KR101684749B1 - 절삭 인서트 제조를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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이스카 엘티디.
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Abstract

본 발명은 소결가능한 분말로부터 절삭 인서트 생소지의 제조 방법, 그 방법에 의한 절삭 인서트 생소지의 제조를 위한 공구 세트 및 그 공구 세트로 제조되는 생소지에 관한 것이다. 공구 세트는 축방향으로 이동하는 상부 펀치 및 하부 펀치와 반경방향으로 이동하는 측부 편치를 갖는다. 측부 펀치는 다이 로드 상에 활주가능하게 이동한다. 측부 펀치 및 다이 로드는 커버 판이 그 위에 장착되는 베이스 본체의 채널 내에서 이동한다. 상부 펀치 및 하부 펀치는 각각 커버판 및 베이스 본체의 관통 구멍 내에서 이동한다. 다이 로드는 소결가능한 분말을 압축 성형 하는 동안 고정된다. 상부 펀치, 하부 펀치 및 측부 펀치는 생소지의 표면들을 형성하고 다이 로드는 생소지 에지의 일부를 형성한다. 생소지는 비선형 형상일 수 있는 다이 로드에 의해 형성되는 에지 및 언더컷을 가질 수 있다.

Description

절삭 인서트 제조를 위한 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING CUTTING INSERTS}
본 발명은 절삭 인서트로 후속 소결되는, 소결전 절삭 인서트 생소지(green bodies) 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
소결가능한 분말, 즉 야금 분말, 서멧 분말 또는 세라믹 분말로부터의 절삭 인서트 제조는 소결가능한 분말을 이동성(fugitive) 바인더와 함께 도는 그것을 빼고 소결전 생소지로 압축 성형하고, 생소지를 후속 소결하여 절삭 인서트를 생성하는 것을 포함한다. 압축 성형은 대체로 다이 내의 펀치 시스템에 의해 발생되는 큰 양방향 힘을 통해 생성되는 고압 하에 발생한다. 예를 들어, 당해 기술 분야에 잘 알려진 것처럼, 소결가능한 분말을 담은 다이 내에 형성되는 다이 캐비티쪽으로 상부 및 하부 펀치를 가압한다. 일반적으로 언더컷 특징부를 갖는 절삭 인서트가 압착될 수 있지만, 이러한 특징부들은 다이 캐비티로부터 압축 성형된 생소지의 방출 및 후속되는 추출을 방해할 수 있다.
본 발명의 목적은 소결전 절삭 인서트 생소지를 제조하기 위한 새롭고 향상된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 생소지를 형성하기 위해 소결가능한 분말을 압축 성형하도록 구성된 공구 세트가 제공된다. 대체로, 소결가능한 분말은 바인더를 포함할 수 있다. 생소지는 절삭 인서트 생소지일 수 있고, 절삭 인서트를 생성하기 위해 생소지는 압축 성형 후에 소결될 수 있다.
공구 세트는 기준 축 방향을 정의하는 중심축을 갖는다. 반경방향은 중심축에 직각으로 정의된다. 공구 세트는 베이스 관통 구멍을 갖는 베이스 본체, 복수의 반경방향 펀치 채널, 복수의 반경방향 다이 채널, 및 베이스 본체 상에 장착가능한 커버 판을 포함한다. 커버 판은 판 관통 구멍을 갖고, 커버 판이 베이스 본체 상에 장착될 때, 중심축은 베이스 관통 구멍 및 판 관통 구멍을 통하여 진행한다.
공구 세트는 상부 펀치, 대향 하부 펀치, 복수의 측부 펀치, 및 복수의 다이 로드를 또한 포함한다. 상부 펀치는 판 관통 구멍을 통해 축방향으로 이동가능하고, 하부 펀치는 베이스 관통 구멍을 통해 축 방향으로 이동가능하다. 측부 펀치는 대향 쌍으로 배치되고 펀치 채널 내에 반경방향으로 이동가능하다. 다이 로드는 다이 채널 내에서 반경방향으로 이동가능하다. 각각의 다이 로드는 2개의 인접한 측부 펀치에 공통이고 그 사이에서 위치한다. 각각의 다이 로드는 전방 다이 성형면과, 2개의 인접한 측부 펀치가 활주가능하게 이동가능한 2개의 다이 안내면을 갖는다. 다이 안내면은 다이 성형면으로부터 후방으로 분기된다.
본 발명의 요지에 따라, 공구 세트는 소결가능한 분말의 압축 성형 이전의 제1 구조로부터 소결가능한 분말의 압축 성형 이후의 제2 구조로 조정되도록 구성된다. 제1 구조에서, 상부 펀치, 하부 펀치 및 측부 펀치는 초기 폐쇄 캐비티를 형성한다. 초기 폐쇄 캐비티는 압축 성형되지 않은 소결가능한 분말을 내장할 수 있다. 제2 구조에서 상부 펀치, 하부 펀치, 측부 펀치 및 다이 로드는 최종 폐쇄 캐비티를 형성한다. 최종 폐쇄 캐비티는 압축 성형된 소결가능한 분말을 내장할 수 있다.
상부 펀치, 하부 펀치 및 측부 펀치는 각각 상부 펀치면, 하부 펀치면 및 측부 펀치면을 갖고, 최종 폐쇄 캐비티는 상부 펀치면, 하부 펀치면, 측부 펀치면 및 다이 성형면에 의해 경계 형성될 수 있다.
제1 구조에서 측부 펀치는 베이스 관통 구멍으로부터 이격되는 제1 위치에 있고, 제2 구조에서 측부 펀치는 베이스 관통 구멍에 인접한 제2 위치에 있다. 다이 로드가 제1 구조 및 제2 구조 모두에서 베이스 관통 구멍에 인접하여 위치하도록 구성된다.
일부 구조에 따라, 적어도 하나의 상부 펀치 및 하부 펀치는 생소지 내에 관통 구멍을 생성하기 위한 중심핀을 포함한다.
일부 구조에 따라, 상부 펀치면과 하부 펀치면은 서로에 대해 중심축을 중심으로 0이 아닌 각도로 회전된다.
생소지를 형성하기 위한 소결가능한 분말의 압축 성형은 상부 펀치 및 하부 펀치를 서로를 향해 이동시키고 측부 펀치를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시켜 실행될 수 있고, 그러는 동안 다이 로드는 베이스 관통 구멍에 인접하게 고정 유지되고 측부 펀치는 다이 안내면 상에서 활주가능하게 이동한다. 이 구성은 소결가능한 분말의 압축 성형 완료 시에, 측부 펀치들이 각각의 다이 로드 양쪽의 정확한 위치로 안내될 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 양태에 따라, 다이 로드의 다이 성형면은 생소지의 부 에지를 형성한다. 다이 성형면은 임의의 소정의 형상을 가질 수 있다. 다이 성형면의 이용은 종래 기술의 압축 성형 공구 세트에 의해 제조된 생소지와 비교하여 제조될 수 있는 생소지 형상에 있어서 더 큰 자유도를 제공한다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 각각의 부 에지는 비선형 형상이다. 부 에지가 다이 성형면에 의해 형성되기 때문에, 이러한 실시예에서 다이 성형면도 또한 비선형 형상일 것이다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 각각의 부 에지는 2개의 부 절삭 에지를 포함하고, 생소지의 단부도에서 2개의 부 절삭 에지는 동일 선상에 위치하지 않는다.
본 발명의 더 구체적인 실시예에 따라, 생소지는 2개의 대향 측면과, 2개의 대향 측면들 사이에서 연장되는 외주면을 포함한다. 외주면은 4개의 동일한 단부면을 포함할 수 있다. 인접한 단부면은 부 에지에서 교차할 수 있다.
본 발명의 더 구체적인 실시예에 따라, 각각의 측부 펀치는 돌출된 측부 펀치면을 가질 수 있고, 생소지는 오목한 단부면을 가질 수 있다. 오목한 단부면은 소결가능한 분말의 압축 성형 동안, 돌출된 측부 펀치면에 의해 형성된다.
본 발명의 양태에 따라, 상부 펀치는 상부 펀치면을 갖고, 하부 펀치는 하부 펀치면을 갖고, 상부 펀치면 및 하부 펀치면은 소결가능한 분말의 압축 성형동안 생소지의 측면을 형성한다.
본 발명의 추가의 양태에 따라, 전술된 본 발명의 양태에 따른 공구 세트를 제공하는 단계, 상부 펀치, 하부 펀치, 측부 펀치 및 다이 로드 사이에서 초기 폐쇄 캐비티를 형성하고 미리 정해진 양의 소결가능한 분말이 초기 폐쇄 캐비티 내에 위치하는 단계, 상부 펀치 및 하부 펀치를 서로를 향해 가압하고, 측부 펀치 대향 쌍의 측부 펀치를 서로를 향해 가압하고, 각각의 2개의 인접한 측부 펀치가 공통 다이 로드의 다이 안내면 상에서 활주가능하게 이동하는 한편 측부 펀치에 대해 다이 로드를 고정 유지함으로써 초기 폐쇄 캐비티(ICC)로부터 최종 폐쇄 캐비티(FCC)를 만들어 소결가능한 분말을 압축 성형하는 동안 생소지를 형성하는 단계를 포함하는, 생소지 제조 방법이 제공된다. 생소지를 장탈하기 위해, 상부 펀치 및 커버 판을 베이스 본체로부터 장탈하고, 다이 로드 및 측부 펀치를 생소지로부터 이격된 위치로 후퇴시키고, 하부 펀치가 베이스 관통 구멍으로부터 돌출되어 생소지의 장탈을 가능하게 하는 하부 펀치 장탈 위치로 하부 펀치를 가져옴으로써, 생소지를 장탈 구조로 가져온다.
일부 실시예에 따라, 이 방법은 생소지 내에 관통 구멍을 생성하는 추가 단계를 포함한다.
일부 실시예에 따라, 이 방법은 생소지를 소결하는 추가 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 상술된 제조 방법에 따라 제조된 생소지가 제공된다. 이 방법에 의해 제조된 생소지는 2개의 대향 측면과, 2개의 대향 측면 사이에서 연장되는 외주면을 포함할 수 있다. 외주면은 4개의 동일한 단부면을 포함할 수 있다. 각각의 단부면은 2개의 인접한 단부면들 사이에서 연장될 수 있다.
본 발명의 일부 양태에 따라, 각각의 단부면과 각각의 측면은 주 에지에서 교차할 수 있다. 주 에지의 적어도 일부는 주 절삭 에지를 형성할 수 있다. 인접한 단부면들은 부 에지에서 교차할 수 있다. 부 에지는 2개의 부 절삭 에지를 포함할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따라, 단부면은 오목할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에 따라, 생소지의 단부면에서 2개의 부 절삭 에지는 동일선상에 위치하지 않는다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 그리고 동일한 것이 실제로 어떻게 실행될 수 있는지를 보여주기 위해, 이하의 첨부 도면이 참조될 것이다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 제조된 생소지의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 생소지의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 생소지의 단부도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공구 세트의 사시도이다.
도 5는 도 4의 공구 세트의 분해된 사시도이다.
도 6은 개방 구조인 공구 세트의 부분도이다.
도 7은 폐쇄 구조인 공구 세트의 부분도이다.
도 8은 장탈 구조인 공구 세트의 부분도이다.
이하의 설명에서, 본 발명의 다양한 양태가 설명될 것이다. 설명을 목적으로, 구체적인 구조와 세부 내용이 본 발명을 철저히 이해할 수 있도록 충분히 상세하게 기재되어 있다. 그러나, 당해 기술 분야의 숙련자에게 본원의 요지는 여기에 개시된 구체적인 세부 내용 없이 실시될 수 있음이 또한 명백할 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 양태에 따라 소결가능한 분말의 압축 성형에 의해 형성되는 소결전 절삭 인서트 생소지(10)의 비제한적인 예시를 도시한다. 생소지(10)를 소결하면 절삭 인서트가 생성된다. 절삭 인서트는 금속 절삭 작업에 이용될 수 있다. 소결가능한 분말은 바인더와 혼합되는 야금 분말, 서멧 분말 또는 세라믹 분말일 수 있다. 생소지(10)는 2개의 대향 측면(12)과 그 사이에서 연장되는 외주면(14)을 가진다. 생소지(10)는 관통 구멍(16)을 가질 수 있다. 관통 구멍(16)은 측면(12)들 사이에서 연장될 수 있다. 관통 구멍(16)은 구멍 축(B)을 가지고 생소지(10)는 그 축을 중심으로 90°회전 대칭을 가질 수 있다. 외주면(14)은 4개의 상이한 방향으로 면하는 4개의 동일한 단부면(18)을 갖는다. 단부면(18)은 오목할 수 있고, 따라서 언더컷 형상을 형성할 수 있다. 각각의 단부면(18)과 각각의 측면(12)은 주 에지(20)에서 교차한다. 각각의 단부면(18)은 2개의 주 에지(20)를 갖고 생소지(10)는 총 8개의 주 에지(20)를 갖는다. 각각의 주 에지(20)의 적어도 일 부분은 주 절삭 에지(22)를 형성한다. 각각의 주 절삭 에지(22)는 주 절삭 에지(22)가 형성되는 주 에지(20)의 길이 절반 이상에 걸쳐 연장될 수 있다.
인접한 단부면(18)들은 부 에지(24)에서 교차한다. 부 에지(24)는 중간 부 에지(28)에 의해 연결되는 정확히 2개의 부 절삭 에지(26)를 포함한다. 주 절삭 에지(22)는 부 절삭 에지(26)보다 길다. 각각의 부 절삭 에지(26)는 인접한 주 절삭 에지(22)를 갖는다. 인접한 주 절삭 에지(22) 및 부 절삭 에지(26)는 인접한 주 절삭 에지(22)와 부 절삭 에지(26) 사이에서 연장되는 관련된 코너 절삭 에지(30)를 갖는다. 즉, 인접한 주 절삭 에지(22) 및 부 절삭 에지(26)는 코너 절삭 에지(30)에서 합체된다. 주 절삭 에지(22), 부 절삭 에지(26) 및 관련된 코너 절삭 에지(30) 쌍은 각각 인서트 절삭 에지(32)를 형성한다.
각각의 인서트 절삭 에지(32)는 절삭 에지(32)의 양편 상에 위치하는 2개의 표면의 교차점에서 형성된다. 하나의 표면은 단부면(18)에 위치하는 레이크면(34)이고, 다른 표면은 릴리프면(36)이다. 주 절삭 에지(22)와 관련된 릴리프면(36)은 측면(12)에 위치한다. 부 절삭 에지(26)와 관련된 릴리프면(36)은 단부면(18)에 위치하고, 코너 절삭 에지(30)와 관련된 릴리프면(36)은 측면(12)과 단부면(18) 사이에 위치하는 코너면에 위치한다. 따라서, 소정의 인서트 절삭 에지(32)의 주 절삭 에지(22), 부 절삭 에지(26) 및 코너 절삭 에지(30) 쌍 각각은 특정 레이크면(34) 및 특정 릴리프면(36), 즉 인서트 절삭 에지(32)가 형성되는 교차부를 이루는 레이크면(34) 및 릴리프면(36)과 관련된다. 레이크면(34)은 인서트 절삭 에지(32)로부터 생소지(10)의 안쪽 방향으로 연장될 수 있다. 레이크면(34)은 단부면(18)의 내부 단부면(38)쪽으로 연장될 수 있다. 일부 응용예에 따라, 레이크면(34)은 단부면(18)의 내부 단부면(38)으로 연장된다. 2개의 부 절삭 에지(26) 중 하나는 인접한 단부면(18) 중 하나에 속하고, 2개의 부 절삭 에지(26) 중 다른 하나는 인접한 단부면(18) 중 다른 하나에 속한다. 다시 말해서, 소정의 부 에지(24)의 2개의 부 절삭 에지(26) 중 하나는 일 단부면(18)의 레이크면(34)과 관련되고, 소정의 부 에지(24)의 다른 부 절삭 에지(26)는 인접한 단부면(18)의 레이크면(34)과 관련된다.
도 2에 도시된 대로, 생소지(10)의 측면도에서 2개의 측면(12)들은 서로 정렬되지 않고 구멍 축(B)을 중심으로 서로 0이 아닌 각도(α)만큼 회전되어 있다. 도 3에 도시된 대로, 생소지(10)의 단부도에서, 인접한 부 절삭 에지(26)를, 즉 공통 부 에지(24) 상에 위치하는 부 절삭 에지(26)들은 서로에 대해 소정 간격(d)만큼 이격되어 있다. 결과적으로, 일부 실시예에서, 생소지(10)의 단부도에서 공통 부 에지(24) 상에 형성되는 2개의 부 절삭 에지(26)들은 동일선상에 위치하지 않는다. 게다가, 공통 부 에지(24) 상에 형성되는 2개의 부 절삭 에지(26)와 중간 부 에지(28)들은 동일선상에 위치하지 않는다. 대체로, 일부 실시예에서, 부 에지(24)들은 비선형 형상일 수 있다.
도 4 내지 도 8은 공구 세트(40)를 도시한다. 공구 세트(40)는 소결가능한 분말을 도 1 내지 도 3에 도시된 생소지(10)로 압축 성형하도록 구성될 수 있다. 공구 세트(40)는 기준 축 방향을 정의하는 중심축(A)을 갖는다. 반경 방향은 중심축(A)에 직각으로 정의된다. 공구 세트(40)는 커버 판(44)이 장착될 수 있는 베이스 본체(42)를 포함할 수 있다. 커버 판(44)은 편평한 판, 예를 들어 디스크의 형태를 가질 수 있고, 관통 연장되는 판 관통 구멍(46)을 가진다. 베이스 본체(42)는 외부 베이스 외주면(48)과 내부 베이스 관통 구멍(50)에 의해 경계 형성된다. 커버 판(44)이 베이스 본체(42) 상에 장착될 때, 중심축(A)은 판 관통 구멍(46)과 베이스 관통 구멍(50)을 통하여 진행된다. 베이스 본체(42)는 복수의 반경방향 펀치 채널(52)과 복수의 반경방향 다이 채널(54)을 가질 수 있다. 펀치 채널(52)과 다이 채널(54)은 교번하게 배치되고 베이스 외주면(48)으로부터 베이스 관통 구멍(50)까지 연장된다. 펀치 채널(52) 및 다이 채널(54)은 세장형 형태일 수 있다. 일부 응용예에 따라, 베이스 본체(42)는 4개의 반경방향 펀치 채널(52) 및 4개의 반경방향 다이 채널(54)을 가질 수 있다.
공구 세트(40)는 소결가능한 분말을 생소지(10)로 압축 성형하기 위해 상부 펀치(56), 대향하는 하부 펀치(58) 및 측부 펀치(60)를 갖는다. 상부 펀치(56) 및 하부 펀치(58)는 판 관통 구멍(46)과 베이스 관통 구멍(48) 각각에 활주하여 수용되는 구성 및 치수를 갖는다. 측부 펀치(60)들은 각각의 펀치 채널(52) 내에 활주하여 수용되는 구성 및 치수를 갖는다. 일부 응용예에 따라, 4개의 측부 펀치(60)가 있을 수 있다.
상부 펀치(56), 하부 펀치(58) 및 측부 펀치(60)는 세장형 로드형 구조를 가질 수 있고, 각각은 소결가능한 분말과 접촉하여 생소지(10)로 압축 성형하도록 구성되는 펀치면을 일단부에 갖는다. 상부 펀치(56)는 상부 펀치면(62)을 갖고, 하부 펀치(58)은 하부 펀치면(64)을 갖고, 측부 펀치(60) 각각은 측부 펀치면(66)을 갖는다. 상부 펀치면(62)은 상부 펀치 외주 에지(68)에 의해 경계 형성되고, 하부 펀치면(64)은 하부 펀치 외주 에지(70)에 의해 경계 형성되고, 측부 펀치면(66) 각각은 측부 펀치 외주 에지(72)에 의해 경계 형성된다. 펀치면 각각은 생소지(10)의 표면을 형성하도록 구성된다. 상부 펀치 외주 에지(68) 및 하부 펀치 외주 에지(70)는 상부 펀치면(62)과 하부 펀치(58)의 코너에 상부 펀치 외주 코너 에지(68') 및 하부 펀치 외주 코너 에지(70')를 각각 가질 수 있다.
공구 세트(40)는 다이 로드(74)를 또한 갖는다. 다이 로드(74) 각각은 일단부에 다이 전방면(76)를 가지며, 이것은 다이 로드 외주 에지(80)에 의해 경계 형성되는 전방 다이 성형면(78)과 다이 성형면(78)으로부터 후방으로 분기되는 2개의 다이 안내면(82)을 포함한다. 다이 로드 외주 에지(80)는 다이 성형면(78)의 코너에서 다이 로드 외주 코너 에지(80')를 가질 수 있다. 다이 로드(74) 각각의 다이 성형면(78)은 생소지(10)의 에지를 형성하도록 구성되고, 다이 안내면(82)은 소결가능한 분말을 압축 성형하는 동안 인접한 측부 펀치(60)를 안내하도록 구성된다. 다이 로드(74)는 각각의 다이 채널(54) 내에 활주하여 수용되는 구성 및 치수를 갖는다. 측부 펀치(60) 각각은 2개의 다이 로드(74) 사이에서 위치하고, 역으로 다이 로드(74) 각각은 2개의 측부 펀치(60) 사이에서 위치한다. 다이 로드(74)는 세장형 로드형 구조를 가질 수 있다. 일부 응용예에 따라 4개의 다이 로드(74)가 있을 수 있다.
공구 세트(40)가 소결전 절삭 인서트 생소지(10)를 형성하도록 구성된 도 1 내지 도 3에 도시된 구체적인 응용예에 따라, 상부 펀치면(62) 및 하부 펀치면(64)은 서로 대면하고 생소지(10)의 측면(12)을 형성하도록 구성된다. 측부 펀치면(66)은 생소지(10)의 단부면(18)을 형성하도록 구성된다. 다이 로드(74) 각각의 다이 성형면(78)은 생소지(10)의 부 에지(24)를 형성하도록 구성된다. 중심 핀(84)이 생소지(10)을 압축 성형하는 동안 관통 구멍(16)을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 중심 핀(84)은 하부 펀치(58) 상에 위치할 수 있고 상부 펀치면(62)을 향하는 방향으로 연장될 수 있다.
상부 펀치(56) 및 하부 펀치(58)은 중심축(A)을 따라 축방향으로 이동가능하다. 상부 펀치(56)는 판 관통 구멍(46)을 통해 축방향으로 이동가능하고, 하부 펀치는 베이스 관통 구멍(50)을 따라 축방향으로 이동가능하고, 측부 펀치(60)는 펀치 채널(52) 내에서 반경방향으로 이동가능하고, 다이 로드(74)는 다이 채널(64) 내에서 반경방향으로 이동가능하다. 측부 펀치(60) 및 다이 로드(74)는 중심축(A)으로부터 반경방향으로 변위되고 상부 펀치(56)와 하부 펀치(58) 사이에서 축방향으로 배치된다. 4개의 측부 펀치(60)는 제1 대향 쌍(60A1) 및 제2 대향 쌍(60A2)인 2개의 대향 쌍으로 배치될 수 있고, 제1 대향 쌍(60A1)은 반경방향 제1 측부 축(A1)을 따라 이동가능하고 제2 대향 쌍(60A2)은 반경방향 제2 측부 축(A2)을 따라 이동가능하다. 제1 축(A1)은 중심축(A)에 직각일 수 있다. 제2 축(A2)은 중심축(A)에 직각일 수 있다. 제1 축(A1) 및 제2 축(A2)은 서로에 대해 직각일 수 있다.
생소지(10)를 제조하기 위해, 공구 세트(40)는 예를 들어 개방 구조, 압축 구조, 폐쇄 구조 및 장탈 구조를 포함할 수 있는 다수의 구조를 순환할 수 있다. 개방 구조에서 공구 세트(40)는 소결가능한 분말을 보유할 수 있다. 압축 구조에서 공구 세트(40)는 소결가능한 분말의 압축 성형을 위해, 준비될 수 있다. 폐쇄 구조는 소결가능한 분말의 압축 성형 후의 공구 세트(40)의 상태이다. 공구 세트(40)의 장탈 구조에서 생소지(10)는 공구 세트(40)으로부터 장탈될 수 있다.
생소지(10)를 제조하는 동안 압축 성형 단계는 공구 세트(10)의 2개의 구조와 관련될 수 있다. 제1 구조는 압축 성형 이전의 압축 구조와 대응하고, 제2 구조는 압축 성형 이후의 폐쇄 구조와 대응한다.
도 6은 개방 구조에서의 공구 세트(40)의 부분도를 도시한다. 도 6은 명료함을 위해 부분도로 도시되어, 다이 로드(74)(오직 하나만 도시됨)에 대한 측부 펀치(60)(오직 2개만 도시됨)의 위치가 명확하게 도시될 수 있다. 개방 구조에서 측부 펀치(60)는 펀치 채널(52) 내에 위치하고, 다이 로드(74)는 다이 채널(54) 내에 위치하고, 하부 펀치(58)는 베이스 관통 구멍(50) 내에 위치한다. 개방 구조에서 베이스 본체(42)로부터 이격되는 상부 펀치(56)와 커버 판(44)은 도 6에 도시되지 않았다. 다이 로드(74) 각각은 다이 로드 최종 위치에 위치한다. 다이 로드 최종 위치에서 다이 로드(74) 각각의 다이 성형면(78)은 베이스 관통 구멍(50)에 인접하여 위치한다. 다이 로드 최종 위치는 소결가능한 분말을 압축 성형하는 동안의 다이 로드(74)의 위치이다. 하부 펀치(58)는 하부 펀치 초기 위치에서 베이스 관통 구멍(50) 내에 위치한다. 하부 펀치 초기 위치에서 하부 펀치(58)는 베이스 관통 구멍(50) 내에 위치하지만, 베이스 관통 구멍(50)을 완전히 채우지는 않는다. 즉, 베이스 관통 구멍(50)은 부분적으로 노출된다. 측부 펀치(60), 다이로드(74) 및 하부 펀치(58)는 공구 세트(40)의 개방 캐비티(OC)를 형성한다. 개방 캐비티(OC)는 소결가능한 분말을 보유할 수 있다.
일부 실시예에 따라, 개방 구조에서 측부 펀치(60) 각각은 2개의 다이 로드(74) 사이에서 측부 펀치 초기 위치에 위치한다. 측부 펀치 초기 위치에서 측부 펀치(60) 각각은 인접한 다이 로드(74)의 다이 안내면(82)과 접촉할 수 있다. 측부 펀치 초기 위치에서 측부 펀치(60)는 베이스 관통 구멍(50)으로부터 반경방향으로 오프셋되거나 이격되고, 다이 로드(74)는 베이스 관통 구멍(50)과 인접한다. 측부 펀치 초기 위치는 여기에서 측부 펀치(60)의 제1 위치로도 지칭될 것이다.
공구 세트(40)의 압축 구조는 도 4에 도시된 대로 개방 구조로부터 커버 판(44)을 베이스 본체(42) 상에 위치시키고 상부 펀치(56)가 판 관통 구멍(46) 내에 위치함으로써 완성될 수 있다. 압축 구조에서 상부 펀치(56)는 상부 펀치 초기 위치에 위치한다. 상부 펀치 초기 위치에서 상부 펀치(56)는 판 관통 구멍(46) 내에 적어도 부분적으로 위치하고 상부 펀치(56)는 측부 펀치(60)로부터 이격된다. 압축 구조에서 커버 판(44)과 상부 펀치(56)의 존재는 개방 캐비티(OC)를 초기 폐쇄 캐비티(ICC)로 변화시킨다. 압축 구조는 개방 구조로부터 완성될 수 있기 때문에, 압축 구조에서의 측부 펀치(60), 다이 로드(74) 및 하부 펀치(58)의 구성은 도 6에 도시된 바와 같다. 상부 펀치(56)의 구성은 여기에 상술된 바와 같다. 초기 폐쇄 캐비티(ICC)는 도 6에 도시되며, 여기서 상부 펀치(56)는 도시되지 않는다. 초기 폐쇄 캐비티(ICC)는 다이 로드(74)와 상부 펀치(56), 하부 펀치(58) 및 측부 펀치(60)에 의해 형성된다.
공구 세트(40)가 도 1 내지 도 3에 도시된 생소지(10)를 압축 성형하도록 구성되는 실시예에서, 상부 펀치(56) 및 하부 펀치(58)는 서로 중심축(A)을 중심으로 소정 각도(α) 회전된다. 이 구성은 상부 펀치면(62) 및 하부 펀치면(64)이 서로 중심축(A)을 중심으로 소정 각도(α)회전되어 생소지(10)의 2개의 측면(12)이 서로 구멍 축(B)을 중심으로 소정 각도(α) 회전되는 것을 보장한다.
도 7은 폐쇄 구조에서의 공구 세트(40)의 부분도를 도시한다. 도 7은 명료함을 위해 부분도로 도시된다. 상부 펀치가 도시되지 않아 다이 로드(74)(오직 하나만 도시됨)에 대한 측부 펀치(60)(오직 2개만 도시됨)의 위치와 하부 펀치(58)가 명확하게 도시될 수 있다. 폐쇄 구조에서, 다이 로드(74) 각각은 다이 로드 최종 위치에 위치하고, 상부 펀치(56), 하부 펀치(58) 및 측부 펀치(60)는 각각 상부, 하부 및 측부 펀치 최종 위치에 위치한다. 폐쇄 구조는 압축 구조로부터 상부 펀치(56) 및 하부 펀치(58)를 서로를 향해 가압하고 측부 펀치의 대향 쌍(60A1, 60A2)을 서로를 향해 가압함으로써 완성될 수 있다. 측부 펀치(60)는 서로를 향해 이동하는 동안 측부 펀치(60) 각각을 측부 펀치 최종 위치로 안내하는 인접한 다이 안내면(82) 상에서 활주한다. 측부 펀치 최종 위치는 여기에서 측부 펀치(60)의 제2 위치로도 지칭될 것이다.
폐쇄 구조에서, 다이 로드(74) 및 상부 펀치(56), 하부 펀치(58) 및 측부 펀치(60)는 최종 폐쇄 캐비티(FCC)를 형성한다. 최종 폐쇄 캐비티(FCC)는 상부 펀치면(62), 하부 펀치면(64) 및 측부 펀치면(66)와 다이 성형면(78)에 의해 경계 형성된다. 폐쇄 구조에서, 측부 펀치 외주 에지(72)는 인접한 다이 로드 외주 에지(80)와 접촉하고, 상부 펀치 외주 에지(68) 및 하부 펀치 외주 에지(70)는 인접한 측부 펀치 외주 에지(72)와 접촉한다. 상부 펀치 외주 코너 에지(68') 및 하부 펀치 외주 코너 에지(70')는 각각 다이 로드 외주 코너 에지(80')와 접촉한다. 서로 접촉하는 측부 펀치 외주 에지(72) 및 다이 로드 외주 에지(80)는 정합하는 형상을 갖도록 형상화되어 그들 사이에 간극없이 함께 끼워맞춰진다. 유사하게, 서로 접촉하는 상부 펀치 외주 에지(68), 하부 펀치 외주 에지(70) 및 측부 펀치 외주 에지(72)는 정합하는 형상을 갖도록 또한 형상화되어 그들 사이에 간극 없이 또한 함께 끼워맞춰진다.
측부 펀치 최종 위치에서 측부 펀치들은 베이스 관통 구멍(50)에 인접하고 측부 펀치 외주 에지(72)는 인접한 다이 로드 외주 에지(80)와 접촉한다. 하부 펀치 최종 위치에서 하부 펀치(58)는 베이스 관통 구멍(50) 내에 위치하여 베이스 관통 구멍(50)을 완전하게 채운다. 즉, 베이스 관통 구멍(50)은 노출되지 않는다. 최종 폐쇄 캐비티(FCC)는 초기 폐쇄 캐비티(ICC)보다 작다. 최종 폐쇄 캐비티(FCC)는 생소지(10)의 형상을 형성한다. 폐쇄 구조에서, 다이 성형면(78)과 상부 펀치면(62), 하부 펀치면(64) 및 측부 펀치면(66)은 생소지(10)의 각각의 표면과 접촉한다.
장탈 구조가 도 8에 도시된다. 장탈 구조는 폐쇄 구조로부터 상부 펀치(56) 및 커버 판(44)을 장탈하고, 다이 로드(74)를 다이 로드 장탈 위치로 후퇴시키고, 측부 펀치(60)를 측부 펀치 장탈 위치로 후퇴시킴으로써 완성될 수 있다. 다이 로드 및 측부 로드 장탈 위치에서, 다이 로드(74) 및 측부 펀치(60)는 더 이상 베이스 관통 구멍(50)과 인접하지 않고 생소지(10)와도 맞물리지 않는다. 즉, 장탈 구조에서 다이 로드(74) 및 측부 펀치(60)는 생소지(10)로부터 이격되는 위치에 있다. 다이 로드(74) 및 측부 펀치(60)를 다이 로드 및 측부 펀치 장탈 위치로 가져온 후에, 하부 펀치(58)는 하부 펀치 장탈 위치로 이동된다. 하부 펀치 장탈 위치에서, 하부 펀치(58)는 베이스 관통 구멍(50) 으로부터 돌출되고(도 8 참조), 하부 펀치면(64) 상에 위치하는 생소지(10)는 공구 세트(40)로부터 쉽게 장탈될 수 있다.
생소지, 예를 들어 도 1 내지 도 3에 도시된 생소지(10)를 제조하기 위한 방법은 공구 세트(40)의 구조가 변경되어 소결가능한 분말이 공구 세트(40) 내부로 도입될 수 있고, 생소지(10)로 압축 성형되어 공구 세트(40)로부터 장탈되는 다수의 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 단계는 상부 펀치(56), 및 하부 펀치(58), 측부 펀치(60) 및 다이 로드(74) 사이에 초기 폐쇄 캐비티(ICC)를 형성하고, 소결가능한 분말의 미리 정해진 양이 초기 폐쇄 캐비티(ICC) 내에 위치하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 단계는 상부 펀치(56) 및 하부 펀치(58)를 서로를 향해 가압하고, 측부 펀치(60) 대향 쌍의 측부 펀치(60)를 서로를 향해 가압하고, 각각의 2개의 인접한 측부 펀치(60)가 공통 다이 로드(74)의 다이 안내면(82) 상에서 활주가능하게 이동하는 한편 측부 펀치(60)에 대해 다이 로드(74)를 고정 유지함으로써 초기 폐쇄 캐비티(ICC)로부터 최종 폐쇄 캐비티(FCC)를 만들어 소결가능한 분말을 압축 성형하여 생소지(10)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 최종 단계는 상부 펀치(56) 및 커버 판(44)을 베이스 본체(42)로부터 장탈하고, 다이 로드(74) 및 측부 펀치(60)를 생소지(10)로부터 이격되는 위치로 후퇴시키고, 하부 펀치(58)가 베이스 관통 구멍(50)으로부터 돌출되어 생소지(10)의 장탈을 가능케 하는 하부 펀치 장탈 위치로 하부 펀치(58)를 가져옴으로써, 공구 세트(40)를 장탈 구조로 가져오는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명이 어느 정도 구체적으로 설명되었지만, 이하의 특허청구범위에 기재된 대로 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (18)

  1. 생소지(10)를 형성하기 위해 소결가능한 분말을 압축 성형하도록 구성되고 축방향 및 반경방향을 정의하는 중심축(A)을 갖는 공구 세트(40)이며,
    베이스 관통 구멍(50), 복수의 반경방향 펀치 채널(52) 및 복수의 반경방향 다이 채널(54)을 갖는 베이스 본체(42),
    베이스 본체(42) 상에 장착가능하고, 판 관통 구멍(46)을 가지며, 베이스 본체(42) 상에 장착될 때 중심축(A)이 베이스 관통 구멍(50) 및 판 관통 구멍(46)을 통하여 진행하는, 커버 판(44),
    판 관통 구멍(46)을 통해 축방향으로 이동가능한 상부 펀치(56) 및 베이스 관통 구멍(50)을 통해 축방향으로 이동가능한 대향 하부 펀치(58),
    펀치 채널(52) 내에서 반경방향으로 이동가능하고, 대향 쌍으로 배치되는 복수의 측부 펀치(60),
    다이 채널(54) 내에서 반경방향으로 이동가능한 복수의 다이 로드(74)로서, 각각의 다이 로드(74)는 2개의 인접한 측부 펀치(60)에 공통이며 그 사이에 위치하고, 각각의 다이 로드(74)는 다이 로드 외주 에지(80)에 의해 경계 형성되는 전방 다이 성형면(78) 및 그로부터 후방으로 분기되는 2개의 다이 안내면(82)을 갖는 다이 로드(74)를 포함하고,
    2개의 인접한 측부 펀치(60)는 공통 다이 로드(74)의 다이 안내면(82) 상에서 활주하여 이동가능하고,
    상부 펀치면(62) 및 하부 펀치면(64)은 서로 중심축(A)을 중심으로 0이 아닌 각도(α)로 회전되는, 공구 세트.
  2. 제1항에 있어서,
    소결가능한 분말의 압축 성형 이전의 제1 구조로부터 소결가능한 분말의 압축 성형 이후의 제2 구조로 조정가능하도록 구성되고, 제1 구조에서 상부 펀치(56), 하부 펀치(58), 측부 펀치(60) 및 다이 로드(74)는 초기 폐쇄 캐비티(ICC)를 형성하고, 제2 구조에서 상부 펀치(56), 하부 펀치(58), 측부 펀치(60) 및 다이 로드(74)는 최종 폐쇄 캐비티(FCC)를 형성하고,
    상부 펀치(56), 하부 펀치(58) 및 측부 펀치(60)는 각각 상부 펀치면(62), 하부 펀치면(64) 및 측부 펀치면(66)을 갖고, 최종 폐쇄 캐비티(FCC)는 상부 펀치면(62), 하부 펀치면(64), 측부 펀치면(66) 및 다이 로드 성형면(78)에 의해 경계 형성되는, 공구 세트.
  3. 제1항에 있어서,
    소결가능한 분말의 압축 성형 이전의 제1 구조로부터 소결가능한 분말의 압축 성형 이후의 제2 구조로 조정되도록 구성되고, 제1 구조에서 측부 펀치(60)는 베이스 관통 구멍(50)으로부터 이격되고, 제2 구조에서 측부 펀치(60)는 베이스 관통 구멍(50)과 인접하고, 다이 로드(74)가 제1 구조 및 제2 구조 모두에서 베이스 관통 구멍(50)과 인접하여 위치하도록 구성되는, 공구 세트.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상부 펀치 및 하부 펀치는 생소지(10) 내에 관통 구멍(16)을 생성하기 위한 중심 핀(84)을 포함하는, 공구 세트.
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  6. 제1항의 공구 세트와 미리 정해진 양의 소결가능한 분말을 압축 성형하여 형성되는 생소지(10)의 조합이며,
    측부 펀치(60)를 베이스 관통 구멍(50)으로부터 이격된 제1 위치로부터 베이스 관통 구멍(50)에 인접한 제2 위치로 이동시키고, 그동안 다이 로드(74)가 베이스 관통 구멍(50)에 인접하여 고정 유지되고 측부 펀치(60)가 다이 안내면(82) 상에서 활주가능하게 이동함으로써, 소결가능한 분말의 압축 성형이 수행되도록 구성되고,
    다이 성형면(78) 각각은 생소지(10)의 부 에지(24)를 형성하는, 조합.
  7. 제6항에 있어서,
    부 에지(24)는 2개의 부 절삭 에지(26)를 포함하고, 생소지(10)의 단부도에서 2개의 부 절삭 에지(26)는 동일선상에 위치하지 않는, 조합.
  8. 제6항에 있어서,
    생소지(10)는 2개의 대향 측면(12) 및 그 사이에서 연장되는 외주면(14)을 포함하고, 외주면(14)은 4개의 동일한 단부면(18)을 포함하고, 인접한 단부면(18)들은 부 에지(24)에서 교차하는, 조합.
  9. 제8항에 있어서,
    측부 펀치(60) 각각은 돌출된 측부 펀치면(66)을 갖고, 생소지(10)는 소결가능한 분말을 압축 성형하는 동안 돌출된 측부 펀치면(66)에 의해 형성되는 오목한 단부면(18)을 갖고,
    상부 펀치(56)는 상부 펀치면(62)을 갖고 하부 펀치(58)는 하부 펀치면(64)을 갖고, 상부 펀치면(62) 및 하부 펀치면(64)은 소결가능한 분말을 압축 성형하는 동안 생소지(10)의 측면(12)를 형성하는, 조합.
  10. 생소지(10)의 제조 방법이며,
    (i) 제1항에 따른 공구 세트(40)를 제공하는 단계,
    (ii) 상부 펀치(56), 하부 펀치(58), 측부 펀치(60) 및 다이 로드(74) 사이에 초기 폐쇄 캐비티(ICC)를 형성하는 단계로서, 미리 정해진 양의 소결가능한 분말이 초기 폐쇄 캐비티(ICC) 내에 위치하는 단계,
    (iii) 상부 펀치(56) 및 하부 펀치(58)를 서로를 향해 가압하고, 측부 펀치(60) 대향 쌍의 측부 펀치(60)를 서로를 향해 가압하고, 각각의 2개의 인접한 측부 펀치(60)가 공통 다이 로드(74)의 다이 안내면(82) 상에서 활주가능하게 이동하는 한편 측부 펀치(60)에 대해 다이 로드(74)를 고정 유지함으로써 초기 폐쇄 캐비티(ICC)로부터 최종 폐쇄 캐비티(FCC)를 만들어 소결가능한 분말을 압축 성형하여 생소지(10)를 형성하는 단계,
    (iv) 상부 펀치(56) 및 커버 판(44)을 베이스 본체(42)로부터 장탈시키고 다이 로드(74) 및 측부 펀치(60)를 생소지(10)로부터 이격된 위치로 후퇴시키고 하부 펀치(58)가 베이스 관통 구멍(50)으로부터 돌출되어 생소지(10)의 장탈을 가능하게 하는 하부 펀치 장탈 위치로 하부 펀치(58)를 가져옴으로써, 공구 세트(40)를 장탈 구조로 가져오는 단계를 포함하는,
    생소지의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소결가능한 분말을 압축 성형하여 생소지(10)를 형성하는 단계는 생소지(10)에 관통 구멍(16)을 생성하는 단계를 포함하는 생소지의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 공구 세트(40)를 장탈 구조로 가져오는 단계 후, 생소지(10)를 소결하는 단계를 더 포함하는 생소지의 제조 방법.
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