KR101292287B1 - 박벽의 원통형 중공부에 내측 및 외측 치형부를 형성하는방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박벽의 원통형 중공부(1)의 종축선에 대하여 본질적으로 평행한 방식으로 연장되는 프로파일(4)을 포함하는 박벽의 원통형 중공부의 냉간성형 프로파일링 방법에 관한 것이다. 적어도 하나의 프로파일링 공구(5)가 중공부(1)의 종축선(A)에 대하여 방사상으로 중공부(1)의 외측과 타격형 햄머링 방식으로 맞물린다. 프로파일링 공구(5)는 각각 중공부(1)의 표면에 본질적으로 수직하게 진동하는 방식으로 관여한다. 그리고, 프로파일링 공구(5)는 원하는 프로파일 길이가 얻어질 때까지 일정한 반경방향 조정 깊이에서 중공부(1)에 대하여 축방향으로 이동한다.

프로파일링, 중공부, 박벽, 냉간성형, 햄머링

Description

박벽의 원통형 중공부에 내측 및 외측 치형부를 형성하는 방법{METHOD FOR PRODUCING INTERNAL AND EXTERNAL TOOTHINGS ON THIN-WALLED, CYLINDRICAL HOLLOW PARTS}

본 발명은 청구항 1의 주요한 포괄개념에 따른 방법과 청구항 13의 주요한 포괄개념에 따른 장치에 관한 것이다.

박벽의 원통형 중공부(이하, "공작물")의 축방향 프로파일링(profiling)의 형성은 예를 들어 냉간압연법에 의해 실시할 수 있다. 따라서, 여러 방법이 알려져 있는데, 이들 방법에서는 원형 궤도에 한정된 프로파일링 롤러로서 지정된 회전형 공구가 공작물의 원주면에 대하여 반복적으로 충격을 가하게 된다. 프로파일링 공구에 대한 공작물의 축방향 진행에 의해서 그리고 축방향 치형 맨드렐의 도움으로 원하는 치형부를 실현할 수 있다. 이런 방식의 프로파일링은 상기 원통의 박벽에 내측 및 외측 치형부(toothing)를 만드는 데 효과적이다. 그러나, 프로파일링 공구 궤도의 직경이 변화함에 의한 종래의 방법의 지속적인 결점은 형성된 종방향 치형부 프로파일이 원하는 것보다 크거나 작은 반경을 갖는 굴곡을 갖는다는 것이다.

프로파일링 롤러에 의해 냉간성형하는 전술한 방법의 다른 결점은 환형 견부를 갖는 공작물상의 치형부는 상기 견부에 긴밀하게 접근할 수 없다는 사실에 있 다. 프로파일링 롤러의 상기 궤도의 직경에 의해 한정되므로, 공작물의 정해진 부분은 프로파일링의 축방향 범위의 말단과 견부 사이에서 변하지 않고 유지되는데, 이는 프로파일링 작용을 받을 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 특정 형상에 해당하는 박벽의 원통형 중공체의 정확한 치형부 형성을 가능하게 하며 견부의 틈새가 최소화되는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 방법으로 본 발명에 따라서 달성된다. 또한 원하는 치형부를 형성하는 유리한 다양한 방법은 본 발명의 틀 내에서 청구항 2 내지 12의 특징으로 분명해진다.

본질적으로 스플라인이나 치형부를 상기 공작물 주위로 원주방향으로 분배하는 본 발명의 공작물의 냉각압연 프로파일링 방법을 주목할 필요가 있다. 이들 치형부는 예를 들어 공작물의 종축선에 평행하게 연장되므로 적어도 하나의 외측에 배치된 프로파일링 공구가 적용된다. 이 프로파일링 공구는 공작물의 종축선에 횡단하는 방향으로 공작물의 원주벽에 대하여 반복된 충격을 생성한다. 이런 방법으로, 해머링 작업이 수행되어서, 상기 프로파일링 공구가 공작물의 표면에 대향하여 결과적으로 반경방향으로 계속하여 진동운동함으로써 원하는 금속 형상을 얻게 된다. 또한, 프로파일링 공구는, 균일한 반경방향 깊이로의 진동 외에도, 공작물의 길이를 따라서 원하는 치형부의 소정 축방향길이까지 축방향으로 이동된다.

이렇게 단일 제조작업으로 치형 프로파일이 그 특정의 전 길이에 걸쳐서 만들어진다. 동시에, 치형부 성형 및 냉간압연 작업이 다수의 계단적 단 계(incremental step)로 통합되었다. 따라서, 바람직하게는 각 계단적 단계의 기능적 효과를 비교적 작은 수준으로 유지하는 것이 가능하게 된다. 이렇게 하면 형성된 프로파일링, 즉 치형부의 내측 및 외측 구조의 높은 수준의 정밀도를 얻게 되며, 따라서 상기 치형부의 구조가 우수해질 수 있다. 특히 본 발명의 방법으로 예를 들어 비교적 작은 반경의 프로파일링 된 치형부를 형성할 수 있다. 이런 능력으로 정확한 프로파일링을 갖는 공작물 벽부가 동일한 치형부를 갖고 결정적으로 증가된 거리까지 연장될 수 있다. 이런 이유로, 프로파일링 공구는 공작물의 원주에 대한 반경방향 동작을 고려하면 공작물 주위의 상기 환형 견부에 근접한 위치까지 정밀허용차 내에서 축방향으로 연장될 수 있으므로 상기 견부로부터 좁은 틈새까지의 프로파일링이 가능해진다. 이 프로파일링 공구는 실질적으로 축방향에서 그 자체의 제어되지 않은 동작은 전혀 실행하지 않으므로 가공면에서의 축방향으로의 자유 흔들림 공간이 없는 것이 결점이 된다는 사실에 이점이 있다.

예시적인 방식으로, 프로파일링 공구는 그 축방향 동작 전에 공작물의 종축선에 대하여 반경방향으로 측정된 소정의 프로파일링 깊이로 조정될 수 있다. 프로파일링 공구가 실제 금속 가공공정 전에 공작물의 외측 위치에 반경방향으로 배치된다는 사실 때문에 공작물 내에 충분한 자유 설치 공간이 존재하게 되어 상기 프로파일링 공구가 쉽게 지지 기구에 연결될 수 있다.

유리하게는 프로파일링 공구 및 공작물에 대하여 축방향 이송방향이 적어도 한번 전환될 수 있는 것이다. 이는 치형부의 특정 길이가 얻어진 다음에 행해지는 것이 유리하다. 구체적으로 상기 방향 전환은 공작물에 대한 프로파일링 공구의 본래의 개시위치로 프로파일링 공구를 복귀시키기 위한 것이다. 이러한 방식으로, 치형부 자체의 정확성 및 표면 조건에 대한 매우 높은 요구가 실현될 수 있다.

또한 프로파일링 공구에 대하여 공작물이 축방향으로 다수회 전후로 횡이동하는 것을 고려할 수 있다. 이러힌 왕복 이동은 원하는 정도의 표면품질을 얻기 위한 것이다.

예시적인 방식에서, 상대적인 축방향 이동이 종료된 후에는 각각, 프로파일링 공구는 공작물의 치형부로부터 반경방향으로 올려진다. 이런 최종작업이 완료되면 완성된 공작물을 금속 가공기계 및 그 속에 삽입된 새로운, 소위 원료공작물로부터 간단히 제거할 수 있다. 본 발명의 방법에 의해 유리하게도 예를 들어 특정의 내측간격을 갖는 치형부 등의 소정의 프로파일링을 형성할 수 있다.

예를 들어, 프로파일링 공구의 진동식 추진동작(즉, 진동하는 왕복운동)을 프로파일링 공구가 공작물 속으로 압입되는 최대 반경방향 깊이보다 크게 조정할 수 있다. 이런 상황에서, 유리하게는 공작물이 그 축선을 중심으로, 즉 진동식 추진동작과 동기화 되어서 간헐적으로 회전할 수 있다. 또한 바람직하게는 이 동기화 조정으로 인해 만들고자 하는 프로파일링의 공간적 이격거리가 결정된다.

유리하게는 프로파일링 공구는 분당 1000충격이상, 바람직하게는 분당 1500충격으로 동작할 수 있다. 이런 방법으로 매우 높은 생산속도를 달성할 수 있는데, 이는 자동차 산업의 대량생산에 유리하다.

또한, 제조중의 공작물은 상보적 치형 맨드렐 상에 포개지므로 상기 맨드렐은 프로파일링 공구의 맞은편에서 충격을 받는다. 이런 도움으로 공작물의 외측 및 내측 프로파일을 신속하고 정밀하게 제조할 수 있다.

예를 들어, 맨드렐의 프로파일링 된 구역은 그 자유 단부로부터 반경방향으로 돌출하는 환형 견부까지 연장될 수 있으며, 공작물의 개방 단부가 그 위에 고정되는데, 상기 공작물도 역시 둘러싸는 견부를 나타내는데, 다시 말해서 프로파일링 공구가 더 이상 진행하는 것을 제한하는 장해물을 갖는다. 이런 공작물들은 예를 들어 자동변속장치에서의 회전 동작 및 토크를 전달하는데 도움이 되는 자동차용 모터 제조에 적용된다. 이런 용도에서 프로파일의 크기는 축방향으로 공작물의 외측으로 돌출하는 칼라(collar)에 밀접하게 근접하는 정확한 내측 및 외측 치형부로서 설계 및 제조에서 확장되어야 한다.

예를 들어, 프로파일링 공구가 상기 방법의 제 1 단계 동안에 맨드렐의 견부에 근접하게 된다면, 즉 반경방향으로 프로파일링 되는 공작물의 단부의 부분에 근접하게 된다면, 그 후에 상기 방법의 제 2 단계 동안에 상기 맨드렐은 상기 프로파일링 공구로부터 축방향으로 미끄러지면서 이동된다. 이런 과정이 발생할 때, 프로파일링 공구 또는 (유리하게는) 공작물이 금속 가공기계에 의해 축방향으로 이동하여 상기 공작물과 프로파일링 공구 사이에 제어된 축방향 상대적 이동을 실현할 수 있다. 이런 상대 이동은 프로파일링 공구가 더 이상 공작물의 프로파일링을 행할 수 없는 축방향 거리에 도달할 때까지 일정 시간 동안 실시된다. 또한, 상기 이동은 장력을 받는 상태에서 즉 "견인작용"에 의해 실시된다고 나타내어지는데, 왜냐하면 프로파일링 공구는 특정 길이의 프로파일링 전체가 완료될 때까지 실질적으로는 공작물의 압입 작업 후에 바로 당겨지기 때문이다.

예를 들어, 프로파일링 공구는 처음에 공작물의 자유 단부에서 동작하도록, 즉 상기 맨드렐에 대하여 반경방향으로 대립하는 구조로 조정되도록 설계되는데, 상기 맨드렐 또는 공작물은 상기 견부에 의해 차단될 때까지 공작물을 따라서 축방향으로 움직일 수 있다. 이 이동은 프로파일링 공구가 맨드렐의 견부에 바로 근접한 지점에 도달할 때까지 계속되는데, 다시 말해서 상기 이동은 공작물의 원주가 금속 가공되는 특정 거리에 걸쳐서 계속된다. 이런 경우라도, 분명히 공작물의 축방향 슬라이딩에 의해 프로파일링 공구와 공작물 사이의 상대적인 상호 작업이 수행될 수 있다.

이 축방향 이동은 충격에 의한 이동(impact centered movement)으로 간주되는데, 왜냐하면 프로파일링 공구는 주로 공작물의 원주의 프로파일링을 성형하여 완성하기 때문이다. 이렇게 상기 프로파일링 공구는 아직 공작물의 자유 단부로부터 분리된 상태에서 소정의 치형부 깊이로 조정되고, 그 후에만 공작물에 기능적으로 적용될 수 있다.

예로서, 프로파일링은 서로 반경방향 반대측에 위치하는 적어도 두 개의 프로파일링공구에 의해 각각 실시될 수 있다. 이 한 쌍의 프로파일링 공구는 유리하게는 그 반경 방향 이송 및 동기화된 진동 동작과 관련하여 서로 협력하여 함께 구동된다. 이에 따라서 프로파일링 힘의 최적의 할당 및 적용을 보장할 수 있다. 다시 예시적인 방식에서, 프로파일링 공구는 계속적인 방식 또는 별개의 단계적인 방식으로 공작물에 대하여 반경방향으로 동작하도록 조정하여 공작물상에 원하는 최종 프로파일 깊이를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 전술한 목적은 청구항 13에 기재된 특징을 갖는 장치에 의해 달성될 수 있다. 이 장치의 추가의 유리한 실시예들은 청구항 14 내지 청구항 18까지의 특징을 참조하면 분명해진다.

본 발명에 따르면, 이 장치는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 목적으로, 편심상태로 동작하는 구동부를 갖는 적어도 하나의 활발하게 동작하는 프로파일링 공구 홀더를 구비한다. 상기 장치는 또한 상기 축방향으로 정렬된 프로파일링 공구 홀더 및/또는 공작물용 홀더에 대하여 축방향으로 미끄러져 상대적으로 이동할 수 있는 맨드렐과, 맨드렐의 축선을 중심으로 한 회전과 공작물 홀더를 위한 구동부와, 금속 성형 다이로도 지정된 적어도 하나의 프로파일링 공구를 포함한다. 이와 같은 장치에서, 상기 다이는 초기의 공작물 프로파일의 외형의 형상에 대응하는 다이로서 가공 프로파일을 구비한다. 게다가 공구의 상기 가공 프로파일, 다시 말해서 작업 충격 표면은 종축선에 대하여 예각으로 조정될 수 있지만, 공작물의 원주면으로부터 가능한 최소의 거리에서 방사상 구조이며 상기 공작물의 종축선에 평행하게 연장되는 교정 구역으로서 지정된 일부 구역은 제외된다. 따라서, 상기 교정 구역은 공작물의 표면상에 제일 먼저 압입부를 만드는데, 왜냐하면 상기 표면의 접촉구역이 상기 프로파일링 공구에 가장 근접하기 때문이다. 상기 교정 구역에 의한 압입 후에는 공작물의 얇은 금속의 냉간 가공 때문에, 특히 (교정 구역 이외의) 다이 표면의 나머지가 각각 상기 원주면 속으로 침입하고 따라서 공작물의 예비적인 초기 금속 가공이 일어날 수 있다. 상기 방법의 제2 단계에서는, 반경방향으로 일정하게 조정된 다이가 공작물의 원주면을 따라서 축방향으로 이동한 후 상기 교정 구역이 원하는 프로파일 형성을 개시할 필요가 있다.

다시 일 예로서 다이 압입의 깊이, 즉 가공 공구의 프로파일의 깊이는 공작물에 달성하고자 하는 프로파일링의 깊이보다 깊게 만들어진다. 따라서, 예를 들어 공작물이 점진적으로 단계적으로 축방향으로 이동하는 동안 반경방향으로 조정된 소정 깊이의 프로파일 전체가 얻어진다.

예를 들어, 교정 구역의 길이는 프로파일링의 전체 축방향 길이, 즉 동작 프로파일의 전체 길이의 일부하고만 대응한다. 이 교정 구역은 최종적으로는 프로파일링의 형성 및 정확도를 위한 통제 요소인데, 왜냐하면 반경방향 조정 단부에서 이 교정 구역만이 공작물과 접촉하게 되기 때문이다. 유리하게는 프로파일링 공구의 프로파일링 다이는 고강도의 재료로 만들어지며, 예를 들어 적절한 열처리를 받게 되므로, 맨드렐 제조 기간이 길어지는 대신 가능한 긴 운전수명이 얻어지고 형성된 프로파일링의 매우 정확해질 수 있다.

이 장치는 적어도 두 개의 프로파일링 공구를 구비하는데, 각 공구는 중공의 원통형 공작물의 종축선에 횡단하는 선상에 서로 반대측에 위치한다. 따라서, 공작물에 힘을 최적으로 입력할 수 있고 할당할 수 있다. 장치 자체의 힘조차도 최적으로 선택되어 적절히 분포된다. 그 외의 장치배열, 바람직하게는 프로파일링 공구의 개개의 대칭적 배열을 고려할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 그 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 여기 에서:

도 1은 프로파일링 롤러 공구가 원형 궤도를 중심으로 회전하는 것으로 표시된 종래의 충격 롤러 프로파일링 장치의 주요구성의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 본 발명의 프로파일링 장치의 주요구성의 개략도,

도 3은 본 발명의 프로파일링 공구에 의한 금속 가공 전에 맨드렐상에 설치된 관형 공작물에서 자른 종단면도,

도 4는 본 발명의 방법의 제 1 동작단계에 따른 도 3에 기초한 종단면도,

도 5는 도 4의 종단면의 동작구역에 자른 단면도,

도 6은 프로파일링 공구에 의한 선택적 가공처리 전에 맨드렐 상에 포개진 관형 공작물에서 자른 단면도,

도 7은 본 발명의 프로파일링 공구의 측면도.

도 1은 박벽의 원통형 중공 대상체(1)(전술한 바와 같이, 여기서는 "공작물"로 나타낸다) 상에 내측 및 외측 치형부를 형성하기 위한 롤링 충격 헤드와 함께 동작하는 종래의 프로파일링(profiling) 공구의 주요부의 조립체를 개략적 방식으로 보여준다. 상기 중공 공작물(1)에는 이미 프로파일링된 맨드렐(2)이 넣어져 있게 된다. 상기 공작물(1)의 외측 원주면은 상기 공작물(1)의 종축선(A)에 횡단하는 면에 위치하는 각각의 궤도(K)에서 스스로 회전하는 프로파일링 롤러(3)에 의해 충격 금속 가공을 받는다. 따라서, 프로파일링 롤러(3) 자체는 마찬가지로 상기 종축선(A)에 대하여 반경방향으로 횡단하도록 위치된다. 이들 롤러는 공작물(1)의 원하는 프로파일링 깊이가 도달할 때까지 소정의 위치에서 동작 상태로 유지된다. 도 1은 공작물(1)상의 프로파일(4)의 노출 단부가 종축선(A)에 횡단하는 직선형 방사면으로 끝나는 것을 분명히 하고 있다. 그러나, 프로파일링된 치형부는 상기 궤도(K)의 반경에 대응하는 반경으로 종방향으로 계속된다. 프로파일(4)이 공작물(1)의 외측면으로부터 방사상으로 돌출하는 환형 견부와 타이트하게 접근할 때까지 종방향으로 계속되어야 한다면, 전술한 방법이나 이와 관련된 장치 어느 것도 채용될 수 없다.

도 2에서는 본 발명의 공작물(1)의 금속 가공을 위한 장치의 주요 조립체가 개략적으로 도시되어있다. 이 경우에도 역시 공작물(1) 속에는 프로파일링된 맨드렐(2)이 삽입되어있는데, 이 맨드렐은 프로파일이 마련되어야 한다. 이 경우 공작물(1)은 그 원주면으로부터 외측으로 융기하는 견부(1')를 구비한다. 프로파일(4)은 노출 단부면으로부터 상기 견부로부터 가능한 작은 간격으로 분리될 때까지 연장될 것이다. 이를 위해, 프로파일링 공구(5)가 가동 상태에 놓이는데, 이 공구는 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 반경방향으로 설치될 수 있다. 프로파일링 공구(5)는 예를 들어 두 개의 공구가 선형으로 진동 구동되어 공작물(1)의 종축선에 횡단하는 하나의 방사면에 정확히 배치된다. 간략히 하기 위해 편심 구동 유닛은 도시하지 않는다.

도 3은 공작물(1)이 맨드렐(2)상에 포개진 상태의 맨드렐에서 자른 종단면도를 보여준다. 이 도면에서, 프로파일링 공구(5)는 공작물(1)의 견부(1')까지 가공하기 위한 개시 위치에 있다. 이 도면에서 공작물(1)은 맨드렐(2)에 대하여 축방향 으로 강하게 압착되고 있다. 바람직하게는 상기 맨드렐은 자체 치형부, 즉 공작물(1)에 의해 둘러싸인 종방향으로 향하는 프로파일링을 구비한다. 맨드렐(2)은 자체 견부(2')를 나타내고 있다.

프로파일링 공구(5)는 방법의 제1 단계에서 동작하여, 공작물(1)의 벽의 원주면에 대하여 충격에 의한 진동 해머링 작용을 실행한다. 동시에, 상기 방법의 제 1 단계에서의 프로파일링 공구(5)의 상기 진동 작용은 깊이 조정을 받게 되는데, 이는 공작물(1)의 종축선을 횡단하게 방사상으로 수행되어서 프로파일링이 도 4의 종단면에서 명확히 보여지고 있듯이 소정의 특정 깊이로 된다. 이러한 제 1 단계의 종료시, 공작물 견부(1') 영역의 프로파일이 1차로 형성되지만, 이는 좌측(도면을 참조하여)에서 먼저 원하는 형상을 갖지만, 아직 완전히 완성된 형태는 갖지 않는다.

제 2 단계에서의 프로파일링 공구(5)에 대한 공작물의 축방향 슬라이딩 동작 때문에, 미리 조정된 일정한 깊이로 작용하는 프로파일링 공구가 공작물(1)로부터 부분적으로 끌어당겨진다. 이런 방법으로, 소정의 축길이 전체에 걸쳐서 프로파일의 완전히 완성된 형태를 얻을 수 있다.

도 5에 나타낸 단면에서, 프로파일링 공구(5)는 특정의 조정 깊이에서 도시되고 있으며 다이 형태 기능면에서 가장 하측으로 침입하고 즉 가장 깊은 압입부에 있는 것이 도시되어 있다. 이 경우, 프로파일(4)의 완전히 완성된 외형이 횡단면에서 공작물(1) 안으로 침입한 것이 특히 명확히 나타나있다.

종래의 방식에서는, 프로파일링 공구(5)가 분당 1000회 충격 이상으로, 바람 직하게는 분당 1500회 충격이상의 타격 진동수로 구동될 수 있다. 이런 환경하에서는, 특정의 프로파일 깊이가 얻어질 때까지, 계단적 단계에서 회전하는 프로파일링 공구(5)가 반복적으로 적어도 0.1mm의 만입부를 형성할 수 있다.

도 6에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 공작물의 벽에서 절단한 종단면을 볼 수 있는데, 이 경우 프로파일링 공구(5)는 개시 위치에서 후속하는 금속 가공의 준비가 되어 있다. 프로파일링 공구(5)는 반경방향 깊이가 이미 조정된 상태에서 공작물 벽의 단부면 앞의 제자리에 축방향으로 배치된다. 공작물(1)의 실제 금속 가공을 위해 프로파일링 공구(5)는 원하는 프로파일링 길이가 얻어지는 지점까지 공작물(1)의 견부(1')의 방향으로 축방향으로 움직이게 될 것이다. 이런 상태에서 공작물(1)은 유리하게는 맨드렐(2)의 단부면에 근접하게 위치하며, 상기 공작물의 견부(1')는 맨드렐(2)의 견부(2')에 대하여 작은 유격공차를 갖게 된다. 이렇게 하면, 공작물(1)의 재료는 금속 가공을 받을 때 견부(2')의 방향으로 스스로 확장될 수 있다. 이 장치 내에서의 상대 운동은 프로파일링 공구(5)에 대한 공작물(1) 및/또는 맨드렐(2)의 슬라이딩에 의해 스스로 시작될 수 있다는 것을 전문가라면 알 수 있다.

도 7은 예를 들어 본 발명의 방법을 실시하기 위하여 설치될 수 있는 방식을 보여주는 프로파일링 공구(5)의 측면도를 예시한다. 프로파일링 공구(5)는 금속 성형 다이의 기능을 제공하도록 설계되며, 공작물에 압입될 제안된 프로파일의 단면을 금속 가공 측면(6)에 나타내는데, 이 단면은 예를 들어 사다리꼴 형상을 갖는다. 금속 가공 측면(6)의 하측 에지(7)는 이 도면에서 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 예각(φ)만큼 기울어져 있다. 이 각도는 제조될 프로파일(4)의 형상 및 깊이를 나타내는데, 즉 0.5° 내지 10°의 크기이다.

상기 하측 에지(7)는 예를 들어 본 실시예에서는 직선형으로 연장되지만, 다른 방법으로서 어느 정도까지는 약간 굴곡될 수도 있다. 도 7에 따르면, 프로파일링 공구(5)의 우측 단부에서 교정 구역(calibration zone)(8)을 볼 수 있다. 이 교정 구역(8)의 영역에서, 하측 에지(7)는 공작물(1)의 종축선(A)에 평행하게 연장되고 금속 가공 측면(6)의 윤곽은 공작물(1)의 외주면에 압입될 프로파일의 횡단면과 대응하게 된다. 하측 에지(7) 자체는 교정 구역(8)으로부터 전술한 예각으로 연장된다. 필요에 따라서, 이 경로는 직선형의 이탈부 대신에 프로파일링 공구(5)의 반대측 단부까지 원호형이 될 수 있다. 이러한 각도, 또는 선택적으로 이러한 원호는 제조될 프로파일(4)의 금속 성형 영역의 형상과 대응한다. 경험에 따르면 교정 구역의 길이가 프로파일 공구(5)의 전장의 일부만을 점유하는 경우가 유리하다는 것을 보여준다.

바람직하게는 교정 구역(8)의 길이와 일치하도록 맨드렐(2)에 대하여 공작물(1)이 축방향으로 점진적으로 전진한다. 두 개의 프로파일링 공구(5)가 서로 반대측에 반경방향으로 설치되는 경우, 상기 전진 증가량은 프로파일링 공구가 공작물(1)을 중심으로 완전히 일 회전하는 동안 상기 교정 구역(8)의 길이의 최대 2배가 될 것이다.

진동하는 프로파일링 공구(5)의 축방향 압입운동의 반경방향 크기는 상기 방법의 제 1 단계의 최대 반경방향 깊이보다 크도록 조정된다. 이렇게 하면, 틈새가 생기므로, 공작물(1)의 표면에서 각각의 추력이 없어진 후 프로파일링 공구(5)가 들어올려질 수 있다. 이 때의 위치 및 시점에서, 공작물(1) 및 맨드렐(2)은 프로파일링 공구(5)의 진동과 동시에 하나의 프로파일 증가분만큼만 부분적으로 회전하게 된다. 바람직하게는, 이들과 조화하여 연속적으로 회전운동이 이루어져서 이웃하는 프로파일(4)을 형성하도록 하는 프로파일 공구(5)의 반복적인 충격 동작이 이루어진다. 이런 방식으로 공작물의 전체 원주 주위로 매우 정확하고 균일한 프로파일링이 얻어질 수 있다.

전술한 바와 같은 높은 진동수의 충격 동작에 의해 매우 높은 생산율을 얻을 수 있다. 이것은 자동차 산업에서 특히 흥미 있는 것이다.

Claims (18)

1. 박벽의 원통형 중공 공작물(1)에, 상기 중공 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 평행하게 연장되는 프로파일을 냉간가공에 의하여 프로파일링 하는 방법에 있어서,

   프로파일링은 적어도 하나의 프로파일링 공구(5)에 의하여 실행되고,

   상기 중공 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 반경 방향 외측으로부터, 상기 중공 공작물(1)에 상기 프로파일링 공구(5)를 타격하는 형태로 해머링하고, 상기 프로파일링 공구(5)를 수직 방향으로 진동하여 상기 중공 공작물(1)의 표면에 작용시키고, 상기 프로파일링 공구(5)를 반경 방향의 압입 깊이를 변경하지 않고 유지하면서 축 방향의 성형 프로파일 길이가 얻어질 때까지 상기 중공 공작물(1)에 대하여 상대적으로 축 방향으로 이동시키며,

   상기 중공 공작물(1)은, 프로파일링된 맨드렐 위에 가공을 위하여 놓이고, 상기 맨드렐이 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여 상기 종축선(A)을 따라서 이동 가능하게 배치되고,

   상기 맨드렐(2)의 프로파일은 상기 맨드렐(2)의 자유단부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 돌출하는 상기 맨드렐(2)의 견부(2')까지 도달되어 있고,

   상기 중공 공작물(1)은 견부(1')를 구비한 포트(pot) 형상이며,

   상기 프로파일링 공구(5)는 금속 가공 측면(6)을 가진 금속 성형 다이로서 구성되고, 횡단면에서 볼 때 상기 금속 가공 측면(6)은 상기 중공 공작물(1)의 외측에 형성하려고 하는 프로파일(4)의 형태에 상응하는 형태를 가지고 있고, 상기 금속 가공 측면(6)은 하측 에지(7)를 가지고 있고, 상기 하측 에지(7)는 일부 구역에서는 상기 중공 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 예각으로 경사져 있고 교정 구역(8)을 형성하는 다른 구역에서는 상기 중공 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 평행하게 배향되어 있고, 또한 상기 하측 에지(7)는 상기 교정 구역(8)에서 상기 중공 공작물(1)의 표면에 대하여 반경 방향으로 최단 거리를 가지고 있고,

   상기 프로파일링 공구(5)는 상기 맨드렐(2)에 대해, 종축선(A)과 관련하여 상기 교정 구역(8)으로부터 상기 교정 구역(8)과는 반대측에 위치하는 상기 프로파일링 공구(5)의 단부의 방향을 나타내는 상기 종축선(A)에 평행한 방향이 상기 맨드렐(2)의 자유단부로부터 견부(2')의 방향을 나타내는 상기 종축선(A)에 평행한 방향에 대하여, 반대측을 향하여 방향 지워져 있으며 ,

   먼저, 상기 프로파일링 공구(5)를 상기 맨드렐(2)의 견부(2')의 영역에서 또는 상기 중공 공작물(1)의 견부(1')의 영역에서 반경 방향으로 작용시키고, 이어서, 상기 맨드렐(2) 또는 상기 중공 공작물(1)을 축 방향으로 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여 상기 견부(2') 또는 상기 견부(1')로부터 분리하여 이동시키거나,

   또는 먼저, 상기 프로파일링 공구(5)를 상기 맨드렐(2)의 자유단부의 영역에서 반경 방향으로 압입 깊이까지 이송하고, 이어서, 상기 맨드렐(2)을 축 방향으로 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프로파일링 공구(5)와 상기 중공 공작물(1)의 사이에서 축 방향 이동의 방향 전환을 적어도 한번 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 프로파일링 공구(5)가 축 방향의 성형 프로파일 길이에 도달한 후에 원래의 출발 위치로 복귀시키기 위하여 상기 방향 전환을 실행하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   축 방향의 상대적인 이동이 종료한 후에 상기 프로파일링 공구(5)를 반경 방향으로 상기 중공 공작물(1)의 프로파일(4)에서 철수시키는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 프로파일링 공구(5)의 진동하는 왕복운동은 상기 중공 공작물(1)에 대한 상기 프로파일링 공구의 최대의 반경 방향 압입 깊이보다 크게 선택되고, 상기 중공 공작물(1)이 프로파일링 공구의 진동하는 왕복운동과 동기화되어 간헐적으로 종축선(A)을 중심으로 하여 각각 형성하려고 하는 프로파일의 피치 간격만큼 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   먼저 상기 프로파일링 공구(5)를, 상기 맨드렐(2)의 견부(2')의 영역에서 또는 상기 중공 공작물(1)의 견부(1')의 영역에서 반경 방향으로 작용시키고, 이어서 상기 맨드렐(2) 또는 상기 중공 공작물(1)을 축 방향으로 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여 상기 견부(2') 또는 상기 견부(1')로부터 분리하여, 상기 프로파일링 공구(5)가 상기 중공 공작물(1)에 작용하지 않게 될 때까지 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   먼저, 상기 프로파일링 공구(5)를 상기 중공 공작물(1) 또는 상기 맨드렐(2)의 자유단부의 영역에서 반경 방향으로 압입 깊이까지 이송하고, 이어서 상기 맨드렐(2)을 축 방향으로 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여, 상기 프로파일링 공구(5)가 상기 맨드렐(2)의 견부(2') 또는 상기 중공 공작물(1)의 견부(1')에 작용할 때까지 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   반경 방향으로 마주보고 배치된 적어도 두 개의 프로파일링 공구(5)가 사용되어 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 프로파일링 공구는 서로 반경 방향의 이송 및 진동 운동이 동기화되어 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 프로파일링 공구(5)는 상기 중공 공작물(1)에 관하여 반경 방향으로 연속적인 또는 불연속적인 단계로 조절되어 상기 중공 공작물(1)의 프로파일(4)의 최종 깊이가 달성될 때까지 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    내측 치형부 및 외측 치형부를 가진 중공 공작물(1)을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 삭제
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 장치로서, 편심 구동 유닛과 결합된 적어도 하나의 프로파일링 공구(5)와, 프로파일링 공구(5)에 대하여 종축선(A)을 따라서 이동 가능하게 구성된 중공 공작물(1)을 유지하기 위한 맨드렐(2)의 형태를 한 공작물 홀더와, 맨드렐(2)을 상기 종축선(A)을 중심으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하는 장치에 있어서,

    상기 프로파일링 공구(5)가 금속 성형 다이로서 구성되고, 상기 다이는 금속 가공 측면(6)을 가지며, 금속 가공 측면(6)은 상기 중공 공작물(1)의 외측에 형성하고자 하는 프로파일의 형상에 상응하며, 상기 금속 가공 측면(6)은 하측 에지(7)를 가지고 있고, 상기 하측 에지(7)는 일부 구역에서는 상기 중공 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 예각으로 경사져 있고 교정 구역(8)을 형성하는 다른 구역에서는 상기 중공 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 평행하게 배향되어 있고, 또한 상기 하측 에지(7)는 상기 교정 구역(8)에서 상기 중공 공작물(1)의 표면에 대하여 반경 방향으로 최단 거리를 가지고 있고,

    상기 맨드렐(2)의 프로파일이 상기 맨드렐(2)의 자유단부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 돌출되는 상기 맨드렐(2)의 견부(2')까지 도달하고 있으며,

    상기 중공 공작물(1)은 견부(1')를 구비한 포트 형상이며,

    상기 프로파일링 공구(5)는 상기 맨드렐(2)에 대해, 종축선(A)과 관련하여 상기 교정 구역(8)으로부터 상기 교정 구역(8)과는 반대측에 위치하는 상기 프로파일링 공구(5)의 단부의 방향을 나타내는 상기 종축선(A)에 평행한 방향이 상기 맨드렐(2)의 자유단부로부터 견부(2')의 방향을 나타내는 상기 종축선(A)에 평행한 방향에 대하여, 반대측을 향하여 방향 지워져 있고.

    상기 중공 공작물(1)은 프로파일링된 상기 맨드렐 위에 가공을 위하여 놓이고, 상기 맨드렐은 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여 상기 종축선(A)을 따라서 이동 가능하게 배치되고,

    먼저, 상기 프로파일링 공구(5)를 상기 맨드렐(2)의 견부(2')의 영역에서 또는 상기 중공 공작물(1)의 견부(1')의 영역에서 반경 방향으로 작용시키고, 이어서, 상기 맨드렐(2) 또는 상기 중공 공작물(1)를 축 방향으로 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여 상기 견부(2') 또는 상기 견부(1')로부터 분리하여 이동시키거나,

    또는 먼저, 상기 프로파일링 공구(5)를 상기 맨드렐(2)의 자유단부의 영역에서 반경 방향으로 압입 깊이까지 이송하고, 이어서, 상기 맨드렐(2)을 축 방향으로 상기 프로파일링 공구(5)에 대하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 프로파일링 공구(5)의 길이 또는 다이의 길이는 상기 중공 공작물(1)에 형성하려고 하는 프로파일(4)의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제13항에 있어서,

    상기 교정 구역(8)의 길이는 상기 다이의 길이의 일부 혹은 프로파일 길이의 일부인 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제13항에 있어서,

    상기 장치는 적어도 두 개의 프로파일링 공구(5)를 구비하며, 상기 프로파일링 공구(5)가 중공 공작물(1)의 종축선(A)에 대하여 마주보고 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제13항에 있어서,

    내측 치형부 및 외측 치형부를 가진 중공 공작물(1)을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 삭제

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