KR20030090078A - 관체 내면의 단턱부 가공방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관체 내면에 단턱부를 가공하는 방법 및 장치에 관한 것으로써, 종래에는 관체 내면에 단턱부를 형성하려면 그 관체의 두께(t)를 두껍게 한 상태에서 절삭 가공하여 단턱부를 형성하였는바, 이는 가공시간이 오래걸리고 재료 손실이 많으며, 그 두께(t) 범위내에서만 단턱부를 형성하는 것이므로 관체 내경에서 돌출되는 단턱부를 형성할 수 없는 문제점이 있다.

이에 따라 본 발명은 압출 성형된 관체(300)의 가공 부위 외주면을 완전히 덮도록 홀더(200)를 끼우고 회전척 등의 회전수단에 장착 고정시키는 장착단계와; 상기 관체의 가공부위 열처리단계; 상기 관체(300)를 회전시키면서 가공 부위의 두께(t1)살 내면을 가공금형(120)으로 일정 두께만큼 파고 들어가게 한 후 밀어내는 소성 가공단계에 의해 단턱부(350)를 성형하도록 한 것으로서, 관체의 내면에서 돌출되는 단턱부 성형이 용이하여 생산성과 품질향상 및 원가절감을 이룰 수 있으며, 또한, 가공부위 외주면을 소정 형태로 함께 소성가공할 수 있어 다양한 관체 제품을 제공할 수 있는 것이다.

Description

관체 내면의 단턱부 가공방법 및 장치{Method and device for manufacturing of a raised spot for a pipe inside}

본 발명은 관체 내면에 단턱부를 가공하는 방법 및 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세히는 원형의 강관으로 압출 성형되는 관체의 내주면에 단턱부를 다양한 폭으로 임의 성형할 수 있도록 하므로서 생산성과 품질 향상 및 원가절감을 이룰 수 있는 관체 내면의 단턱부 가공방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원통형 파이프 형태를 이루는 관체 제품들의 내주면에 다른 부품을 설치하기 위해서는 그 내주면에 부품을 고정시키기 위한 단턱부가 구비되어 있어야만 한다. 그런데, 양단의 외경과 내경이 동일한 형태로 압출 성형되는 강관의 관체 내주면에서 돌출되는 단턱부를 가공하는 기술은 그동안 관체 가공업계에서 전혀 개발되지 못하여 실현할 수가 없었다.

그리고, 주물 방식에 의해 원통형 관체를 만들면서 그 내주면에 단턱부를 돌출되게 일체로 형성하기는 하는데, 이러한 주물 방식 제품은 압출 성형되는 강관형의 관체 제품에 비해 그 강도 및 내구성이 떨어져서 제품 용도에 따라 적당하지 못하여 사용할 수 없는 경우가 많다.

또한, 압출 성형된 관체의 가공방법으로 개발된 것중 국내 공개특허 공개번호 제2001-764호로 출원된 "차량용 냉매 리시버 드라이어 어세이용 탱크 성형방법"이 있는데, 상기 선발명의 성형방법을 첨부된 도 1 에 의해 공정별로 설명하면 다음과 같다.

원통형 모재(20)의 가공할 부위인 상단 개방부(23)를 다른 부분에 비해 상대적으로 두껍게 성형하는 1단계(도1의 (1공정)상태)와; 상기 성형된 모재(20)의 하단부를 펀치로 인발시켜 소정 길이의 관체(30)로 압출하는 2단계(도1의 (2공정)상태); 상기 압출된 관체 (30)의 상단부(33)를 축관시켜 상/하단부의 외경은 동일하게 하면서 상단부의 내경을 다른 부분에 비해 작게 형성하는 3단계(도1의 (3공정)상태); 상기 관체(30)의 두툼한 두께(t)의 상단 내주면을 가공하여 단턱부(35) 등을 형성하는 4단계(도1의 (4공정)상태)로 되어 있다.

그런데, 상기와 같이 형성된 관체(30)의 상단 내주면에 단턱부(35)를 형성하는 것은 그 두툼한 두께(t)의 살부위를 바이트 등의 치공구로 단턱부(35)만 남겨놓고 전부 깍아내는 절삭 가공으로 행하는 것이므로 재료 손실이 많고, 시간이 상당히 오래 걸려 생산성이 떨어지는 등 원가상승의 요인이 많다.

특히, 상기 선 발명은 그 형성되는 단턱부(35)의 폭이 관체(30)의 내면을 절삭하기 전의 두툼한 내주면의 두께(t) 범위내에서만 형성되는 것이므로 그 상단부 두께(t)를 벗아난(내주면에서 돌출되는) 큰 폭의 단턱부를 임의로 다양하게 만들 수 없는 문제점이 있다.

즉, 관체 내주면의 단턱부(35)를 넓은 폭으로 만들려면 상기 1단계에서관체(30)의 가공할 부위 외경을 더 크게 형상한 다음 상기 2단계의 압출단계와 상기 3단계의 축관단계를 행하여야 한다.

그런데, 압출단계에서 축관단계를 행할 때 그 축관시킬 부위의 두께(t) 살이 너무 두꺼우면 구경을 압축하는 축관작업 때 관체(30)가 압력을 이기지 못하고 파열되는 경향이 있으며, 설사 축관이 되더라도 단턱부(35)를 형성하려면 그만큼 더 많은 부위를 절삭하여야 하므로 재료 손실과 가공시간이 더 많아지게 되고, 이 역시 단턱부(35)는 그 두께(t) 범위내에서만 형성되는 것일 뿐 임의로 그 두께 범위를 벗어나게 단턱부를 형성할 수는 없는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 원형으로 압출 성형되는 관체 내주면에 그 두께 범위를 벗어난 형태의 단턱부로 임의 성형할 수 있도록 하므로서 생산성 향상과 더불어 품질향상 및 원가절감을 이룰 수 있는 관체 내면의 단턱부 가공방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 관체의 내주면 두께 살을 소성가공하여 형성되는 단턱부를 보다 다양한 형태로 형성할 수 있고, 또한 그 가공부위의 내주면에 단턱부를 가공할 때 그 외주면의 형태도 소정 형태로 가공될 수 있는 관체 내면의 단턱부 가공방법 및 장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 첫번째 목적은 관체의 가공 부위 외주면을 완전히 덮도록홀더를 끼워 고정시키는 장착 단계와; 관체의 가공 부위에 고주파 열을 가하는 열처리 단계와; 상기 관체를 회전시키면서 열이 가해진 가공 부위의 내주면 살을 소정 형태의 가공금형으로 일정 두께만큼 파고 들어가게 한 후 밀어내는 소성가공에 의해 단턱부를 성형하는 가공단계로 구성함으로써 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있다.

그리고, 상기 관체의 가공부위 내주면을 소성가공하는 치공구의 가공금형에서 전면 모서리 각도에 따라 그 성형되는 단턱부를 다양한 형태로 형성할 수 있고, 또한 상기 관체의 외주면에 끼워지는 홀더의 내면을 소정 형태로 형성하면 관체의 내주면을 소정가공할 때 그 홀더의 내주면 형상을 따라 관체의 외주면이 성형되므로 상기 두번째 목적을 효과적으로 달성할 수 있다.

도 1 은 종래의 압출성형되는 관체의 성형 단계별 공정도

도 2 는 본 발명의 분해사시도

도 3a 내지 3c는 본 발명으로 관체 내면에 단턱부를 성형하는 단계별 공정도

도 4a 및 4b 는 본 발명의 치공구에 설치된 가공금형 형상을 2개의 실시예별로 나타낸 측면도

도 5 는 본 발명에서 도 4b의 치공구로 가공된 단턱부를 보인 요부 횡단면도

도 6 은 본 발명에 의해 가공된 단턱부의 다른 실시예를 보인 요부 횡단면도

도 7 은 본 발명의 홀더 내면 형상에 의해 관체 외면에 소정 형상이 가공되는 상태의 횡단면도

도 8 은 본 발명에 의해 관체 외면에 소정 형상이 가공된 상태의 일 측면도

도 9 는 본 발명에 의해 단턱이 복수로 형성된 상태를 보인 요부 횡단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 치공구 110 : 선단부

120 : 가공금형 121 : 전면 모서리

122 : 하단 모서리 200 : 홀더

210 : 형상 300 : 관체

350 : 단턱부 t1,t2,t3.t4 : 두께

이하, 본 발명의 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예의 기술구성 및 작용을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 분해사시도이고, 도 3 은 본 발명에 의해 관체 내면에 단턱부를 성형하는 공정도로서, 이에 도시된 바와같이 관체(300)는 가공부위의 외주면 둘레에 홀더(200)를 끼워 고정시킨 상태에서 회전척 등의 회전수단에 의해 회전되게 하고, 선단이 "ㄱ"자형을 이루면서 그 전면 모서리(121)와 하단 모서리(122)의 날이 무딘 형태인 가공금형(120)을 치공구(100)의 선단부(110)에 설치하며, 상기 가공금형(120)이 설치된 선단부(110)의 구경을 관체(300) 내부에서 전/후로 이동 가능한 크기로 형성하여 상기 치공구(100)의 가공금형(120)으로 관체(300)의 내주면 두께 살을 밀어내는 소성가공법에 의해 단턱부(350)를 형성한다.

그리고, 상기 가공금형(120)은 그 강성 유지를 위해 초경합금으로 만드는 것이 바람직하며, 도 4a 와 같이 가공금형(120)의 하단 모서리(122)는 수평선(x)을 기준으로 선단에서 후미를 향해 완만하게 올라간 경사각(a)을 이루도록 형성하고, 가공금형(120)의 전면 모서리(121)는 수직선(y)을 기준으로 하단에서 상단을 향해 뒤로 완만하게 뉘어진 경사각(b) 또는 도 4b 와 같이 수직선(y)을 기준으로 하단에서 상단을 향해 전면으로 완만하게 뉘어진 경사각(c)으로 형성함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하여 관체(300)의 내주면을 소성가공하여 단턱부(350)를 성형하는 과정을 공정별로 설명하면 다음과 같다.

제1단계(관체의 장착공정)

회전척 등에 물려서 회전시키는 관체(300)는 그 가공할 부위의 외주면을 완전히 덮도록 홀더(200)를 끼워 고정시킨 상태에서 회전척에 장착하는 단계를 행한다. 상기 홀더(200)는 2개 이상의 조각으로 분리하여 조립 가능한 구조로 형성하는 것이 관체(300)에 장착하기 수월하므로 바람직하며, 그러한 홀더(200)는 회전척의 괘지발에 일체로 장착하여 회전척의 괘지발을 조작함에 따라 구경의 신축 조작이 되게 할 수도 있다.

제2단계(관체의 가공부위 열처리 공정)

상기 제1단계 후 회전척에 물려있는 관체(300)가 강재인 경우에는 그 가공 부위에 고주파 열을 가하는 열처리 단계를 선행한다. 그래야만 강재로된 관체(300)내면을 치공구(100)의 가공금형(120)으로 소성가공하기가 용이하기 때문이다.

그리고, 가공할 관체(300)의 강성이 약하여 상기 제2단계의 열처리 공정을 생략하고서도 가공금형(120)으로 소성가공이 가능한 것은 상기 제1단계에서 다음의 제3단계 과정을 곧바로 행하여도 무방하다.

제3단계(관체 내면의 소성가공 공정)

상기 회전척에 물린 관체(300)의 내부로 수평상태를 유지하는 치공구(100)의 선단부(110)를 삽입하여 관체(300) 내면의 가공 부위 선단에 가공금형(120)의 하단 모서리(122)를 접면시킨 후 관체(300)를 회전시키면서 가공금형(120)을 하단 모서리(122)를 향해 소정의 압력으로 눌러주면 가공금형(120)의 하단 모서리(122)는 회전되는 관체(300) 내면의 가공부위 두께(t1)살을 점차 파고 들어가게 된다.

이때 하단 모서리(122)는 그 날이 라운드져 무딘 상태이므로 회전되는 관체 (300)의 가공부위 두께(t1)살을 절삭하면서 파고들어가는 것이 아니라 밀어내면서 서서히 들어가게 된다. 그리고, 가공금형(120)의 하단 모서리(122)는 수평선(x)을 기준으로 선단에서 후미를 향해 소정의 경사각(a)을 이루고 있으므로 하단 모서리 (122)가 관체(300) 내면의 두께(t1) 살을 밀어내면서 파고 들어갈 때 그 밀리는 살은 전면부를 향하게 된다.

그 후 가공금형(120)의 하단 모서리(122)가 파고 들어간 깊이가 미리 설정한 깊이에 도달하면 그 상태 그대로 가공금형(120)의 하단 모서리(122)를 향해 가해지던 압력은 해제하고 가공금형(120)의 전면 모서리(121)가 앞으로 서서히 전진하도록 치공구(100)를 관체(300) 속으로 천천히 진입시킨다.

그러면, 관체(300) 내면의 살을 하단 모서리(122)가 파고 들어감에 따라 자연적으로 관체(300) 내면의 두께(t1) 살과 접촉되어 있던 전면 모서리(121)는 그 접촉된 두께(t1)살을 앞으로 밀어내게 되는데, 상기 관체(300)는 회전되는 상태이고 전면 모서리(121)는 날이 날카롭지 않고 무딘 상태이므로 두께(t1)의 살은 절삭되어 끊어지거나 하지 않고 서서히 밀리면서 들고 일어나 단턱부(350)를 형성하게 된다.

이때 상기 가공금형(120)의 전면 모서리(121)는 하단에서 상단을 향해 설정되는 각도에 따라 다양한 단턱부(350)를 성형하게 된다. 즉, 도 4a 와 같이 가공금형(120)의 전면 모서리(121)가 수직선(y)을 기준으로 하단에서 상단을 향해 뒤로 완만히 뉘어지는 경사각(b)일 때는 그 성형되는 단턱부(350)가 도 3 또는 도 9 와 같이 거의 평평한 면으로 세워지게 되며, 도 4b 와 같이 전면 모서리(121)가 전면으로 뉘어지는 경사각(c)일 경우에는 도 5 와 같이 단턱부(350)의 구경 테두리가 둥글게 말리는 형태로 만들어진다.

그리고, 양단부가 모두 개방된 관체(300)일 경우에는 그 개방된 양단부를 통해 가공금형(120)의 치공구(100)를 넣고 상기 과정에 의해 대향되게 단턱부(350)를 형성하면 도 6 과 같이 중첩된 단턱부(350)가 형성되기도 하고, 또는 도 9 와 같이 관체(300)의 내면에 복수의 단턱부(350)를 일정 간격으로 반복하여 형성할 수도 있다.

또한, 이러한 본 발명에 의해 형성되는 단턱부(350)는 모두 관체(300)의 내면에서 돌출되는 상태로 형성되는 것으로서, 그 가공금형(120)의 하단 모서리(122)가 관체(300)의 두께(t1)살을 파고 들어가는 깊이에 따라 또한 가공금형(120)의 선단 모서리가 관체(300)의 두께(t1) 내면 살을 밀어내는 거리에 따라 단턱부(350)의 폭이 다양하게 만들어진다.

그리고, 본 발명은 내부의 압력이 강하여 다른 부위보다 가공부위의 두께가 얇아지면 안되는 제품의 경우에는 도 1 의 (제1공정) 내지 (제3공정)의 과정에 의해 도 5 와 같이 그 관체(300)의 가공부위 두께(t2) 살을 다른 부위의 두께(t3) 보다 두껍게 한 상태에서 본 발명의 가공방법을 행하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면 그 두툼한 가공부위의 두께(t2) 살을 일부 소성가공하여 내주면에서 돌출되는 단턱부(350)를 만드는 것이므로 그 단턱부(350)를 만들기 위해 밀려난 부위의 두께(t4)는 다른 부위의 두께(t3)와 별 차이가 없어 내압에 견디는 힘이 균일하게 작용할 수 있는 것이다.

그리고, 도 7 은 본 발명의 홀더 내면을 소정 형상으로 하여 관체 외면에 그 형상이 가공되는 상태의 횡단면도로서, 이와 같이 하면 관체(300)의 내주면을 가공금형(120)으로 소성 가공하여 단턱부(350)를 형성할 때 그 관체(300)에 가해지는 가공력이 외주면에까지 작용하여 관체(300) 외주면을 홀더(200) 내면에 밀착시키게 되며, 이로 인해 관체(300) 외주면은 도 8 과 같이 홀더(200) 내면의 형상(210)을 따라 다양한 형태로 소성되어 만들어진다.

이상에서와 같이 본 발명의 관체 내면의 단턱부 가공방법과 장치는 원형의강관으로 압출 성형되는 관체 내면에 그 내주면보다 돌출되는 단턱부를 힘들이지 않고 신속하게 일체로 임의 성형할 수 있으므로 생산성 향상과 더불어 품질향상 및 원가절감을 이루어 가격과 품질 경쟁력을 모두 높힐 수 있는 효과가 있다.

그리고, 관체의 내주면 두께 살을 소성가공하여 단턱부를 가공할 때 그 가공부위의 외주면을 임의 형태로 함께 소성 가공할 수 있으므로 보다 다양한 형태로 관체 제품을 가공하여 제공할 수 있는 것으로서, 사용 용도에 따라 소비자의 다양한 욕구를 충족시킬 수 있는 매우 유용한 것이다.

Claims (5)

1. 압출 성형된 관체(300)의 가공 부위 외주면을 완전히 덮도록 홀더(200)를 끼우고 회전척 등의 회전수단에 장착 고정시키는 장착단계와;

   상기 관체(300)를 회전시키면서 가공 부위의 두께(t1)살 내면을 가공면 날이 라운드져 무딘 형태인 가공금형(120)으로 일정 두께만큼 파고 들어가게 한 후 밀어내는 소성가공에 의해 단턱부(350)를 성형하는 가공단계;

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 관체 내면의 단턱부 가공방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 장착단계와 가공단계 사이에 관체의 가공 부위에 고주파 열을 가하는 열처리 단계를 행함을 특징으로 하는 관체 내면의 단턱부 가공방법.
3. 관체(300)는 가공부위의 외주면 둘레에 홀더(200)를 끼워 고정시킨 상태에서 회전수단에 의해 회전되게 하고, 선단이 "ㄱ"자형이면서 그 전면 모서리(121)와 하단 모서리(122)의 날이 라운드로 무딘 형태인 가공금형(120)을 치공구(100)의 선단부(110)에 설치하되 그 선단부(110)의 구경을 관체(300) 내부에서 전/후로 이동 가능한 크기로 형성하여 회전되는 관체(300)의 내주면을 소성가공할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 관체 내면의 단턱부 가공장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 가공금형(120)의 하단 모서리(122)는 수평선(x)을 기준으로 선단에서 후미를 향해 완만하게 올라간 경사각(a)을 이루도록 형성하고, 가공금형(120)의 전면 모서리(121)는 수직선(y)을 기준으로 하단에서 상단을 향해 뒤로 완만하게 뉘어진 경사각(b) 또는 전면으로 완만하게 뉘어진 경사각(c)으로 형성함을 특징으로 하는 관체 내면의 단턱부 가공장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 관체(300)의 가공부위 둘레에 끼워지는 홀더(200) 내면에 소정의 형상 (210)을 형성하여 소성되는 관체(300)의 가공부위 외주면이 상기 형상(210)과 대응되는 형상으로 성형되게 한 것을 특징으로 하는 관체 내면의 단턱부 가공장치.