KR200400039Y1 - 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제품의 외각에 요홈을 갖는 분말 성형제품을 일체로 성형하는 장치에 관한 것으로, 트위스트형의 외주홈을 갖는 트위스트 드릴, 헬릭스 엔드밀 등과 직선형 외주홈을 갖는 버어니싱드릴, 리머, 탭 등을 등압성형(I.P;Isostatic Pressing) 장치를 이용하여 일체의 성형체를 가압 성형하는 장치에 관한 것이다.

성형하고자 하는 성형체(10)의 자루부(11)와 기능부(12) 형상의 요홈을 내부에 형성하는 러버백(20)과, 상기 러버백(20) 상하부에 상부러버마개(21)와 하부러버마개(27)가 삽착되고, 내부에 충진된 성형분말제(15)를 가압 성형하는 구성이다.

따라서, 본 고안은 외각에 요홈을 갖는 성형체를 성형하기 위하여, 성형체 요홈과 동일한 형상을 갖는 성형 몰드 러버백을 이용하여 등압성형으로 성형체를 제작함으로써 분말야금제품 생산에서의 조형 및 가공공정을 최소화 또는 생략할 수 있고, 다수의 성형체를 동시에 제작할 수 있어 생산성이 우수하며, 요홈 및 가공부위 만큼의 원재료 분말량을 줄이는 경제적인 효과도 있다.

Description

외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치{Powder Forming Device}

본 고안은 제품의 외각에 요홈을 갖는 분말 성형제품을 일체로 성형하는 장치에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 트위스트형의 외주홈을 갖는 트위스트 드릴, 헬릭스 엔드밀 등과 직선형 외주홈을 갖는 버어니싱드릴, 리머, 탭 등을 등압성형(I.P;Isostatic Pressing) 장치를 이용하여 일체의 성형체를 가압 성형하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 구멍 또는 홈을 가공하거나 구멍에 나사를 가공하는 공구류의 성형체(10)는 공구를 가공기계에 고정시키는 자루부(11)와 절삭가공을 하는 기능부(12)로 구성되며, 도 1에서는 대표적인 형태의 공구를 도시하고 있는데, 상기 기능부(12)에는 절삭을 위한 날부와 절삭 가공한 피절삭물의 칩 배출을 위한 요홈이 형성되어 있으며, 외주면에 형성된 날부 및 칩 배출 요홈은 강성, 절삭 부하 및 절삭력, 가공정도에 따라 나선형의 트위스트형 요홈이나 직선형 요홈을 선택적으로 사용하게 된다.

또한, 도 2에서 도시하고 있는 종래의 분말야금법에 의한 상기 공구의 제작을 위해서는 가압성형 또는 압출성형, 사출성형한 성형체를 1차 예비소결(바인드 제거)후 조형에서 예비가공으로 본소결을 하거나, 1차 예비소결(바인드 제거)과 본소결을 동시에 실시한 후 각 공정별 연삭가공으로 공구를 완성한다.

그러나, 가압성형 또는 압출성형 방법으로 제작할 경우 사각봉이나 환봉 소재를 조형공정에서 1차 예비가공을 하거나 본소결후 연삭공정에서 가공을 해야 하므로, 경질재료(고속도강, 초경합금, 세라믹 등)의 경우 가공에 많은 시간과 생산비용이 상승하는 문제점과 가공량 만큼 고가의 원재료 낭비도 발생된다.

상기의 문제점을 해결하고자 대한민국 등록실용신안공보 제20-0359235호(명칭:트위스트홈을 가진 초경공구의 성형장치)에서 분말사출성형법(M.I.M;Metal Injection Molding)을 제안하고 있는데, 상기 기술의 분말사출성형법은 다량의 바인드 제거와 사출압력 등으로 제품의 크기에 한계가 있고, 특히 재료가 금형에 가압된 상태에서 나선형 요홈을 가진 제품을 금형에서 분리시키기에 많은 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안에서는 공구의 자루부와 기능부의 요홈을 가진 성형 몰드 러버백(Rubber Bag)을 일체형 또는 분리형으로 제작하여 성형 몰드 러버백에 성형분말제를 충진하여 등압성형(I.P;Isostatic Pressing, DRY-C.I.P 또는 C.I.P)으로 가압하여 자루부와 기능부의 요홈을 포함한 일체형의 성형체를 제작하는 것을 목적으로 한다.

또한, 제품의 외각에 요홈을 갖는 분말 성형제품을 일체로 성형함에 따라 고가의 원재료 낭비를 줄이고 가공량을 최소화하고 1회에 다수를 성형하여 생산성 향상과 원가절감으로 경쟁력을 높이는데 또 다른 목적이 있다.

목적을 달성하기 위한 구성으로는,

성형하고자 하는 성형체의 자루부와 기능부 형상의 요홈을 내부에 형성하는 러버백과, 상기 러버백 상하부에 상부러버마개와 하부러버마개가 삽착되고, 내부에 충진된 성형분말제를 가압 성형하는 구성이다.

본 고안의 다른 특징으로서, 상기 상부러버마개에는 나선형 요홈을 가진 성형체를 성형 몰드 러버백에서 비틀어서 추출하기위해 1개 이상의 분리용핀이 삽착된다.

본 고안의 또 다른 특징으로서, 상기 러버백은 2단 또는 다단으로 분리된다.

본 고안의 또 다른 특징으로서, 상기 러버백 내부에 요홈이 형성된 다수의 성형분말 충진실을 배열하여 동시에 다수의 성형체를 생산한다.

도 3은 본 고안에 따른 외각에 나선형 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치의 실시예이고, 도 4는 본 고안에 따른 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치의 공정도이고, 도 5는 본 고안에 따른 분리용핀이 설치된 상부러버마개를 나타낸 도면이고, 도 6과 7은 본 고안에 따른 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치의 다른 실시예이고, 도 8은 본 고안에 따른 다수의 성형체를 제작하기 위한 분말 성형장치이고, 도 9는 본 고안에 따른 성형체를 제작하기 위한 분말 성형장치의 변형 실시예이다.

이하, 도면을 참고로 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

도 3에서 본 고안의 러버백(20)은 성형하고자 하는 성형체(10)의 자루부(11)와 기능부(12) 형상을 내부에 형성하여 상하부 관통되는 구성이며, 상기 관통된 러버백(20)의 상부에는 분리용핀(22)이 구비되는 상부러버마개(21)가 삽착되고, 하부에는 하부러버마개(27)가 삽착되며, 상기 러버백(20) 내부에는 성형분말제(15)가 투입되어 통상의 등압성형기로 가압하여 원하는 형상의 성형체(10)로 성형하게 되며, 상기 러버백(20)은 우레탄과 같이 신축성이 있는 재질로 제작한다.

도 3과 같이 자루부가 기능부보다 크거나 유사한 경우의 절삭가공용 공구로는 트위스트 드릴, 버어니싱 드릴, 엔드밀 등이 이러한 형상에 해당되며, 상기와 같은 외각에 요홈을 갖는 공구의 분말 성형체는 도 3의 트위스트 드릴의 실시예로서 성형되는 과정은 도 4에서 나타내고 있다.

도 4(a)에서는 성형하고자 하는 성형체(10) 형상의 요홈이 내부에 형성된 성형 몰드 러버백(20) 하부에 하부러버마개(27)를 결합하고, 도 4(b)에서 상기 러버백(20) 상부를 통해 성형분말제(15)를 적량으로 계량하여 골고루 충진하고, 도 4(c)에서 상기 성형분말제(15)가 충진된 상태의 러버백(20) 상부에 분리용핀(22)이 구비된 상부러버마개(21)를 결합한 후, 측면으로 등압성형 가압하여 자루부(11)와 기능부(12)가 일체로 형성되는 성형체(10)를 완성하게 되며, 이때 성형분말제(15)는 충진율과 성형 압력에 따라 30~60%의 체적 수축이 발생하면서 견고한 상태의 성형체(10)가 되고, 도 4(d)와 같이 가압 성형되어 체적 수축이 발생한 성형체(10)는 상부러버마개(21)를 분리하여 성형 몰드 러버백(20)에서 쉽게 분리하게 되는데, 트위스트 드릴, 엔드밀 등과 같이 나선형 요홈을 가진 제품의 경우 요홈이 깊어 성형체(10)를 성형 몰드 러버백(20)에서 비틀어서 추출해야 할 경우에는 상부러버마개(21)에 1개 이상의 분리용 핀을 설치하여, 성형분말제(15)에 묻힌 분리용핀(22)과 성형체(10)가 가압 성형시 일체가 되어 상부러버마개(21)를 비틀면서 쉽게 성형체(10)가 분리되며, 성형 몰드 러버백(20)에서 분리된 성형체(10)를 상부러버마개(21)에서 분리하게 된다.

도 5에서는 상기 상부러버마개(21)를 도시한 것으로서, 도 5(a)는 저면도를 나타내고, 도 5(b)는 도 5(a)의 정면도를 나타내고 있으며, 상부러버마개(21) 일면의 돌출부로 분리용핀(22) 일측 1/2이 삽착되고, 타측 1/2은 외부로 돌출되어 진다.

도 6은 자루부가 기능부보다 구경이 적은 경우의 실시예로서, 대표적인 형태로 나사용 탭의 경우 자루부(11) 구경이 적은 경우에는 구경이 큰 기능부(12)를 상부로하여 성형 몰드 러버백(20)을 제작, 사용하게 되며 성형과정은 도 4와 동일하다.

도 7은 중앙부의 구경이 큰 경우의 실시예로서, 중앙부의 구경이 큰 경우는 극히 적은 경우이며, 이 경우에는 성형 몰드 러버백(20)을 구경이 큰 중앙부를 중심으로 상부러버백(20a)과 하부러버백(20b)의 2단 또는 다단으로 분리 제작하여 사용할 수 있으며, 제작과정은 상기 상부러버백(20a)과 하부러버백(20b)을 먼저 결합한 상태에서 도 4와 동일한 방법으로 성형하고, 성형이 완료된 성형체(10)는 상부러버백(20a)과 하부러버백(20b)을 분리하여 성형체(10) 제작을 완료하게 된다.

등압성형기에 비해 제품의 규격이 작아 다수의 제품을 성형할 수 있을 경우에는 도 3과 도 6 및 도 7의 성형 몰드 러버백(20)을 다수로 묶어 등압성형기에서 동시에 가압성형 하거나, 도 8과 같이 성형 몰드 러버백(20)에 다수의 성형분말 충진실을 횡으로 배열하여 사용할 수도 있는데, 도 8(a)는 상부러버마개(21)가 결합된 상태에서의 평면도이고, 도 8(b)는 러버백(20)의 측단면도를 도시하는 것으로, 러버백(20) 요홈 상부에 분리용핀(22)이 삽착된 보조마개(23)가 각각의 충진실 상부에 결합되고, 상기 보조마개(23)가 결합된 충진실 전체를 덮는 상부러버마개(21)가 설치된다.

또한, 도 9와 같이 성형 몰드 러버백(20)에 다수의 성형분말 충진실을 종으로 배열하여 사용할 수도 있으며, 하부러버마개(27) 상부에 러버백(20)이 구비되고, 상기 러버백(20) 상부로는 “＋”형상의 중앙러버마개(25)가 결합되는데, 상기 중앙러버마개(25)의 하부에는 분리용핀(22)이 결합되며, 상부에는 새로운 러버백(20)이 구비되어 분리용핀(22)이 구비되는 상부러버마개(21)가 최상부에 결합되는 구성으로, 상기 도 8과 도 9의 구성으로 제작할 경우 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 고안은 외각에 요홈을 갖는 성형체를 성형하기 위하여, 성형체 요홈과 동일한 형상을 갖는 성형 몰드 러버백을 이용하여 등압성형으로 성형체를 제작함으로써 분말야금제품 생산에서의 조형 및 가공공정을 최소화 또는 생략할 수 있고, 다수의 성형체를 동시에 제작할 수 있어 생산성이 우수하며, 요홈 및 가공부위 만큼의 원재료 분말량을 줄이는 경제적인 효과도 있다.

도 1은 일반적으로 구멍과 홈을 가공하는 공구의 일실시예.

도 2는 일반적인 분말야금 공정도.

도 3은 본 고안에 따른 외각에 나선형 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치의 실시예.

도 4는 본 고안에 따른 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치의 공정도.

도 5는 본 고안에 따른 분리용핀이 설치된 상부러버마개를 나타낸 도면.

도 6과 7은 본 고안에 따른 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치의 다른 실시예.

도 8은 본 고안에 따른 다수의 성형체를 제작하기 위한 분말 성형장치의 횡방향 실시예.

도 9는 본 고안에 따른 다수의 성형체를 제작하기 위한 분말 성형장치의 종방향 실시예.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 성형체 11 : 자루부

12 : 기능부 20 : 러버백

21 : 상부러버마개 22 : 분리용핀

23 : 보조마개 25 : 중앙러버마개

27 : 하부러버마개

Claims (4)

1. 외각에 요홈을 갖는 성형제품을 성형하는 경질재료의 분말 성형장치에 있어서,

   성형하고자 하는 성형체(10)의 자루부(11)와 기능부(12) 형상의 요홈을 내부에 형성하는 러버백(20)과, 상기 러버백(20) 상하부에 상부러버마개(21)와 하부러버마개(27)가 삽착되고, 내부에 충진된 성형분말제(15)를 가압 성형하는 것을 특징으로 하는 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상부러버마개(21)에는 나선형 요홈을 가진 성형체(10)를 성형 몰드 러버백(20)에서 비틀어서 추출하기위해 1개 이상의 분리용핀(22)이 삽착되는 것을 특징으로 하는 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 러버백(20)은 2단 또는 다단으로 분리되는 것을 특징으로 하는 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 러버백(20) 내부에 요홈이 형성된 다수의 성형분말 충진실을 배열하여 동시에 다수의 성형체(10)를 생산하는 것을 특징으로 하는 외각에 요홈을 갖는 제품의 분말 성형장치.