KR101932708B1 - 더블 헬리컬 부재의 제조 방법 - Google Patents

더블 헬리컬 부재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 상부 아웃 펀치와 하부 아웃 펀치 내부에 각각 서로 다른 방향의 헬리컬 치형을 형성해서 미분리된 성형 다이 내부에서 날개와 날개를 중심으로 상하부에 서로 다른 방향의 헬리컬 치형이 형성된 더블 헬리컬 부재를 가압하여 제조한 다음, CNC(Computer Numerical Control) 가공을 통해 날개를 제거하여 더블 헬리컬 부재를 제작함으로써 파팅 라인이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 하나의 몸체로 제작하여 크랙 발생을 차단하도록 하는 더블 헬리컬 부재의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 더블 헬리컬 부재에 관한 것이다.

Description

더블 헬리컬 부재의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING DOUBLE HELICAL MEMBER}
본 발명은 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 상부 아웃 펀치와 하부 아웃 펀치 내부에 각각 서로 다른 방향의 헬리컬 치형을 형성해서 미분리된 성형 다이 내부에서 날개와 날개를 중심으로 상하부에 서로 다른 방향의 헬리컬 치형이 형성된 더블 헬리컬 부재를 가압하여 제조한 다음, CNC(Computer Numerical Control) 가공을 통해 날개를 제거하여 더블 헬리컬 부재를 제작함으로써 파팅 라인이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 하나의 몸체로 제작하여 크랙 발생을 차단하도록 하는 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차나 산업기계 등에서 두 축간의 거리가 크게 이격된 상태에서 회전운동을 전달하는 동력전달장치로 벨트전동장치가 널리 사용되고 있으며, 풀리와 벨트간의 슬립을 방지하여 주동축과 종동축간의 회전타이밍을 일정하게 유지하게 하기 위하여 잇발을 가진 타이밍 풀리와 타이밍 벨트가 사용되고 있다.
타이밍 풀리에는 축과 나란한 방향의 치형을 가진 풀리와 축에 대하여 경사진 치형을 가진 헬리컬 치형을 가진 풀리가 있으며, 축에 대하여 나란한 치형을 가진 풀리는 고속회전시 소음이 발생하고, 동력전달능력이 떨어져 보다 큰 동력을 전달하기 위하여는 폭이 넓은 타이밍벨트가 필요로 하므로 큰 힘을 전달하고 소음발생을 억제하기 위하여는 헬리컬 치형을 가진 풀리가 사용된다.
단일 헬리컬 치형을 갖는 풀리는 축에 비틀림 응력이 발생하여 진동의 원인이 되므로 이를 방지하기 위하여 치형의 경사각이 반대로 형성되는 더블 헬리컬 풀리가 적용되는 경우가 있다.
종래 더블 헬리컬 풀리는 헬리컬 풀리의 가운데에 풀리의 원주를 따라 틈새를 형성하고 상기 틈새의 좌ㅇ우를 세이퍼로 서로 어긋나게 치형을 절삭하는 일체형 제작방법과, 좌ㅇ우의 헬리컬 치형을 각각 분리하여 가공하고 결합하는 조립식 방법이 있었으며, 일체형 헬리컬 치형을 가공하는 세이퍼가공은 가공되는 치형의 표면조도가 떨어지고 생산성이 낮으며 헬리컬치형을 가공할 수 있는 세이퍼의 가격이 고가여서 일체형 더블 헬리컬 풀리는 생산비용이 매우 높다는 문제점이 있었다.
또한, 헬리컬 기어는 인터널 기어(일명 내접기어)에 내측으로 치합되어 동력을 전달하는 것으로, 몸체 외주에 헬리컬 치형이 절삭 가공되어 있다. 이러한 헬리컬 부재는 전동(傳動)이 극히 원활하고, 진동 소리가 적으며, 큰 힘을 전달할 수 있으나, 치형이 비틀려 있어 비틀림 응력이 축방향으로 생긴다는 점과 공작이 어렵다는 결점이 있다.
또한, 축방향으로 발생되는 비틀림 응력을 방지하기 위한 더블 헬리컬 기어가 공지되어 있다.
그러나 이러한 더블 헬리컬 기어에서는 몸체의 외주에 헬리컬 치형을 반대방향으로 이중 가공해야 하기 때문에, 보다 많은 가공시간이 소요되는 것은 물론이며, 복잡한 기어 가공용 기계가 요구되어 상당한 제조비용이 발생되는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 분말야금법에 의해 더블 헬리컬 부재(풀리, 기어)를 제작하는 방법이 개발되었다.
분말야금법이라 함은 금속분말을 압분성형한 다음 소결하여 최종성형물을 얻는 방법이다. 상기 분말야금법은 압연, 단조 및 주조 등으로 성형물을 얻는 방법과 매우 큰 차이점을 나타내게 되는데, 통상적으로 용융공정을 통해 제조하기 어려운 제품을 분말야금법으로 제조하고 있다.
분말야금법은 소결된 철, 황동, 청동, 스테인레스 등의 재료가 주재로 사용된다. 이와 같은 주재료에는 제조된 성형품의 물리적 특성을 보완하기 위하여, 다양한 금속분말이 부가적으로 투입되어 성형된다. 일 예로 주재료에 흑연, 구리 등의 미세분말을 혼합하고, 이 분말혼합물을 소결하여 강도, 내후성, 내마모성 등을 개선시키는 것에 관한 기술이 공지되어 있다.
또, 소결부품의 적용범위를 확대시킬 목적으로, 주재료에 니켈과 몰리브데늄을 첨가하여 소결함으로서, 고인성 및 고강도성을 갖는 소결부품을 제조하는 기술이 공지되어 있다.
상기와 같은 분말야금법은 용융에 의해 제조된 재료로써 얻을 수 없는 다양한 종류의 장점을 가지고 있다. 특히, 높은 치수정밀도를 요하는 제품을 용이하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제조된 제품을 절단하지 않아도 되는 장점이 있다.
이와 같은 장점으로 인하여 용융공정으로 제조되고 있는 여러 종류의 부품들이 점차 분말야금법을 통해 제조되고 있는 실정이다.
이러한 분말야금법에 의해 더블 헬리컬 부재(풀리, 기어)를 제조하는 방법으로, 미국 등록특허 US 6,440,357호에 개시되어 있다.
이러한 미국 등록특허 US 6,440,357호는 성형 다이를 상하부로 분리하여, 서로 다른 방향의 헬리컬 치형을 형성하는 것을 특징으로 하나, 성형 다이, 즉 금형을 상하부로 분리하는 경우 분리된 부분에 파팅 라인(Parting Line)이 생성되게 되는 데, 이러한 파팅 라인이 발생한다는 것은 크랙이 발생한 것이기 때문에 제품에 하자가 발생한 것이다.
미국 등록특허 US 6,440,357호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상부 아웃 펀치와 하부 아웃 펀치 내부에 각각 서로 다른 방향의 헬리컬 치형을 형성해서 미분리된 성형 다이 내부에서 날개와 날개를 중심으로 상하부에 서로 다른 방향의 헬리컬 치형이 형성된 더블 헬리컬 부재를 가압하여 제조한 다음, CNC(Computer Numerical Control) 가공을 통해 날개를 제거하여 더블 헬리컬 부재를 제작함으로써 파팅 라인이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 하나의 몸체로 제작하여 크랙 발생을 차단하도록 하는 더블 헬리컬 부재의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
외주면에 축방향의 서로 반대방향으로 경사진 치형을 갖는 더블 헬리컬 부재를 분말 야금 프레스 금형을 이용하여 제조하는 방법에 있어서, 내부에 상기 더블 헬리컬 부재의 지름보다 더 큰 지름의 충전홀이 형성된 성형 다이의 내부로 상기 더블 헬리컬 부재의 하부 헬리컬 치형이 형성된 하부 금형을 상승시키는 하부 금형 상승 공정과; 상기 성형 다이의 충전홀에 금속 분말을 충전시키는 금속 분말 충전 공정과; 상기 더블 헬리컬 부재의 상부 헬리컬 치형이 형성된 상부 금형을 회전 하강시키되, 상기 하부 금형과 일정 거리 이격시켜 금속 분말을 가압하여 중앙부에 원판 형태의 날개를 형성하고, 상기 날개의 상하단에 상기 상, 하부 헬리컬 치형을 형성하는 가압 공정과; 상기 더블 헬리컬 부재의 높이만큼 상기 성형 다이를 하강시키고, 이와 동시에 상기 상부 금형을 상승시키며, 상기 하부 금형을 부분 하강시켜 상기 더블 헬리컬 부재를 방출시키는 방출 공정; 및 방출된 상기 더블 헬리컬 부재의 날개를 CNC 가공을 통해 제거하는 후가공 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 더블 헬리컬 부재의 제조 방법은 상기 더블 헬리컬 부재가 방출되면, 상기 성형 다이를 원위치시키고, 상기 하부 금형 상승 공정, 금속 분말 충전 공정, 가압 공정 및 방출 공정을 반복 수행한다.
여기에서 또한, 상기 하부 금형은 원통형으로 형성되고, 상단 내측면에 상기 하부 헬리컬 치형이 형성되며, 상기 하부 헬리컬 치형 하부에 제 1회전 나사산이 형성되는 하부 아웃 펀치와; 상기 하부 아웃 펀치 내부에 인입되도록 원통형으로 형성되고, 상기 하부 아웃 펀치에서 회전되도록 상단 외측면에 상기 제 1회전 나사산과 치합되는 제 2회전 나사산이 형성되는 회전 하부 인 펀치; 및 상기 회전 하부 인 펀치 내부를 관통하여 상기 더블 헬리컬 부재의 중앙부에 수직으로 관통홀을 형성하는 코어를 포함한다.
여기에서 또, 상기 상부 금형은 원통형으로 형성되고, 하단 내측면에 상기 상부 헬리컬 치형이 형성되며, 상기 상부 헬리컬 치형 하부에 제 3회전 나사산이 형성되는 상부 아웃 펀치와; 상기 상부 아웃 펀치 내부에 인입되도록 원통형으로 형성되고, 상기 상부 아웃 펀치에서 회전되도록 외측면에 상기 제 3회전 나사산과 치합되는 제 4회전 나사산이 형성되는 회전 상부 인 펀치를 포함한다.
여기에서 또, 상기 방출 공정은 상기 성형 다이, 상기 하부 금형의 하부 아웃 펀치 및 코어를 하강해서 상기 회전 하부 인 펀치를 회전시켜 상기 하부 아웃 펀치의 하부 헬리컬 치형에서 상기 더블 헬리컬 부재의 하부 헬리컬 치형이 분리 배출되도록 하고, 상기 상부 금형의 상부 아웃 펀치와 상기 회전 상부 인 펀치를 상승해서 상기 상부 인 펀치가 회전되도록 하여 상기 상부 아웃 펀치의 상부 헬리컬 치형에서 상기 더블 헬리컬 부재의 상부 헬리컬 치형이 분리 배출되도록 한다.
여기에서 또, 상기 더블 헬리컬 부재의 제조 방법은 상기 더블 헬리컬 부재와 동일하게 형성되되, 더 길게 형성된 샘플 지그를 상기 성형 다이의 충전홀에 삽입한 상태에서 상기 하부 아웃 펀치의 하부 헬리컬 치형과, 상기 상부 아웃 펀치의 상부 헬리컬 치형을 치합시켜 초기 위치를 설정한 상태에서 상기 하부 아웃 펀치와 상기 상부 아웃 펀치의 위치를 고정시키는 초기 셋팅 공정을 더 포함한다.
여기에서 또, 상기 더블 헬리컬 부재는 더블 헬리컬 풀리 또는 더블 헬리컬 기어이다.
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상기와 같이 구성되는 본 발명인 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 따르면, 상부 아웃 펀치와 하부 아웃 펀치 내부에 각각 서로 다른 방향의 헬리컬 치형을 형성해서 미분리된 성형 다이 내부에서 날개와 날개를 중심으로 상하부에 서로 다른 방향의 헬리컬 치형이 형성된 더블 헬리컬 부재를 가압하여 제조한 다음, CNC(Computer Numerical Control) 가공을 통해 날개를 제거하여 더블 헬리컬 부재를 제작함으로써 파팅 라인이 발생하는 것을 미연에 방지하고, 하나의 몸체로 제작하여 크랙 발생을 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명인 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 따른 분말 야금 프레스 금형을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 상부 금형과 성형 다이 및 하부 금형의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제작된 더블 헬리컬 부재의 가공전과 가공후의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 더블 헬리컬 부재의 제조 방법중 초기 셋팅 공정을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
도 5는 도 4의 샘플 지그의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 더블 헬리컬 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 본 발명인 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 따른 분말 야금 프레스 금형의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명인 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 따른 분말 야금 프레스 금형을 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 상부 금형과 성형 다이 및 하부 금형의 부분 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따라 제작된 더블 헬리컬 부재의 가공전과 가공후의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 본 발명인 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 따른 분말 야금 프레스 금형(1)은, 하부 금형(100)과, 성형 다이(200) 및 상부 금형(300)으로 이루어진다.
먼저, 하부 금형(100)은 하부 버텀 플레이트(110)와, 하부 베어링 어셈블리(120)와, 하부 탑 플레이트(130)와, 하부 아웃 펀치(140)와, 회전 하부 인 펀치(150) 및 코어(160)로 구성된다.
하부 버텀 플레이트(110)는 중앙부를 코어(160)가 수직으로 관통하도록 형성된다. 이때, 하부 버텀 플레이트(110)는 항시 고정된 위치로 하부 베어링 어셈블리(120)과 회전 하부 인 펀치(150)를 동일 위치에 위치시킨다.
하부 베어링 어셈블리(120)는 코어(160)가 관통되는 원기둥 형태로 형성되어 하부 버텀 플레이트(110)의 상면 중앙부에 고정 결합되고, 스러스트 베어링(TB)에 의해 회전된다.
하부 탑 플레이트(130)는 하부 베어링 어셈블리(120) 상면에 이격 설치되어 프레스 기계의 홀더(미도시)에 의해 승하강되고, 이의 중앙부를 회전 하부 인 펀치(150)가 수직으로 관통하도록 형성된다. 이때, 하부 탑 플레이트(130)는 상면 중앙부에 하부 아웃 펀치(140)를 고정시키고, 중앙부를 회전 하부 인 펀치(150)가 수직으로 관통하도록 형성된 제 1보조 플레이트(131)이 구비된다.
하부 아웃 펀치(140)는 원통형으로 형성되어 제 1보조 플레이트(131)의 상면 중앙부에 수직으로 고정 설치되어 하부 탑 플레이트(130)와 함께 승하강되고, 상단 내측면에 도 2에 도시된 바와 같이 하부 헬리컬 치형(A1)이 형성되며, 하부 헬리컬 치형(A1) 하부에 제 1회전 나사산(B1)이 형성된다.
회전 하부 인 펀치(150)는 하부 아웃 펀치(140) 내부에 인입되도록 원통형으로 형성되고, 하부 아웃 펀치(140) 내에서 회전되도록 상단 외측면에 제 1회전 나사산(B1)과 치합되는 제 2회전 나사산(B2)이 형성되어 하부 베어링 어셈블리(120) 상면 중앙부에 수직으로 설치된다.
코어(160)는 클램프(미도시)에 의해 승하강되고, 상승시 회전 하부 인 펀치(140) 내부를 관통하여 더블 헬리컬 부재(10)의 중앙부에 수직으로 관통홀(11)을 형성한다.
그리고, 성형 다이(200)는 더블 헬리컬 부재(10)의 지름보다 더 큰 지름으로 형성되어 금속 분말이 충전되는 충전홀(210)이 형성되며, 프레스 기계의 홀더에 의해 승하강된다. 여기에서, 성형 다이(200)는 외측에 성형 다이 플레이트(220)가 구비되고, 성형 다이 플레이트(220)에 수직으로 복수의 가이드 포스트(230)가 설치된다.
또한, 상부 금형(300)은 상부 탑 플레이트(310)와, 상부 베어링 어셈블리(320)와, 상부 버텀 플레이트(330)와, 상부 아웃 펀치(340) 및 회전 상부 인 펀치(350)를 포함한다.
상부 탑 플레이트(310)는 프레스 기계의 홀더(미도시)에 의해 가이드 포스트(230)를 따라 승하강된다.
상부 베어링 어셈블리(320)는 상부 탑 플레이트(310)의 저면 중앙부에 설치되고, 스러스트 베어링(TB)에 의해 회전된다.
상부 버텀 플레이트(330)는 상부 탑 플레이트(310)의 저면에서 이격 설치되고, 상부 탑 플레이트(310)와 함께 가이드 포스트(230)를 따라 승하강되며, 이의 중앙부를 상부 베어링 어셈블리(320)가 수직으로 관통하도록 형성된다. 이때, 상부 버텀 플레이트(330)는 저면 중앙부에 상부 아웃 펀치(340)를 고정시키고, 중앙부를 회전 상부 인 펀치(350)가 수직으로 관통하도록 형성된 제 2보조 플레이트(331)이 구비된다.
상부 아웃 펀치(340)는 원통형으로 형성되고, 하단 내측면에 상부 헬리컬 치형(A2)이 형성되며, 상부 헬리컬 치형(A2) 하부에 제 3회전 나사산(B3)이 형성된다.
회전 상부 인 펀치(350)는 상부 아웃 펀치(340) 내부에 인입되고, 하부 금형(100)의 코어(160)가 내부로 인입되도록 원통형으로 형성되고, 상부 아웃 펀치(340) 내에서 회전되면서 상승 및 하강되도록 상단 외측면에 제 3회전 나사산(B3)과 치합되는 제 4회전 나사산(B4)이 형성되어 상부 베어링 어셈블리(320) 저면 중앙부에 수직으로 설치된다.
한편, 본 발명인 더블 헬리컬 부재의 제조 방법에 따른 분말 야금 프레스 금형(1)에 따라 제작된 더블 헬리컬 부재(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부 헬리컬 치형(A1)과 상부 헬리컬 치형(A2) 사이에 날개(13)가 형성된다.
이하, 본 발명에 따른 본 발명인 더블 헬리컬 부재의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 더블 헬리컬 부재의 제조 방법중 초기 셋팅 공정을 설명하기 위한 공정 설명도이고, 도 5는 도 4의 샘플 지그의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 더블 헬리컬 부재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 설명도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 더블 헬리컬 부재의 제조 방법은 샘플 지그(10′)를 이용하여 상부 아웃 펀치(340)와 하부 아웃 펀치(140)의 초기 셋팅을 필요로 한다.
샘플 지그(10′)는 더블 헬리컬 부재(10)와 동일하게 관통홀(11)과, 하부 헬리컬 치형(A1) 및 상부 헬리컬 치형(A2)이 형성되되, 더 길게 형성된 형태이다.
이러한 샘플 지그(20)를 성형 다이(200)의 충전홀(210)에 삽입한 상태에서 하부 아웃 펀치(140)의 하부 헬리컬 치형(A1)과, 상부 아웃 펀치(340)의 상부 헬리컬 치형(A2)을 치합시켜 초기 위치를 설정한 상태에서 하부 아웃 펀치(140)와 상부 아웃 펀치(140)의 위치를 고정시킨다(초기 셋팅 공정-S10).
그런 다음, 성형 다이(210)의 충전홀(210) 내부로 하부 금형(100)의 하부 아웃 펀치(140)와 코어(160)가 상승되어 인입된다(하부 금형 상승 공정).
이때, 회전 하부 인 펀치(150)가 하부 아웃 펀치(140)가 상승됨에 따라 고정 위치에서 하부 베어링 어셈블리(120)에 의해 일방향으로 회전된다.
또한, 하부 아웃 펀치(140)는 금속 분말이 가압되어 축소되는 것을 감안하여 실제 제작되는 더블 헬리컬 부재(10)의 높이보다 더 높은 위치(약 높이의 2배)에 위치한다.
이어서, 도 5의 (a)와 같이 상부 금형(300)이 상승된 상태에서 호퍼(미도시)가 인입되어 금속 분말을 성형 다이(200)의 충전홀(210)에 충전시킨다(금속 분말 충전 공정-S20).
그리고 호퍼가 배출되면, 도 5의 (b)와 같이 상부 금형(300)이 하강되는데, 상부 금형(300)의 하강에 따라 상부 탑 플레이트(310)와, 상부 베어링 어셈블리(320)와, 상부 버텀 플레이트(330)와, 상부 아웃 펀치(340) 및 회전 상부 인 펀치(350)가 모두 하강되는 데, 성형 다이(200)의 가이드 포스트(230)를 따라 상부 탑 플레이트(310)와, 상부 버텀 플레이트(330)가 직선으로 하강된다.
그리하여 상부 탑 플레이트(310)와, 상부 버텀 플레이트(330)가 하강되면, 상부 아웃 펀치(340)의 제 3회전 나사산(B3)이 형성되고, 회전 상부 인 펀치(350)에 제 3회전 나사산(B3)과 치합되는 제 4회전 나사산(B4)이 형성되어 있어 회전 상부 인 펀치(350)가 상부 아웃 펀치(340)에서 상부 베어링 어셈블리(320)에 의해 일방향으로 회전하면서 하강된다.
그래서, 상부 아웃 펀치(340)의 상부 헬리컬 치형(A2)이 성형 다이(200)의 충전홀(210) 내부로 직선 하강하여 충전홀(210) 내부의 금속 분말을 가압한다(가압 공정-S30).
이로 인해 충전홀(210) 내부의 금속 분말이 가압되면서 하부 아웃 펀치(140)의 하부 헬리컬 치형(A1)이 형성되어 있고, 상부 아웃 펀치(340)의 상부 헬리컬 치형(A2)이 형성되어 있고, 이들 사이에 날개(13)가 구비된 더블 헬리컬 기어(10)가 제작된다. 가압시 하부 탑 플레이트(130)와 하부 아웃 펀치(140)가 더블 헬리컬 기어(10)의 높이만큼 하강된다.
가압이 완료되면, 도 5의 (c)와 같이 상부 금형(300)은 상승되고, 성형 다이(200) 및 하부 금형(100)이 하강된다.
즉, 상부 금형(300)은 상승되면서 하강과 반대로 회전 상부 인 펀치(350)가 회전되면서 상부 아웃 펀치(340) 내에서 회전되면서 상부 아웃 펀치(240)에 물려있는 더블 헬리컬 기어(10)를 밀어내어 배출시킨다.
또한, 하부 금형(100)은 하부 버텀 플레이트(110)는 고정되고, 하부 탑 플레이트(130)와 코어(160)가 하강되는 데, 하부 탑 플레이트(130)가 하강되면서 하부 아웃 펀치(140)가 하강하게 되고, 이로 인해 회전 하부 인 펀치(150)가 하부 아웃 펀치(140) 내에서 회전되면서 하부 아웃 펀치(140)에 물려 있는 더블 헬리컬 기어(10)를 밀어내어 배출시킨다.
한편, 성형 다이(200)는 충전홀(210) 내부에서 헬리컬 기어(10)가 외부로 방출되도록 헬리컬 기어(10)의 저면 높이까지 하강되어 헬리컬 기어(10)를 충전홀(210)의 상부로 배출시키면 별도의 배출 수단이 헬리컬 기어(10)를 외부로 배출시킨다(방출 공정-S40).
그리고, 다시 도 5의 (a)와 같이 성형 다이(200) 및 하부 금형(100)의 하부 아웃 펀치(140)와 코어(160)가 상승되어 원위치로 복귀한 후, 호퍼가 투입되면서 금속 분말을 충전홀(210)에 채운 다음 상기의 동작을 반복 수행한다.
이후, 도 3에 도시된 바와 같이 날개(13)가 구비된 헬리컬 기어(10)를 CNC 가공을 통해 날개(13)를 제거하여 제품을 완성한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 더블 헬리컬 부재 11 : 관통홀
13 : 날개 100 : 하부 금형
110 : 하부 버텀 플레이트 120 : 하부 베어링 어셈블리
130 : 하부 탑 플레이트 140 : 하부 아웃 펀치
150 : 회전 하부 인 펀치 160 : 코어
200 : 성형 다이 210 : 충전홀
220 : 성형 다이 플레이트 230 : 가이드 포스트
300 : 상부 금형 310 : 상부 탑 플레이트
320 : 상부 베어링 어셈블리 330 : 상부 버텀 플레이트
340 : 상부 아웃 펀치 350 : 회전 상부 인 펀치
A1 : 하부 헬리컬 치형 A2 :　상부 헬리컬 치형

Claims (8)

  1. 외주면에 축방향의 서로 반대방향으로 경사진 치형을 갖는 더블 헬리컬 풀리 또는 더블 헬리컬 기어인 더블 헬리컬 부재를 상기 더블 헬리컬 부재의 하부 헬리컬 치형이 형성되며, 상기 하부 헬리컬 치형 하부에 제 1회전 나사산이 형성되는 하부 아웃 펀치를 구비한 하부 금형과, 원통형으로 형성되고, 하단 내측면에 상기 더블 헬리컬 부재의 상부 헬리컬 치형이 형성되며, 상기 상부 헬리컬 치형 하부에 제 3회전 나사산이 형성되는 상부 아웃 펀치를 구비한 상부 금형으로 이루어지는 분말 야금 프레스 금형을 이용하여 제조하는 방법에 있어서,
    상기 더블 헬리컬 부재와 동일하게 관통홀과, 상기 하부 헬리컬 치형 및 상부 헬리컬 치형이 형성되되, 더 길게 형성된 샘플 지그를 성형 다이의 충전홀에 삽입한 상태에서 상기 하부 헬리컬 치형과, 상기 상부 헬리컬 치형을 치합시켜 초기 위치를 설정한 상태에서 상기 하부 아웃 펀치와 상기 상부 아웃 펀치의 위치를 고정시키는 초기 셋팅 공정과;
    내부에 상기 더블 헬리컬 부재의 지름보다 더 큰 지름의 충전홀이 형성된 성형 다이의 내부로 상기 하부 아웃 펀치와, 상기 하부 아웃 펀치 내부에 인입되도록 원통형으로 형성되고, 상기 하부 아웃 펀치에서 회전되도록 상단 외측면에 상기 제 1회전 나사산과 치합되는 제 2회전 나사산이 형성되는 회전 하부 인 펀치 및 상기 회전 하부 인 펀치 내부를 관통하여 상기 더블 헬리컬 부재의 중앙부에 수직으로 관통홀을 형성하는 코어를 포함하는 하부 금형을 상승시키는 하부 금형 상승 공정과;
    상기 성형 다이의 충전홀에 금속 분말을 충전시키는 금속 분말 충전 공정과;
    상기 상부 아웃 펀치와, 상기 상부 아웃 펀치 내부에 인입되고, 상기 하부 금형의 코어가 내부로 인입되도록 원통형으로 형성되고, 상기 상부 아웃 펀치 내에서 회전되면서 상승 및 하강되도록 상단 외측면에 제 3회전 나사산과 치합되는 제 4회전 나사산이 형성되는 회전 상부 인 펀치를 포함하는 상부 금형을 회전 하강시키되, 상기 하부 금형과 일정 거리 이격시켜 금속 분말을 가압하여 중앙부에 원판 형태의 날개를 형성하고, 상기 날개의 상하단에 상기 상, 하부 헬리컬 치형을 형성하는 가압 공정과;
    상기 더블 헬리컬 부재의 높이만큼 상기 성형 다이를 하강시키고, 이와 동시에 상기 상부 금형을 상승시키며, 상기 하부 금형을 부분 하강시켜 상기 더블 헬리컬 부재를 방출시키되, 상기 성형 다이, 상기 하부 금형의 하부 아웃 펀치 및 코어를 하강해서 상기 회전 하부 인 펀치를 회전시켜 상기 하부 아웃 펀치의 하부 헬리컬 치형에서 상기 더블 헬리컬 부재의 하부 헬리컬 치형이 분리 배출되도록 하고, 상기 상부 금형의 상부 아웃 펀치와 상기 회전 상부 인 펀치를 상승해서 상기 상부 인 펀치가 회전되도록 하여 상기 상부 아웃 펀치의 상부 헬리컬 치형에서 상기 더블 헬리컬 부재의 상부 헬리컬 치형이 분리 배출되도록 하는 방출 공정; 및
    방출된 상기 더블 헬리컬 부재의 날개를 CNC 가공을 통해 제거하는 후가공 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 더블 헬리컬 부재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 더블 헬리컬 부재의 제조 방법은,
    상기 더블 헬리컬 부재가 방출되면, 상기 성형 다이를 원위치시키고, 상기 하부 금형 상승 공정, 금속 분말 충전 공정, 가압 공정 및 방출 공정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 더블 헬리컬 부재의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3324110B2 (ja) * 1996-11-22 2002-09-17 三菱マテリアル株式会社 多段ヘリカルギアの製造方法、及びその粉末成形用金型
KR101692984B1 (ko) * 2016-07-06 2017-01-17 정삼균 헬리컬 기어 제조용 분말 야금 프레스 금형

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