홀을 기준 홀로 적용하여 다른 홀을 가공하고, 예비 홀을 기준으로 가공된 다른 홀을 새로운 기준 홀로 적용하여 가공을 마무리함으로써, 하이드로포밍 제품에 형성되는 모든 홀에 슬러그가 부착되지 않으면서도 홀의 위치 정밀도가 만족될 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

100 : 튜브 200 : 하이드로포밍 제품
300 : 레이저 지그 310 : 고정 돌기(310)
S : 슬러그 P : 피어싱 펀치
D : 최종 치수 d : 예비 홀의 치수

Claims (6)

1. 하이드로포밍 제품(200)에 홀을 형성하는 가공 방법에 있어서,
   하이드로 피어싱 공법을 이용하여 금형에 위치된 튜브(100)에 가공되어야할 최종 치수(D)보다 더 작은 치수(d)를 갖는 예비 홀을 슬러그(S)가 부착된 상태로 가공하는 단계(S10);
   상기 예비 홀을 기준 홀로 하여 레이저 커팅 공법을 이용하되, 다른 홀이 형성될 튜브의 타면이 레이저 빔을 향하도록 위치시켜 다른 홀을 가공하는 단계(S20); 및
   상기 가공된 다른 홀 중 어느 하나를 기준 홀로 하여 레이저 커팅 공법을 이용하여 상기 예비 홀에 부착된 슬러그(S)가 제거될 수 있도록 예비 홀을 최종 치수(D)로 재가공하는 단계(S30);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 예비 홀을 기준 홀로 하여 다른 홀을 가공하는 단계(S20)에서, 상기 예비 홀이 형성된 튜브(100)의 일면(110)은 상기 예비 홀과 레이저 지그(300)에 형성된 고정 돌기(310)의 결합을 위해 레이저 지그(300)에 접촉되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계(S30)에서, 상기 다른 홀이 형성된 튜브(100)의 타면(120)은 기준 홀이 되는 상기 다른 홀 중 어느 하나와 레이저 지그(300)에 형성된 고정 돌기(310)의 결합을 위해 레이저 지그(300)에 접촉되도록 위치되고, 재가공될 예비 홀이 형성된 튜브(100)의 일면(110)은 레이저 빔(L)을 향하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 청구항에 있어서,
   상기 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계(S30)에서 예비 홀이 형성된 튜브(100)의 일면(110)에 또 다른 홀이 가공되어야 할 경우 이 또 다른 홀도 더불어 가공하는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 예비 홀을 슬러그가 부착된 상태로 가공하는 단계(S10)와, 다른 홀을 가공하는 단계(S20)와, 예비 홀을 최종 치수로 재가공하는 단계(S30)에서 상기 예비 홀, 다른 홀 및 재가공될 예비 홀을 다각형 형상으로 가공하는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 예비 홀은 그 치수(d)가 적어도 6mm 보다는 크도록 가공되고, 가공되어야할 최종 치수(D)보다는 적어도 3mm는 작도록 가공되는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 제품의 슬러그리스 홀 가공 방법.

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