KR102074458B1 - Multistage Cold Former for Manufacturing Helical Gear - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-stage cold former for helical gear manufacturing.
일반적으로 기어(gear)는 동력전달이나 가/감속이 필요한 기계장치에 다양하게 사용될 수 있다. 최근 자동차나 선박 등 동력전달 기계장치의 개발이 활발하게 이루어지면서 이러한 기어에 대한 수요가 늘어나고, 워크피스 형상 개발도 발전하고 있는 실정이다. In general, gears can be used in a variety of applications that require power transmission or acceleration / deceleration. Recently, as the development of power transmission machinery such as automobiles and ships is actively made, the demand for such gears increases, and the shape of the workpiece is also developing.
상기 기어는 다양한 크기와 형태로 제작되어 각종 기계부품에 사용되고 있다. 특히, 최근에는 일반 평기어보다 헬리컬기어(Helical Gear)가 많이 사용되고 있다. The gears are manufactured in various sizes and shapes and used for various mechanical parts. In particular, helical gears are used more recently than general spur gears.
도 1은 헬리컬기어의 구성을 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 상기 헬리컬기어(10)는 기어의 전체적인 바디를 구성하고, 축을 형성하는 본체부(11), 상기 본체부의 외측에 형성되어 동력을 전달하는 기어부(12)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 본체부(11)는 원기둥 형상이거나, 또는 내부에 공공이 형성된 링형상일 수 있다. 1 is a perspective view showing the configuration of a helical gear. Referring to FIG. 1, the
상기 기어부(12)는 상기 본체부(11)의 외측에 형성되어, 축방향으로부터 일정각도로 휘어질 수 있다. 일 예로, 상기 본체부(11)가 원기둥인 경우, 상기 본체부(11)의 상측에서 하측으로 외벽을 따라 일정각도로 기울여진 형태의 치형(13)이 다 수개 형성될 수 있다. The
상기 헬리컬기어는 일반 평기어보다 물림률이 좋아서 동력의 전달효과가 뛰어날 뿐만 아니라 회전 시 발생하는 소음도 작은 효과가 있어 널리 사용되고 있다. 다만, 상기 헬리컬기어는 톱니줄기가 기어의 축방향으로부터 일정각도로 휘어지도록 제작됨에 따라 제작공정이 일반 평기어에 비해 까다로운 단점이 있다. The helical gears are widely used because they have a better bite rate than general spur gears, so that the power transmission effect is excellent and the noise generated during rotation is also small. However, the helical gear has a disadvantage in that the manufacturing process is more difficult than the general spur gear as the tooth stem is manufactured to be bent at an angle from the axial direction of the gear.
종래에는 워크피스(Work Piece)를 제작한 후, 그 외측에 헬리컨기어의 치형을 절삭하여 가공하는 절삭공정을 통해 헬리컬기어를 제조하였다.Conventionally, after manufacturing a workpiece (Work Piece), a helical gear was manufactured through a cutting process of cutting and processing the teeth of the helical gear on the outside thereof.
이러한 종래의 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머나 제조방법에 대한 선행문헌은 아래와 같다.Prior art for a multi-stage cold former or a manufacturing method for manufacturing such a conventional helical gear is as follows.
[선행기술문헌][Preceding technical literature]
[특허문헌][Patent Documents]
국내출원번호 10-2012-0137376 (공개일자 : 2013년 11월 26일, 발명의 명칭 : 기어를 절삭하기 위한 공구 및 기어를 절삭하는 방법)Domestic Application No. 10-2012-0137376 (published date: November 26, 2013, the title of the invention: a tool for cutting gears and a method for cutting gears)
종래의 헬리컬기어를 제작하는 절삭공정은 아래와 같은 문제가 있다. The conventional cutting process for manufacturing a helical gear has the following problems.
첫째, 헬리컬기어의 기어간 간격이나 치형의 높이가 고르게 형성되지 못하는 문제가 있다. 즉, 절삭기를 활용하여 그 형상으로 금속재질을 절삭하는 공정이다 보니 절삭과정에서 흔들림과 같은 약간의 외부 충격이 있는 경우에는 헬리컬기어의 치형이 고르게 형성되지 못하여 기어간 맞물림이 제대로 이루어지지 않는 문제가 있다.First, there is a problem that the height of the helical gears between the gears and the teeth are not formed evenly. That is, it is a process of cutting metal material into its shape by using a cutting machine. Therefore, when there is a slight external impact such as shaking in the cutting process, the helical gear teeth cannot be formed evenly, so that the gears are not properly engaged. have.
둘째, 절삭공정의 경우 기어를 절삭하기 위한 절삭과정이 복잡하고, 하나의 헬리컬기어를 제조하기 위해서는 수십개의 치형을 절삭해야 됨에 따라, 제작시간과 제작비용이 많이 들어가는 단점이 있다. Second, in the case of the cutting process, the cutting process for cutting the gear is complicated, and in order to manufacture one helical gear, it is necessary to cut dozens of teeth.
셋째, 상기 절삭공정을 통해 헬리컬기어가 제조되고 난 후에도 헬리컬기어가 정상적으로 작동하기 위해서는 후공정이 필요한데, 이 후공정 단계의 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 드는 문제가 있다.Third, even after the helical gear is manufactured through the cutting process, the helical gear requires a post process in order to operate normally. This post process step takes a long time and is expensive.
이에 최근에는 냉간단조공법을 활용하여 헬리컬기어를 제조하는 장치나 방법이 개발되고 있는 실정이다. 냉간단조공법이란, 상온 또는 재결정온도 이하의 온도에서 워크피스를 압착하여 조직을 개선하고 성형을 함으로써, 원하는 형상을 만드는 공정이다. Recently, an apparatus or method for manufacturing a helical gear using a cold forging method has been developed. The cold forging method is a process of forming a desired shape by compressing a workpiece at a temperature below room temperature or a recrystallization temperature to improve the structure and molding.
이런 냉간단조공법의 경우, 절삭가공에 비해 금속소재를 압착시켜 형상의 변화를 줌으로써 제작되는 소재의 기계적 성질을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 원소재의 낭비를 줄임으로써 경제적 효과가 높은 장점이 있다. 다만, 종래의 냉간단조공법은 아래와 같은 문제가 있다.In the case of such a cold forging process, the mechanical properties of the fabricated material can be improved by compressing the metal material compared to the cutting process, thereby improving the mechanical properties of the fabricated material, and reducing the waste of the raw material has a high economic effect. However, the conventional cold forging method has the following problems.
첫째, 금형에 워크피스를 압축시킴으로써 원하는 형상의 소재를 제작함에 따라, 금형의 내구성이 단시간에 감소하는 문제가 있다.First, there is a problem that the durability of the mold decreases in a short time as the material of the desired shape is manufactured by compressing the workpiece into the mold.
둘째, 금형의 내구성이 단시간에 감소함에 따라, 금형제작비용이 많이 소요되어, 제조비용이 늘어나는 문제가 있다.Secondly, as the durability of the mold decreases in a short time, the mold production cost is high, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
셋째, 하나의 금형을 통해 원하는 형상을 제조하려다 보니 제조시간이 오래 걸리는 문제가 있다.Third, there is a problem that takes a long time to produce a desired shape through one mold.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 절삭이 아닌 냉간단조방식을 활용한 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a multi-stage cold former for helical gear manufacturing using cold forging instead of cutting.
본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머는, 워크피스를 성형하기 위해 금형유닛 및 다 수의 가압부를 포함하는 다 수의 제조유닛을 포함하는 헬리컬 기어 제조를 위한 다단 냉간포머로서, 상기 헬리컬기어의 본체부를 제작하기 위한 제1 제조유닛; 상기 헬리컬기어의 기어부를 제작하기 위한 제2 제조유닛; 상기 본체부에 홈 또는 중공을 형성하기 위한 제3 제조유닛; 상기 본체부에 제1 나사산을 형성하는 제4 제조유닛; 및 상기 기어부에 제2 나사산을 형성하는 제5 제조유닛을 포함하고, 상기 제2 나사산은 상기 기어부의 상단에서 하단으로 비틀림 설정각도를 가진 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.Multistage coldformer for manufacturing a helical gear according to an embodiment of the present invention, a multistage coldformer for manufacturing a helical gear including a plurality of manufacturing units including a mold unit and a plurality of pressurizing parts for forming a workpiece As a first manufacturing unit for manufacturing the main body of the helical gear; A second manufacturing unit for manufacturing a gear part of the helical gear; A third manufacturing unit for forming a groove or a hollow in the main body; A fourth manufacturing unit forming a first screw thread on the main body; And a fifth manufacturing unit forming a second screw thread on the gear part, wherein the second screw thread is formed in a shape having a twist setting angle from an upper end to a lower end of the gear part.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머는 다음과 같은 효과가 있다. Multi-stage cold former for helical gear manufacturing according to an embodiment of the present invention constituting the above configuration has the following effects.
첫째, 헬리컬기어의 치형이 고르게 형성되어, 후공정에 소요되는 비용이나 시간이 절감되는 효과가 있다.First, the teeth of the helical gear are formed evenly, thereby reducing the cost or time required for post-processing.
둘째, 헬리컬기어 제작을 위해 사용되는 금속소재의 강도를 센싱하여 적절압력으로 가압하기 때문에, 사용되는 금형의 내구성이 상승되는 효과가 있고, 이에 따라 금형제작비용이 절감되는 효과가 있다.Second, since the strength of the metal material used for the production of the helical gear is sensed and pressurized to an appropriate pressure, the durability of the mold used is increased, thereby reducing the mold manufacturing cost.
셋째, 하나의 헬리컬 기어를 제작하기 위한 공정을 다단계로 나누어 다 수의 금형을 사용하여 제작함에 따라, 제조시간이 절감되고 금형의 내구성이 향상되는 효과가 있다.Third, by dividing the process for manufacturing one helical gear into multiple stages and using a plurality of molds, the manufacturing time is reduced and the durability of the mold is improved.
도 1은 헬리컬 기어의 구성을 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 헬리컬 기어 제조유닛의 사시도
도 3은 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 구성 중 헬리컬 기어 제조유닛의 금형유닛을 분리한 사시도
도 4는 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 구성 중 헬리컬 기어 제조유닛의 측단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머로 헬리컬 기어를 제조하는 단계를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머를 통한 헬리컬기어 제조방법의 플로우 차트
도 7은 헬리컬 기어 제조유닛의 구성 중 제2 금형유닛의 측단면도1 is a perspective view showing the configuration of a helical gear
Figure 2 is a perspective view of a helical gear manufacturing unit of a multi-stage cold former for helical gear manufacturing according to an embodiment of the present invention
Figure 3 is a perspective view of the separation of the mold unit of the helical gear manufacturing unit of the configuration of the multi-stage cold former for helical gear manufacturing
Figure 4 is a side cross-sectional view of the helical gear manufacturing unit of the configuration of the multi-stage cold former for helical gear manufacturing
5 is a view showing a step of manufacturing a helical gear with a multi-stage cold former for manufacturing a helical gear according to an embodiment of the present invention.
6 is a flow chart of a helical gear manufacturing method through a multi-stage cold former for helical gear manufacturing according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a side cross-sectional view of the second mold unit of the configuration of the helical gear manufacturing unit
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구조나 방법에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 헬리컬 기어 제조유닛의 사시도이고, 도 3은 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 구성 중 헬리컬 기어 제조유닛의 금형유닛을 분리한 사시도이며, 도 4는 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 구성 중 헬리컬 기어 제조유닛의 측단면도이다.2 is a perspective view of a helical gear manufacturing unit of a multi-stage cold former for helical gear manufacturing according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is separated from the mold unit of the helical gear manufacturing unit of the configuration of the multi-stage cold former for manufacturing helical gear One is a perspective view, Figure 4 is a side cross-sectional view of the helical gear manufacturing unit of the configuration of the multi-stage cold former for helical gear manufacturing.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬기어의 금형유닛, 제1 가압부(200) 및 제2 가압부(300)를 포함할 수 있다.2 to 4, the mold unit of the helical gear according to the exemplary embodiment of the present invention may include a first
상기 금형유닛은 상기 워크피스(20)가 삽입되어 압착되는 공간을 제공하는 수단이다. 상세히, 상기 금형유닛은 제1 금형유닛(110) 및 제2 금형유닛(120)을 포함할 수 있다. 아래에서는 상기 제1 금형유닛(110)이 상기 제2 금형유닛(120)의 하부에 배치되고, 상기 제1 가압부(200)는 상기 제1 금형유닛(110)의 상측에 배치되며, 상기 제2 가압부(300)는 상기 제2 금형유닛(120)의 하측에 배치된 것을 기준으로 작성하나, 이에 한정되지 않고 상기 제2 금형유닛(120)이 상기 제1 금형유닛(110)의 하부에 배치된 경우에도 적용될 수 있음을 알려둔다.The mold unit is a means for providing a space in which the
상기 제1 금형유닛(110)은 헬리컬기어가 형성될 원재료인 금속재료(이하 워크피스(20)(WorkPiece)가 삽입되는 부분이다. 상세히, 상기 제1 금형유닛(110)은 상기 제2 금형유닛(120)의 상측에 배치되어 상기 워크피스(20)가 삽입되어 1차 가공되기 전의 상태를 유지할 수 있다. The
또한, 상기 워크피스(20)는 축방향을 기준으로 내부에 중공이 형성될 수 있다. 즉, 상기 워크피스(20)는 축 방향으로 내부가 뚫려있는 원기둥 형상일 수 있다. In addition, the
상기 제1 금형유닛(110)은 상기 워크피스(20)가 삽입되고, 상기 제1 가압부(200)가 왕복운동할 수 있는 제1 공간(111)이 형성된 제1 금형본체(112)와, 상기 제1 공간(111)에 배치되어 상기 워크피스(20)가 안착될 수 있는 안착부(113)와, 상기 제1 금형본체(112)를 보호하기 위해 상기 제1 금형본체(112)의 외부를 감싸는 제1 하우징을 포함할 수 있다. The
상세히, 상기 제1 공간(111)은 상기 제1 금형본체(112)의 축 방향을 따라 상기 제1 금형본체(112) 내부의 중공 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 안착부(113)는 상기 제1 공간(111)의 일 측에 형성될 수 있고, 이 경우 상기 제1 공간(111)의 타측을 통해 상기 제1 가압부(200)가 왕복 운동할 수 있다.In detail, the
또한, 상기 제1 안착부(113)는 상기 워크피스(20)가 삽입되어 안착함과 동시에 좌우로 흔들리지 않는 직경의 크기를 가질 수 있다. In addition, the
상기 제1 가압부(200)는 상기 제1 금형유닛(110)의 상측에 배치되어, 상기 제1 금형유닛(110)에 안착된 상기 워크피스(20)를 가압하는 수단이다. 상세히, 상기 제1 가압부(200)는 상기 제1 금형유닛(110) 상측에서 하방으로 이동하여 상기 워크피스(20)의 일면을 하측으로 가압할 수 있다. 상기 제1 가압부(200)가 상기 워크피스(20)의 일면을 가압하면 상기 워크피스(20)는 회전하며 상기 제1 금형유닛(110) 및 상기 제2 금형유닛(120)에 삽입될 수 있다.The first
또한, 상기 제1 가압부(200)는 상기 제1 공간(111)에 회전하며 상기 워크피스(20)를 가압할 수 있고, 이 경우 상기 워크피스(20)는 상기 제1 가압부(200)의 회전방향을 따라 회전하면서 상기 제1 금형유닛(110) 및 상기 제2 금형유닛(120)에 삽입될 수 있다. In addition, the first
상세히, 상기 제1 가압부(200)는 상기 워크피스(20)의 중공에 삽입되는 제1 삽입부(210)와, 상기 워크피스(20)의 일면에 접촉되어 상기 워크피스(20)를 가압하는 제1 접촉부(220)를 포함할 수 있다. 다만, 상기 제1 삽입부(210)는 상기 워크피스(20)에 중공이 형성되지 않은 경우는 생략될 수 있다.In detail, the first
상기 제1 삽입부(210)는 상기 워크피스(20)의 중공과 동일한 직경으로 형성되어 상기 워크피스(20)에 삽입되는 부분이다. 상기 제1 가압부(200)가 상기 워크피스(20)의 일면을 가압할 때, 상기 제1 삽입부(210)가 상기 워크피스(20)의 중공에 삽입됨으로써, 상기 워크피스(20)가 진동하거나 흔들리는 것을 방지하는 효과가 있다. The first inserting
상기 제1 접촉부(220)는 상기 제1 삽입부(210)보다 큰 직경으로 형성되어 상기 워크피스(20)의 일면을 가압할 수 있는 수단이다. 상세히, 상기 제1 접촉부(220)는 상기 제1 안착부(113)의 직경과 상기 워크피스(20) 중공의 직경 사이의 직경을 가질 수 있고, 이에 따라 상기 제1 안착부(113)에는 삽입되나 상기 워크피스(20)의 중공에는 삽입되지 않고 상기 워크피스(20)의 일면을 가압할 수 있다.The
상기 제2 금형유닛(120)은 상기 제2 가압부(300)가 왕복운동할 수 있는 제2 공간(121)이 형성된 상기 제2 금형본체(122)와, 상기 제2 공간(121)에 배치되어 상기 워크피스(20)의 외측에 형성될 치형에 대응되는 형상이 내측에 형성되어 있는 치형형성부(123)와, 상기 제2 금형본체(122)를 보호하기 위해 상기 제2 금형본체(122)의 외부를 감싸는 제2 하우징을 포함할 수 있다. The
상세히, 상기 제2 공간(121)은 상기 제2 금형본체(122)의 축방향을 따라 형성된 중공일 수 있다. 상기 제2 공간(121)을 통해 상기 제2 가압부(300)가 상기 워크피스(20)를 가압하기 위해 왕복운동할 수 있다. In detail, the
더욱 상세히, 상기 안착부(113)에 상기 워크피스(20)가 배치된 경우, 상기 제1 가압부(200)는 상기 워크피스(20)의 일면에 접촉하여 회전하면서 상기 워크피스(20)를 일측으로 가압할 수 있다. 이 경우, 상기 워크피스(20)가 상기 제1 가압부(200)의 회전방향과 동일방향으로 함께 회전하면서 상기 금형유닛의 제1 공간(111) 및 제2 공간(121)으로 삽입되고, 상기 워크피스(20)의 일부, 즉 치형이 형성되기 위한 부분이 상기 제2 공간(121)에 형성된 상기 치형형성부(123)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 삽입된 상기 워크피스(20) 일부의 외측에는 상기 치형형성부(123)의 내측형상에 대응되는 치형이 형성될 수 있다. In more detail, when the
또한, 상기 치형형성부(123)는 후술할 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 다 수의 상기 헬리컬기어 제조유닛의 제조단계에 따라 다르게 형성될 수 있다. 상세한 부분은 후술한다.In addition, the
위 실시예에서는 상기 금형유닛이 제1 금형유닛(110)과 제2 금형유닛(120)으로 분리된 경우로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 상기 제1 금형유닛(110)과 상기 제2 금형유닛(120)이 일체형으로 형성되어 상기 금형유닛을 형성할 수 있고, 상기 제1 금형유닛(110)과 상기 제2 금형유닛(120)의 상하방향 또한 서로 변경될 수 있다. In the above embodiment, the mold unit is described as being separated into the
상기 제2 가압부(300)는 상기 제2 금형유닛(120)의 하측에 배치되어, 상기 제1 금형유닛(110)에 안착되고 상기 제2 금형유닛(120)에 의해 치형이 형성된 상기 워크피스(20)를 일방과 반대되는 타방으로 가압하는 수단이다. 일 예로, 상기 제2 가압부(300)는 상기 제2 금형유닛(120) 하측에서 상방으로 이동하여 상기 워크피스(20)의 타면을 상측으로 가압할 수 있다.The second
상기 제2 가압부(300)는 상기 워크피스(20)의 타면에 접촉되어 상기 워크피스(20)를 가압하는 제2 접촉부(310) 및 상기 제2 접촉부(310)로부터 연장되어 상기 제2 접촉부(310)를 지지하고 상기 제2 금형본체(122)의 상기 제2 공간(121)을 왕복이동하는 제2 삽입부를 포함할 수 있다.The second
상기 제2 접촉부(310)가 상기 워크피스(20)의 타면을 가압하면, 상기 치형형성부(123)에 끼워져 외측에 치형이 형성된 워크피스(20)는 상방으로 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 워크피스(20)의 외측에 형성된 치형을 더 정교하게 다듬어지면서 상기 치형형성부(123)로부터 상기 워크피스(20)가 분리될 수 있다. When the
본 발명의 실시예에 따른 헬리컬기어 제조유닛은 상기 제1 가압부(200)에 연결되어 상기 제1 가압부(200)가 상기 워크피스(20)를 1차 가압할 때 상기 워크피스(20)의 소성변형을 위해 상기 제1 가압부(200)가 상기 워크피스에 가하는 제1 압력값을 측정할 수 있는 센서부(230) 및 상기 센서부(230)에 의해 측정된 상기 제1 압력값을 기준으로 상기 제1 가압부(200) 및 상기 제2 가압부(300)가 상기 워크피스(20)를 가압할 수 있도록 상기 제1 가압부(200) 및 상기 제2 가압부(300)의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. The helical gear manufacturing unit according to the embodiment of the present invention is connected to the first pressurizing
상세히, 상기 센서부(230)는 상기 제1 가압부(200)가 테스트 가압을 실시할 때, 상기 워크피스(20)가 소성변형을 일으키기 위한 제1 압력값을 측정할 수 있다. 소성변형시점을 판단하기 위해, 금형의 홈 내에는, 금형 홈에 상기 워크피스가 침투했는지를 확인하는 추가 센싱모듈이 더 포함될 수 있다. 즉, 금형 홈에 센싱모듈에서, 상기 제1 가압부의 압력으로 인해 상기 워크피스가 소성변형을 일으켜 금형의 홈 내측으로 인입함을 감지하면, 상기 시점을 소성변형시점으로 판단하고, 그 시점의 제1 가압부(200)의 압력을 제1 압력값으로 설정할 수 있다. In detail, the
즉, 상기 제1 압력값은 상기 워크피스(20)가 소성변형을 일으키기 위한 최소응력값일 수 있다. That is, the first pressure value may be a minimum stress value for causing the
상기 제어부는 상기 센서부(230)가 상기 제1 압력값을 측정하면 상기 제1 가압부(200) 및 상기 제2 가압부(300)가 상기 제1 압력값을 기준으로 일정 압력값으로 상기 워크피스(20)를 가압할 수 있도록 상기 제1 가압부(200) 및 제2 가압부(300)의 동작을 제어할 수 있다. The control unit, when the
일 예로, 상기 제어부는, 상기 제1 압력값이 5Pa인 경우, 상기 제1 가압부(200) 및 제2 가압부(300)의 가압력값을 6 내지 8Pa의 힘으로 조절할 수 있고, 이에 따라 상기 제1 가압부(200) 및 상기 제2 가압부(300)는 조절된 가압력값으로 상기 워크피스(20)를 가압할 수 있다. 이는 상기 워크피스(20)가 손상되지 않음과 동시에 상기 금형유닛이 손상되지 않는 압력값일 수 있고, 이는 사용자가 설정함에 따라 상기 제1 압력값보다 약하게, 같게 또는 강하게 상기 제1 가압부(200) 및 상기 제2 가압부(300)는 상기 워크피스(20)를 가압할 수 있다.For example, when the first pressure value is 5 Pa, the controller may adjust the pressing force values of the first
표 1은 상기 제1 압력값과 상기 제2 압력값 사이의 상관관계를 확인하기 위해, 상기 제2 압력값을 다르게 하여 생산되는 헬리컬기어 불량률을 측정한 데이터이다.Table 1 is a data of measuring the helical gear failure rate produced by varying the second pressure value in order to confirm the correlation between the first pressure value and the second pressure value.
표 2를 참조하면, 제1 압력값이 100GPa와 200GPa인 경우를 나누어 실험하였다. Referring to Table 2, the experiment was performed by dividing the case where the first pressure values were 100 GPa and 200 GPa.
제1 압력값이 100GPa인 경우, 제2 압력값이 100GPa보다 낮은 경우는 대부분 불량이 일어났고, 같은 경우에도 31.1%의 불량이 발생하였다. 110GPa부터 130GPa의 불량률은 4% 미만으로 나타났으나, 140GPa에서는 14.5%로 측정되어 제1 압력값보다 30GPa가 넘어간 순간 헬리컬기어의 불량률이 높게 나타났다. 이는 과도한 힘에 의해 헬리컬기어가 손상된 것으로 판단된다.In the case where the first pressure value is 100 GPa, most of the defects occurred when the second pressure value was lower than 100 GPa, and in the same case, 31.1% of the defects occurred. The failure rate of 110GPa to 130GPa was less than 4%, but at 140GPa, it was measured as 14.5%, and the failure rate of the helical gear was higher at the moment when 30GPa was exceeded than the first pressure value. It is believed that the helical gear is damaged by excessive force.
마찬가지로, 제1 압력값이 200GPa인 경우, 제2 압력값이 200GPa보다 낮은 경우는 대부분 불량이 일어났고, 같은 경우에도 34.8%의 불량이 발생하였다. 220GPa부터 260GPa의 불량률은 5% 미만으로 나타났으나, 280GPa에서는 17.9%로 측정되어 제1 압력값보다 80GPa가 넘어간 순간 헬리컬기어의 불량률이 높게 나타났다. 이는 과도한 힘에 의해 헬리컬기어가 손상된 것으로 판단된다.Similarly, when the first pressure value is 200 GPa, in most cases, when the second pressure value is lower than 200 GPa, a failure occurs, and in the same case, a 34.8% failure occurs. The defective rate of 220GPa to 260GPa was less than 5%, but at 280GPa, it was measured as 17.9%, and the defective rate of the helical gear was higher at the moment when 80GPa was exceeded than the first pressure value. It is believed that the helical gear is damaged by excessive force.
위와 같은 실험을 통해, 제2 압력값은 제1 압력값의 110% 내지 130%인 경우 가장 기어생성 효율이 높은것으로 확인되었다.Through the above experiment, the second pressure value was found to be the highest gear generation efficiency when 110% to 130% of the first pressure value.
아래에서는 상기 워크피스(20)를 상기 헬리컬기어로 제조하기 위한 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머에 대해 설명한다.Hereinafter, a multi-stage cold former for manufacturing a helical gear for manufacturing the
상기 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머는 하나 이상의 상기 헬리컬기어 제조유닛을 포함할 수 있다. The multi-stage cold former for manufacturing the helical gear may include one or more of the helical gear manufacturing units.
상세히, 상기 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머는 상기 워크피스(20)를 다양한 형상의 헬리컬기어로 제조하기 위해, 다 수의 상기 헬리컬기어 제조유닛을 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 워크피스(20)는 다 수의 상기 헬리컬기어 제조유닛에 의해 단계별로 형상이 제조되어 최종적으로 사용자에게 필요한 헬리컬기어로 제조될 수 있다.In detail, the multi-stage coldformer for manufacturing the helical gear may include a plurality of the helical gear manufacturing unit, in order to manufacture the
아래 실시예에서의 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머는 6개의 헬리컬기어 제조유닛을 포함할 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예일뿐, 제조하고자 하는 헬리컬기어의 형상에 따라 상기 헬리컬기어 제조유닛의 개수는 변동될 수 있음을 밝혀둔다. In the following embodiment, the multi-stage cold former for helical gear manufacturing may include six helical gear manufacturing units. However, this is only one embodiment, it should be noted that the number of the helical gear manufacturing unit may vary depending on the shape of the helical gear to be manufactured.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머로 헬리컬 기어를 제조하는 단계를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머를 통한 헬리컬기어 제조방법의 플로우 차트이다.5 is a view illustrating a step of manufacturing a helical gear with a multistage coldformer for manufacturing a helical gear according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a multistage coldformer for manufacturing a helical gear according to an embodiment of the present invention. Flow chart of the helical gear manufacturing method.
도 5를 참조하면, 상기 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머는 제1 내지 제6 헬리컬기어 제조유닛을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the multi-stage coldformer for manufacturing the helical gear may include first to sixth helical gear manufacturing units.
도 6을 참조하면, 상기 헬리컬기어 제조방법은, 소재가공단계(S110), 본체부 제작단계(S120), 기어부 제작단계(S130), 중공형성단계(S140), 본체부 치형형성단계(S150) 및 기어부 치형형성단계(S160)를 포함할 수 있다. 아래에서는 상기 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머를 통해 상기 헬리컬기어를 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Referring to Figure 6, the helical gear manufacturing method, the material processing step (S110), the main body manufacturing step (S120), the gear manufacturing step (S130), the hollow forming step (S140), the main body teeth forming step (S150) ) And gear tooth forming step (S160). Hereinafter, a method of manufacturing the helical gear through a multi-stage cold former for helical gear manufacturing will be described in detail.
상세히, 상기 소재가공단계(S110)는 상기 헬리컬기어가 제조되기 위한 금속소재를 상기 헬리컬기어로 제조하기 위한 워크피스(20)를 제작하는 단계일 수 있다. In detail, the material processing step S110 may be a step of manufacturing a
더욱 상세히, 상기 소재가공단계(S110)에서 사용자는 상기 헬리컬기어를 제조하기 위해 상기 금속소재, 바람직하게는 바 형상의 금속소재를 설정된 길이로 절단하여 상기 워크피스(20)로 가공하는 단계일 수 있다. 상기 소재가공단계(S110)를 통해 상기 헬리컬기어가 제조되기 위한 원통형상의 워크피스(20)가 제작될 수 있다.More specifically, in the material processing step (S110), the user may be a step of cutting the metal material, preferably a bar-shaped metal material to a predetermined length in order to manufacture the helical gear to be processed into the
상기 본체부 제작단계(S120)는 상기 헬리컬기어 중 상기 본체부를 제작하는 단계일 수 있다. 상세히, 상기 본체부 제작단계(S120)에서는 상기 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 제1 헬리컬기어 제조유닛 및 제2 헬리컬기어 제조유닛이 사용될 수 있다.The main body manufacturing step (S120) may be a step of manufacturing the main body of the helical gear. In detail, in the main body manufacturing step (S120), the first helical gear manufacturing unit and the second helical gear manufacturing unit of the multi-stage cold former for manufacturing the helical gear may be used.
상기 제1 헬리컬기어 제조유닛의 제1 금형유닛(1110)의 제1 공간(1111)은 상기 워크피스(20)가 삽입될 수 있는 원통형일 수 있고, 제2 금형유닛(1120)의 제2 공간(1121)에 배치된 치형형성부(1123)에 의해 상기 제2 공간(1121)은 상기 워크피스(20)의 직경보다 작은 직경을 가진 원통형상일 수 있다.The
상기 소재가공단계(S110)를 통해 제작된 상기 워크피스(20)는 상기 제1 공간(1111)으로 삽입될 수 있고, 상기 제1 헬리컬기어 제조유닛의 제1 가압부(1200)가 상기 워크피스(20)의 일면을 가압함에 따라 상기 치형형성부(1123)가 형성된 상기 제2 공간(1121) 방향으로 가압될 수 있다. 이에 따라, 상기 워크피스(20)의 일부는 회전하며 상기 제2 공간(1121)에 삽입됨과 동시에 상기 치형형성부(1123)에 의해 더 작아진 직경을 가진 부분을 생성할 수 있다. 상기 워크피스(20)에서 직경이 작아진 부분을 본체부로 정의할 수 있고, 이에 의해 상기 본체부 제작단계(S120)가 완료될 수 있다.The
상세히, 상기 본체부(21)는 상기 제1 헬리컬기어 제조유닛에 의해 제조될 수 있으나, 실시예에서는 제2 헬리컬기어 제조유닛에 의해 상기 본체부가 제1 본체부(21)와 제2 본체부(22)로 나누어진 헬리컬기어를 제조하였다. 상기 제1 본체부(21)는 상기 제1 헬리컬기어 제조유닛에 의해 생성된 본체부 부분이고, 상기 제2 본체부(22)는 상기 제2 헬리컬기어 제조유닛에 의해 생성된 본체부 부분이다. In detail, the
상기 제2 헬리컬기어 제조유닛의 제1 금형유닛(2110)은 상기 제1 헬리컬기어 제조유닛의 제1 금형유닛(1110)과 동일하고, 제2 금형유닛(2120)은 상기 제1 헬리컬기어 제조유닛의 제2 금형유닛(1120)과 동일한 형상이나, 제2 공간(2121)이 상기 제1 헬리컬기어 제조유닛의 상기 제2 공간(1121)의 직경보다 크고 상기 제1 금형유닛(2110)의 제1 공간(2111)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. The first mold unit 2110 of the second helical gear manufacturing unit is the same as the first mold unit 1110 of the first helical gear manufacturing unit, and the second mold unit 2120 is the first helical gear manufacturing unit. The same shape as that of the second mold unit 1120, but the
이에 따라, 상기 제2 본체부(22)의 직경은 상기 제1 본체부(21)의 직경보다 크고, 후술할 기어부(23)의 직경보다 작을 수 있다.Accordingly, the diameter of the
상기 기어부 제작단계(S130)는 상기 워크피스(20) 중 헬리컬기어의 치형이 외측에 형성될 기어부(23)를 제작하는 단계이다. 상기 기어부 제작단계(S130)에서는 상기 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 제3 헬리컬기어 제조유닛이 사용될 수 있다.The gear unit manufacturing step (S130) is a step of manufacturing the
상기 제3 헬리컬기어 제조유닛은 제1 금형유닛(3110)의 상측에 제2 금형유닛(3120)이 배치된 형상일 수 있다. 즉, 상기 워크피스(20)가 상기 제3 헬리컬기어 제조유닛의 상기 제1 금형유닛(3110)을 통해 하측에서 삽입되는 형상일 수 있다. 상세히, 상기 워크피스(20)의 상기 기어부(23)가 상기 제1 금형유닛(3110)의 제1 공간(3111)을 통해 하측에서 삽입될 수 있다.The third helical gear manufacturing unit may have a shape in which the second mold unit 3120 is disposed above the first mold unit 3110. That is, the
이 경우, 상기 제3 헬리컬기어 제조유닛의 제1 가압부(3200)는 상기 제1 금형유닛(3110)의 하측에, 제2 가압부(3300)는 상기 제2 금형유닛(3120)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 워크피스(20)의 기어부(23)가 상기 제1 금형유닛(3110)의 제1 공간(3111)에 삽입되면 상기 제1 가압부(3200)가 회전하면서 상기 워크피스(20)의 타면을 가압하고, 상기 워크피스(20)가 회전하면서 상기 제2 금형유닛(3120)의 치형형성부(3123)에 삽입됨으로써 기어부(23)가 형성될 수 있다.In this case, the first
상기 중공형성단계(S140)는 상기 워크피스(20)의 기어부(23)에 중공을 형성함으로써, 상기 헬리컬 기어가 외부에 결합되는 홈을 제작할 수 있는 단계이다. 상기 중공형성단계(S140)에서는 상기 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머의 제4 헬리컬기어 제조유닛이 사용될 수 있다.The hollow forming step (S140) is a step in which a hollow is formed in the
상기 제4 헬리컬기어 제조유닛은 제1 금형유닛(4110)의 하측에 제2 금형유닛(4120)이 배치된 형상일 수 있다. 상세히, 상기 워크피스(20)의 상기 기어부(23)가 상기 제1 금형유닛(4110)의 제1 공간(4111)을 통해 상측에서 삽입될 수 있다.The fourth helical gear manufacturing unit may have a shape in which the second mold unit 4120 is disposed below the first mold unit 4110. In detail, the
상기 워크피스(20)의 기어부(23)가 제1 금형유닛(4110)의 제1 공간(4111)을 거쳐 제2 금형유닛(4120)의 제2 공간(4121)에 배치되면 제1 가압부(4200)가 상기 워크피스(20)의 일면, 즉 기어부(23) 부분을 하측으로 가압할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 금형유닛(4120)에 의해 지지되는 기어부(23)의 일면에 상기 제1 가압부(4200)의 제1 삽입부(4210)가 상기 기어부(23)의 일면을 가압하면서 상기 기어부(23)에 중공이 형성될 수 있다.When the
상기 본체부 치형형성단계(S150)는 상기 워크피스(20)의 본체부에 나사형상의 치형을 형성함으로써, 추후 헬리컬기어에 너트 등을 결합할 수 있도록 하는 단계이다. 상기 본체부 치형형성단계(S150)에서는 제5 헬리컬기어 제조유닛이 사용될 수 있다.The main body tooth forming step (S150) is a step of forming a screw-shaped tooth in the main body of the
상기 제5 헬리컬기어 제조유닛은 제1 금형유닛(5110)이 제2 금형유닛(5120) 하부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 금형유닛(5120)의 제2 공간(5121)에 배치된 치형형성부(5123)는 내부에 측방으로 연장된 다 수의 평행한 나사산이 형성될 수 있다. In the fifth helical gear manufacturing unit, a
상기 워크피스(20)의 상기 본체부(21,22)가 상기 제1 금형유닛(5110)의 제1 공간(5111)으로 삽입되면 상기 제1 가압부(5200)가 상기 워크피스(20)의 기어부(23) 부분을 가압하여 상기 본체부(22)의 일부가 상기 제2 금형유닛(5120)의 제2 공간(5121)에 삽입되도록 가압할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 공간(5121)에 형성된 상기 치형형성부(5123)에 의해 상기 워크피스(20)의 본체부(22) 일부에는 평행한 나사산 형상의 치형이 형성될 수 있다.When the
상기 기어부 치형형성단계(S160)는 상기 워크피스(20)의 기어부(23)에 나선형상의 치형을 형성함으로써, 헬리컬기어의 나사산을 형성하는 단계이다. 상기 기어부 치형형성단계(S160)에서는 제6 헬리컬기어 제조유닛이 사용될 수 있다.The gear tooth forming step (S160) is a step of forming a thread of the helical gear by forming a helical tooth in the
상기 제6 헬리컬기어 제조유닛은 제1 금형유닛(6110)이 제2 금형유닛(6120) 하부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 금형유닛(6120)의 제2 공간(6121)에 배치된 치형형성부(123)는 제2 공간(6121) 상단에서 하단으로 연장된 다 수의 홈을 포함할 수 있다. 이 경우, 다 수의 홈은 설정각도 또는 설정곡률의 나선형상을 가질 수 있다. 자세히, 헬리컬 기어의 설정각도는, 헬리컬 기어의 기어 비틀림 각을 의미한다.In the sixth helical gear manufacturing unit, a first mold unit 6110 may be disposed below the second mold unit 6120. In addition, the
도 7은 헬리컬 기어 제조유닛의 구성 중 제2 금형유닛(120)의 측단면도이다.7 is a side cross-sectional view of the
도 7을 참조하면, 제2금형유닛 내의 헬리컬 기어를 형성하기 위한 홈을 가지는 치형형성부(123)는, 초기 워크피스가 진입하는 전방영역(A1)과, 전방영역(A1)을 통과하여 진입하는 후방영역(A2)으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 7, the
이때, 후방영역(A2)에서 워크피스에서 헬리컬 기어를 형성하기 위한 치형의 각도(이하, 설정각도(α))는, 10° 내지 20°일 수 있다. At this time, the angle of the teeth (hereinafter, set angle α) for forming the helical gear on the workpiece in the rear region A2 may be 10 ° to 20 °.
즉, 상기 설정각도(α)는, 워크피스에 형성된 헬리컬 기어의 중심을 이루는 각도일 수 있으며, 상기 설정각도(α)로 형성된 헬리컬 기어가 다른 기어에 연결되어 동력을 전달할 수 있다. That is, the set angle α may be an angle forming a center of the helical gear formed on the workpiece, and the helical gear formed at the set angle α may be connected to another gear to transmit power.
이하에서는, 먼저, 유효한 헬리컬 기어를 형성하기 위한 후방영역(A2)의 치형형성부(123)의 설정각도(α) 및 치형간격을 중심으로 설명한다.In the following, first, the setting angle α and the tooth spacing of the
아래에서는 상기 설정각도(α)에 따라, 금형의 내구력이 어떻게 변화하는지 실험한 결과를 확인한다.In the following, according to the set angle (α), it is confirmed the results of the experiment how the durability of the mold changes.
표 2는 상기 설정각도(α)의 각도별로 금형이 손상될 때까지 찍어낸 핼리컬 기어의 숫자를 확인한 데이터이다.Table 2 is the data confirming the number of the helical gear taken out until the mold is damaged by the angle of the set angle (α).
표 1을 참조하면, 상기 제2 금형은 3 가지 타입을 활용하여 측정하였다. 첫번째 타입은 금형두께가 30mm이고 치형간격이 1.5mm인 금형유닛, 두번째 타입은 금형두께가 30mm이고 치형간격이 2mm인 금형유닛이며, 세번째 타입은 금형두께가 500mm이고 치형간격이 4mm인 금형유닛이다. Referring to Table 1, the second mold was measured utilizing three types. The first type is a mold unit with a mold thickness of 30 mm and a tooth spacing of 1.5 mm. The second type is a mold unit with a mold thickness of 30 mm and a tooth gap of 2 mm. The third type is a mold unit with a mold thickness of 500 mm and a tooth gap of 4 mm. .
여기서, 제2 금형의 금형 두께는, 헬리컬 기어를 형성하기 위한 치형형성부의 수직 길이로서, 실험을 통해 30mm 내지 50mm 사이일 때, 최적의 수율을 나타냄을 미리 확인하였다. Here, the mold thickness of the second mold is the vertical length of the tooth forming portion for forming the helical gear, and it was confirmed in advance that the optimum yield was obtained when it was between 30 mm and 50 mm.
자세히, 제2 금형유닛은, 구속성형을 통해 헬리컬 기어를 형성하는 금형으로, 치형형성부의 일단은 워크피스가 진입하기 위한 개구이고 타단은 워크피스가 더 이상 진입하지 못하도록 폐쇄된 구조로, 워크피스는 개구를 통해 진입하여 폐쇄부에 막힌 후 수직으로 가해지는 힘에 의해 금형의 치형형성부의 홈 측으로 팽창하게 되어 헬리컬 기어를 형성하게 되는 것이다. In detail, the second mold unit is a mold for forming a helical gear through restraint molding, wherein one end of the tooth forming portion is an opening for entering the workpiece and the other end is closed to prevent the workpiece from entering further. After entering through the opening is blocked by the closing portion is expanded by the force applied vertically to the groove side of the tooth forming portion of the mold to form a helical gear.
이러한 구속성형을 하기 위한 제2 금형유닛에서 형성된 헬리컬 기어의 기어샤프트의 축과 기어 사이의 동심도 각을 수직에 가깝게(적어도 0.2° 이하) 형성시키게 하기 위해서는, 제2 금형유닛의 치형형성부의 길이, 즉 금형 두께는, 30mm 내지 50mm이여야 한다. 더 바람직하게, 동심도 각을 0.1° 이내로 유지하기 위해서 제 2 금형유닛의 두께가, 38mm 내지 45mm 사이인 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. In order to form the concentricity angle between the shaft of the gear shaft of the helical gear and the gear formed in the second mold unit for such restraint close to the vertical (at least 0.2 ° or less), the length of the tooth forming portion of the second mold unit, In other words, the mold thickness should be 30mm to 50mm. More preferably, in order to maintain the concentricity angle within 0.1 °, it was confirmed through experiment that the thickness of the second mold unit is between 38mm and 45mm.
다음으로, 이러한 세가지 금형유닛에 있어서, 상기 설정각도(α)를 각각 9°, 12°, 15°, 20°, 25° 및 28°의 5개 각도로 설정하여 금형유닛을 통해 금형이 손상될 때까지의 헬리컬기어 생산수를 측정하였다.첫번째 타입의 금형유닛에서는 설정각도(α)가 9° 및 28°인 경우 10,000개 미만의 헬리컬 기어가 생산되는 것을 확인할 수 있었고, 설정각도(α)가 12°인 경우 헬리컬기어 생산수가 급격하게 증가하였다가, 설정각도(α)가 24°를 초과하면서 헬리컬기어 생산수가 급격하게 감소함을 확인할 수 있었다.Next, in these three mold units, the set angle α is set at five angles of 9 °, 12 °, 15 °, 20 °, 25 ° and 28 °, respectively, so that the mold may be damaged through the mold unit. The number of helical gears produced until then was measured. In the first type of mold unit, when the set angles α were 9 ° and 28 °, less than 10,000 helical gears were produced, and the set angle α was In the case of 12 °, the number of helical gears increased drastically, and as the set angle (α) exceeded 24 °, the number of helical gears produced decreased drastically.
두번째 타입의 금형유닛에서는 설정각도(α)가 9° 및 28°인 경우 10,000개 미만의 헬리컬 기어가 생산되는 것을 확인할 수 있었고, 설정각도(α)가 12°인 경우 헬리컬기어 생산수가 급격하게 증가하였다가, 설정각도(α)가 24°를 초과하면서 헬리컬기어 생산수가 급격하게 감소함을 확인할 수 있었다.In the second type of mold unit, when the set angle (α) is 9 ° and 28 °, less than 10,000 helical gears are produced, and when the set angle (α) is 12 °, the number of helical gears increases rapidly. In addition, it was confirmed that the number of helical gear production drastically decreased while the set angle α exceeded 24 °.
세번째 타입의 금형유닛에서는 설정각도(α)가 9° 및 28°인 경우 12,000개 미만의 헬리컬 기어가 생산되는 것을 확인할 수 있었고, 설정각도(α)가 12°인 경우 헬리컬기어 생산수가 급격하게 증가하였다가, 설정각도(α)가 24°를 초과하면서 헬리컬기어 생산수가 급격하게 감소함을 확인할 수 있었다.In the third type of mold unit, less than 12,000 helical gears were produced when the set angle (α) was 9 ° and 28 °, and the number of helical gears increased rapidly when the set angle (α) was 12 °. In addition, it was confirmed that the number of helical gear production drastically decreased while the set angle α exceeded 24 °.
이를 통해, 금형유닛에서 상기 치형형성부(123)의 상기 다 수의 홈의 설정각도(α)가 12° 내지 24°인 경우, 금형의 내구성이 가장 튼튼해지는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 더 바람직 하게는, 상기 다 수의 홈의 설정각도(α)가 14° 내지 22°인 경우, 금형의 내구성이 가장 향상되어 최적의 수율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 가장 바람직 하게는, 상기 다 수의 홈의 설정각도(α)가 18° 내지 20°인 경우, 금형의 내구성이 가장 향상되어 최적의 수율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Through this, when the set angle (α) of the plurality of grooves of the
따라서, 실시예에서 제2 금형유닛(1230)의 전방영역(A1)과 후방영역(A2)의 설정각도는 18° 내지 20°일 수 있다. Therefore, in an embodiment, the set angles of the front region A1 and the rear region A2 of the
상기 기어부 치형형성단계(S160)에서는 상기 워크피스(20)의 기어부(23)가 상기 제1 금형유닛(110)의 제1 공간(111)으로 삽입되면 상기 제1 가압부(200)가 상기 워크피스(20)의 기어부(23) 부분을 가압하여 상기 기어부(23)가 상기 제2 금형유닛(120)의 제2 공간(121)에 삽입되도록 가압할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 공간(121)에 형성된 상기 치형형성부(123)에 의해 상기 기어부(23)의 외면에 상기 다 수의 홈에 대응되는 형상의 치형이 형성될 수 있다.In the gear part tooth forming step (S160), when the
그런데 제2금형유닛(1230)의 전방영역(A1)에 치형형성부(123)를 이루는 홈의 각도가 설정각도(α)일 경우, 초기부터 과다하게 워크피스에 충격을 가하게 되고 작용반작용의 원리상 제2금형유닛의 홈에도 과다한 충격을 주어 금형에 손상을 가할 수 있다. However, when the angle of the groove forming the
다른 실시예에서는, 이를 극복하기 위하여, 제2금형유닛의 전방영역(A1)의 홈의 각도(β)는, 후방영역(A2)의 설정각도(α)보다 더 작게 형성될 수 있다. In another embodiment, to overcome this, the angle β of the groove of the front region A1 of the second mold unit may be smaller than the set angle α of the rear region A2.
실험을 통해, 전방영역(A1)의 홈의 각도 중 초기 홈 각도는 8° 미만이여야 한다는 점을 밝혀냈다. 8° 이상으로 전방영역(A1)의 초기 홈 각도를 설정할 경우, 워크피스에 의해 초기 금형의 치형형성부(123)의 코팅에 직접적인 손상을 즉시 육안으로 확인할 수 있었다. Through experiments, it was found that the initial groove angle of the grooves of the front region A1 should be less than 8 °. When the initial groove angle of the front region A1 was set to 8 ° or more, direct damage to the coating of the
바람직하게는, 전방영역(A1)의 홈의 각도(β) 중 초기 홈 각도는, 4° 초과 6° 미만인 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 왜냐하면, 4° 이하로 치형형성부(123)의 초기 홈 각도를 설정하였을 경우, 설정각도(α)로 형성된 치형형성부(123)의 후방영역(A2)으로 가기 까지의 전방영역(A1)의 크기가 증가하여, 워크피스의 헬리컬 기어 중 유효영역(설정각도(α)의 기어가 형성된 영역)이 감소되는 문제가 있기 때문이다. 그리고 6°이상으로 치형형성부(123)의 초기 홈 각도를 설정하였을 경우, 금형의 치형형성부(123)의 초기 진입 홈에 과다한 충격을 주어 수율이 급격히 감소하는 문제가 있다. Preferably, the initial groove angle among the angles β of the grooves of the front region A1 may be confirmed through experiments that is greater than 4 ° and less than 6 °. When the initial groove angle of the
다음으로, 전방영역(A1)의 초기 홈 각도는 점차적으로 증가하여 마지막 후단의 홈 각도(β)는 설정각도(α)를 이룰 수 있다. Next, the initial groove angle of the front region A1 is gradually increased so that the groove angle β of the last rear end may be the set angle α.
즉, 전방영역(A1)의 초기 홈 각도는 4° 초과 6° 미만으로 이루어지고, 선형적으로 홈 각도(β)가 증가하여 후단에 홈 각도는 설정각도(α)(예컨대, 14° 초과 16° 미만)에 도달하여 같아질 수 있다. That is, the initial groove angle of the front region A1 is greater than 4 ° and less than 6 °, and the groove angle β increases linearly so that the groove angle at the rear end is the set angle α (eg, more than 14 ° 16). Less than °) to be equal.
한편, 워크피스와 치형형성부(123)의 홈에 가해지는 충격을 더욱 감소시키기 위해, 전방영역(A1)의 치형형성부(123)의 홈 깊이(이하, 치형간격)를 후방영역(A2)의 치형형성부(123)의 홈 깊이보다 얕게 형성할 수 있다. 여기서, 치형형성부(123)의 홈 깊이는, 치형의 이끝 높이와 이뿌리 높이를 합한 높이를 의미할 수 있다. On the other hand, in order to further reduce the impact applied to the groove of the workpiece and the
즉, 제2금형유닛의 전방영역(A1)의 치형형성부(123)의 치형간격은, 후방영역(A2)의 치형형성부의 치형간격 보다 작게 형성될 수 있다. That is, the tooth spacing of the
마찬가지로, 전방영역(A1)의 치형형성부(123)의 초기 홈 깊이인 치형간격은 거의 0에 수렴하였다가 일 지점에서 일정 기울기로 깊이가 증가하여 후단 홈 깊이인 치형간격은, 후방영역(A2)의 설정 치형간격(1.5mm 내지 4mm)에 다다를 수 있다. Similarly, the tooth gap, which is the initial groove depth of the
예를 들어, 실시예에서, 치형형성부(123)의 초기 홈 깊이0,5mm 내지 1.2mm로 형성되어, 워크피스의 치형형성부(123) 진입을 완충시키고, 일 지점에서 8° 내지 12° 사이로 깊이가 증가하여 후방영역(A2) 에서는 설정 치형간격인 4mm로 홈 깊이가 형성될 수 있다.For example, in an embodiment, the initial groove depth of the
정리하면, 제2 금형유닛의 치형형성부(123)의 전방영역(A1)은, 워크피스를 원활하게 치형형성부(123) 내로 진입시키기 위한 영역으로서, 워크피스와 금형 홈의 코팅에 최대한 충격을 완화시키기 위해 초기 홈의 깊이는, 설정 치형깊이보다 작게 형성하고, 전방영역(A1)의 후단영역에서 일정각도로 홈 깊이를 증가시켜 전방영역(A1)의 후단에서는 후방영역(A2)의 설정 치형간격에 도달할 수 있다. In summary, the front region A1 of the
또한, 다른 실시예에서는, 제2 금형유닛의 치형형성부(123)의 전방영역(A1)은, 워크피스를 원활하게 치형형성부(123) 내로 진입시키기 위한 영역으로서, 워크피스와 금형 홈의 코팅에 최대한 충격을 완화시키기 위해 전방영역(A1)의 홈의 각도와 치형간격은 점차 증가하여 후단의 홈의 각도와 치형간격은, 유효한 헬리컬 기어를 형성하기 위한 후방영역(A2)의 홈의 각도인 설정각도(α)와 치형간격과 같아질 수 있다. Further, in another embodiment, the front region A1 of the
나아가, 치형형성부(123)에는, 충격을 완화시키며 워크피스를 홈 내로 진입하기 위한 특수코팅이 더해질 수 있다. Further, the
자세히, 특수코팅은, Al, Cr, Ti 및 CN 중 적어도 둘 이상의 원소를 포함한 코팅제일 수 있다. In detail, the special coating may be a coating agent containing at least two or more elements of Al, Cr, Ti, and CN.
특히, 전방영역(A1)의 치형형성부의 코팅은, 금형의 수명을 결정하는 키포인트이므로, 비용과 관계없이, 워크피스 진입을 유연하게 받아들일 수 있도록 탄성력이 있으면서도 강성이 높은 제 2 특수코팅제일 수 있다. In particular, since the coating of the tooth forming portion of the front region A1 is a key point for determining the life of the mold, it may be a second special coating agent having high elasticity and high rigidity to flexibly accept the entry of the workpiece regardless of cost. have.
이러한 제 2 특수코팅제는, Al, Cr, Ti 및 CN을 모두 포함한 코팅제일 수 있다. This second special coating agent may be a coating agent including all of Al, Cr, Ti and CN.
다만, 제 2 특수코팅제는, 그 비용이 비싸고 탄성력이 높아 유효한 헬리컬 기어 형성에는 부적절할 수 있으므로, 후방영역(A2)의 치형형성부의 코팅은, 제 1 특수코팅제로 탄성력이 제 2 특수코팅제에 비하여 상대적으로 낮을 수 있다. However, since the second special coating agent is expensive and high in elasticity, it may be inadequate for effective helical gear formation. Therefore, the coating of the tooth forming portion of the rear region A2 is the first special coating agent, and the elastic force is higher than that of the second special coating agent. Can be relatively low.
자세히, 제 2 특수코팅제는, TiN 코팅으로, 제 1 특수코팅제보다 탄성력이 낮으나, 강도가 더 높아 헬리컬 기어를 설정각도(α)와 설정 치형간격으로 정확하게 형성할 수 있다. In detail, the second special coating agent is a TiN coating, but the elastic force is lower than that of the first special coating agent, but the strength is higher, so that the helical gear can be accurately formed at the set angle α and the set tooth spacing.
상기와 같은 구성의 헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머는 다 수의 헬리컬 기어 제조유닛을 통해 각 단계별로 헬리컬 기어를 제조함으로써, 헬리컬 기어의 제조시간과 제조비용을 절약할 수 있을 뿐 아니라, 상기 설정각도(α)를 조절함으로써 금형의 내구성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The multi-stage coldformer for manufacturing the helical gear of the configuration as described above by manufacturing the helical gear in each step through a number of helical gear manufacturing unit, not only can save the manufacturing time and manufacturing cost of the helical gear, the setting There is an effect that can increase the durability of the mold by adjusting the angle (α).
Claims (4)
상기 헬리컬기어의 본체부를 제작하기 위한 제1 제조유닛;
상기 헬리컬기어의 기어부를 제작하기 위한 제2 제조유닛;
상기 본체부에 중공을 형성하기 위한 제3 제조유닛;
상기 본체부에 제1 나사산을 형성하는 제4 제조유닛; 및
상기 기어부에 제2 나사산을 형성하는 제5 제조유닛을 포함하고,
상기 제2 나사산은 상기 기어부의 상단에서 하단으로 비틀림 설정각도를 가진 형상으로 형성되고,
상기 제5 제조유닛은, 상기 워크피스가 압착되는 제1 공간과 상기 제1 공간에서 상기 워크피스를 안착시키는 상기 제1 공간보다 작은 직경의 안착부를 포함하는 제1 금형유닛; 상기 제1 금형유닛의 하부에 배치되어 상기 제1 공간의 대응되는 위치에 형성되며 내면에 상기 제2 나사산에 대응되는 치형형성부가 형성된 제2 공간을 포함하는 제2 금형유닛; 상기 제1 금형유닛의 상측에 배치되어 상기 워크피스의 일면을 상기 제2 나사산과 대응되는 방향으로 회전하며 가압하는 제1 가압부; 및 상기 제2 금형유닛의 하측에 배치되어 상기 제1 가압부의 동작이후 상기 워크피스의 타면을 상측으로 가압하여 상기 워크피스를 상기 치형형성부로부터 분리시키는 제2 가압부를 포함하며,
상기 제1 가압부는, 상기 워크피스의 중공와 동일한 직경으로 형성된 제1 삽입부와, 상기 제1 삽입부 상에 상기 제1 삽입부보다 큰 직경으로 형성되어 상기 워크피스의 일면을 가압하는 제1 접촉부를 포함하고,
상기 제1 삽입부의 측면에 형성되어 상기 워크피스의 중공을 가압할 때의 압력값을 측정하는 센서부와, 상기 제2 금형유닛의 치형형성부의 홈 내에 배치되어 상기 워크피스가 상기 홈 내로 침투했는지 여부를 직접 감지하는 추가 센싱모듈과, 상기 센서부와 상기 추가 센싱모듈로부터 측정된 압력값을 기준으로 상기 제1 가압부와 상기 제2 가압부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 가압부를 동작시킨 후 상기 추가 센싱모듈에서 금형 홈 내로 상기 워크피스가 인입을 감지한 시점의 상기 센서부에서 측정된 압력값을 상기 워크피스의 소성변형을 일으키는 최소응력값이 제1 압력값으로 결정하는 테스트 가압을 실시하고, 상기 제1 압력값을 기준으로 결정한 제2 압력값으로 상기 제1 가압부의 가압 압력과 상기 제2 가압부의 가압 압력을 설정하는
헬리컬 기어 제조를 위한 다단 냉간포머.In the multi-stage cold former for manufacturing a helical gear including a mold unit and a plurality of manufacturing units including a plurality of press units for forming a workpiece,
A first manufacturing unit for manufacturing a main body of the helical gear;
A second manufacturing unit for manufacturing a gear part of the helical gear;
A third manufacturing unit for forming a hollow in the main body;
A fourth manufacturing unit forming a first screw thread on the main body; And
A fifth manufacturing unit forming a second screw thread on the gear part,
The second thread is formed in a shape having a torsional setting angle from the upper end to the lower end of the gear unit,
The fifth manufacturing unit may include a first mold unit including a first space in which the workpiece is compressed and a seating portion having a diameter smaller than the first space in which the workpiece is seated in the first space; A second mold unit disposed below the first mold unit, the second mold unit including a second space formed at a corresponding position of the first space and having a tooth forming portion corresponding to the second thread on an inner surface thereof; A first pressing part disposed above the first mold unit to rotate and press one surface of the workpiece in a direction corresponding to the second screw thread; And a second pressing part disposed below the second mold unit to press the other surface of the workpiece upward after the operation of the first pressing part to separate the workpiece from the tooth forming part.
The first pressing part may include a first insertion part formed to have the same diameter as the hollow of the workpiece, and a first contact part formed on the first insertion part with a diameter larger than that of the first insertion part to press one surface of the workpiece. Including,
Is formed in the side of the first insertion portion and the sensor portion for measuring the pressure value when pressing the hollow of the workpiece, and disposed in the groove of the tooth forming portion of the second mold unit is the workpiece penetrated into the groove An additional sensing module for directly detecting whether or not, and a control unit for controlling the operation of the first pressing unit and the second pressing unit based on the pressure value measured from the sensor unit and the additional sensing module,
The control unit,
After operating the first pressurizing unit, the minimum stress value causing plastic deformation of the workpiece is determined by the pressure value measured by the sensor unit at the time when the workpiece detects the inlet into the mold groove in the additional sensing module. The test pressurization determined by the value is performed, and the pressurization pressure of the first pressurization unit and the pressurization pressure of the second pressurization unit are set to the second pressure value determined based on the first pressure value.
Multi-stage coldformer for helical gear manufacturing.
상기 제2 금형유닛의 두께는, 30mm 내지 50mm 사이이고, 상기 제2 금형유닛의 치형간격이 1.5mm 내지 4mm이며, 상기 제2 금형유닛에 형성된 다수의 홈이 연장되는 방향을 나타내는 설정각도는 12도 내지 24도인 것을 특징으로 하는
헬리컬 기어 제조를 위한 다단냉간포머.The method of claim 1,
The thickness of the second mold unit is between 30mm and 50mm, the tooth spacing of the second mold unit is 1.5mm to 4mm, the set angle indicating the direction in which the plurality of grooves formed in the second mold unit extends 12 It is characterized in that the degree to 24 degrees
Multi-stage coldformer for helical gear manufacturing.
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2018
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