KR20070018140A - Method for manufacturing a cam - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 열처리 후에 캠의 외주를 수정할 필요가 없으며, 종래의 방법에 비해 매우 간편한 캠의 제조 방법을 제공한다. 즉, 본 발명은, 소결용 분말을 가압축 성형하고, 가소결한 다음, 본 압축 성형하여, 본 소결한 후, 열처리하는 단계를 포함하는 캠의 제조 방법으로서, 상기 열처리 전의 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 이상으로 하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, it is not necessary to modify the outer periphery of the cam after heat treatment, and provides a method of manufacturing the cam which is very simple compared to the conventional method. That is, the present invention is a method for manufacturing a cam comprising the step of compression-shaping a powder for sintering, pre-sintering, main compression molding, main sintering and heat treatment, and the radius of the base portion of the cam before the heat treatment. The thickness of the direction is set to 3.0 mm or more.
캠, 베이스, 노우즈, 반경 방향, 제조 방법 Cam, Base, Nose, Radial, Manufacturing Method
Description
도 1은 본 발명의 캠의 제조 방법에 따른 공정을 나타내는 흐름도.1 is a flowchart showing a process according to the method for manufacturing a cam of the present invention.
도 2는 본 발명의 캠의 제조 방법에 따라 제조된 캠의 정면도.2 is a front view of a cam manufactured according to the method for manufacturing a cam of the present invention.
도 3은 본 발명의 방법에 따른 각각의 공정을 수행한 후의 캠의 형상을 도시한 도면(가열 처리하기 전, 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜인 경우).Fig. 3 shows the shape of the cam after performing each process according to the method of the present invention (when the thickness in the radial direction of the base portion of the cam is 3.0 mm before the heat treatment).
도 4는 본 발명의 방법을 구성하는 각각의 공정을 수행한 후의 캠 형상을 도시한 도면(가열 처리하기 전, 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 3.5 ㎜인 경우).Fig. 4 shows the cam shape after performing each process constituting the method of the present invention (when the thickness in the radial direction of the base portion of the cam is 3.5 mm before the heat treatment).
도 5는 본 발명의 방법과 비교하기 위한 방법을 구성하는 각각의 공정을 수행한 후의 캠 형상을 도시한 도면(가열 처리하기 전, 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 2.5 ㎜인 경우).Fig. 5 shows the cam shape after performing each process constituting the method for comparison with the method of the present invention (when the thickness in the radial direction of the base portion of the cam is 2.5 mm before the heat treatment). .
도 6은 본 발명의 방법과 비교하기 위한 방법을 구성하는 각각의 공정을 수행한 후의 캠 형상을 도시한 도면(가열 처리하기 전, 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 2.0 ㎜인 경우).Fig. 6 shows a cam shape after performing each process constituting the method for comparison with the method of the present invention (when the thickness in the radial direction of the base portion of the cam is 2.0 mm before the heat treatment). .
〈도면의 부호에 대한 설명〉<Description of Symbols in Drawings>
20: 캠 21: 베이스 부분20: cam 21: base portion
22: 노우즈 부분 23: 구멍22: nose part 23: hole
본 발명은 이른바, 조립 캠 샤프트(cam shaft)에 이용되는 캠의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 열처리한 후에 캠의 외주 형상을 가공할 필요가 없으며, 열처리를 종료한 시점에 최종 목적 형상을 나타내는 캠의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a so-called cam manufacturing method for a cam shaft. More specifically, this invention does not need to process the outer periphery shape of a cam after heat processing, but is related with the manufacturing method of the cam which shows a final target shape at the time of complete | filing a heat processing.
예를 들어, 자동차의 엔진 등의 내연 기관에 이용되는 캠 샤프트로서, 캠 샤프트를 경량화하기 위해서, 종래에 이용하던 주철(cast iron) 캠 샤프트 대신에 조립 캠 샤프트가 많이 사용되고 있다. 또한, 조립 캠 샤프트의 제조 비용을 삭감하기 위해, 캠과 샤프트를 조립한 다음, 캠 외주면(캠 프로필)의 후가공(연삭 등)을 수행할 필요가 없도록 소결 공정을 수행함으로써, 니어 네트 셰이프(near net shape)를 갖는 캠의 제조 방법이 제안된 바 있다.For example, as a camshaft used for internal combustion engines, such as an automobile engine, in order to reduce a camshaft, the assembly camshaft is used instead of the cast iron camshaft conventionally used. In addition, in order to reduce the manufacturing cost of the assembled camshaft, the near net shape (near) is performed by assembling the cam and the shaft, and then performing a sintering process so that it is not necessary to perform post-processing (grinding, etc.) of the cam outer circumferential surface (cam profile). A method of manufacturing a cam having a net shape has been proposed.
이를 구체적으로 설명하면, 예를 들어, 일본 특개평8-295904호 공보에는 소결용 분말을 압축 성형 및 소결한 다음, 조절하는 단계를 포함하는 캠의 제조 방법으로서, 전술한 소결 공정을 수행한 다음, 조절 시에 발생하는 변형과는 반대 방향으로 수정함으로써, 조절 시에 변형을 이용하여, 목표로 하는 윤곽 형상으로 상기 캠을 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법에 대해 기재되어 있다.Specifically, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-295904 discloses a method for manufacturing a cam including a step of compression molding and sintering a powder for sintering, and then adjusting the sintering process. The method is characterized in that the cam is changed to the target contour shape by using the deformation during the adjustment, by correcting in the opposite direction to the deformation occurring during the adjustment.
또한, 유럽특허공보 EP0718473에는 내연 기관용 접합 캠 샤프트에서, 캠을 소결 및 소결 단조시켜 제조할 때, 상기 캠의 형상 오차 및 치수 오차를 고려하여 캠을 잠정적으로 제조 및 수정하고, 소결 등의 공정을 수행할 때 발생하는 프로세스 열 변형에 의한 변형을 통해 상기 캠을 목표로 하는 윤곽 형상으로 제조하는 단계를 포함하는, 후가공이 필요치 않은 캠의 제조 방법에 대해 기재되어 있다.In addition, EP0718473 discloses a cam cam shaft for an internal combustion engine, in which a cam is tentatively manufactured and modified in consideration of the shape error and the dimensional error of the cam, and the process of sintering, etc. A process for producing a cam that does not require post-processing is described, comprising the step of producing the cam into a target contour through deformation caused by process thermal deformation that occurs when performed.
그러나, 전술한 일본 특개평8-295904호 공보에 기재된 캠의 제조 방법에 따르면, 「압축 성형」, 「소결」, 「수정」, 「조절」이라는 적어도 4단계의 공정을 수행해야 하며, 수행해야 하는 공정의 개수를 고려하면, 「압축 성형」, 「소결」, 「조절」, 「후가공(연삭)」 공정을 포함하는 종래의 방법과 다르지 않으며, 비용을 대폭으로 삭감할 수 없다는 문제점이 있다.However, according to the cam manufacturing method described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 8-295904, at least four steps of "compression molding", "sintering", "modification", and "adjustment" must be performed and must be performed. Considering the number of steps to be performed, the present invention is not different from the conventional methods including the "compression molding", "sintering", "adjustment" and "post processing (grinding) processes, and there is a problem that the cost cannot be reduced significantly.
또한, 전술한 유럽특허공보 EP0718473에 기재된 캠의 제조 방법에 있어서도, 「소결」 공정이나 「조절」 공정 등에 따른 각종 프로세스 열 변형을 모두 고려하여, 이 열 변형에 대해 역방향으로 캠의 전체 형상을 잠정적으로 보정하고 있지만, 상기 방법에서는 형성용 금형 및 수정용 금형의 설계나 제조가 매우 어렵기 때문에 공정을 제어하는 것 또한 어렵다는 결점이 있다.In addition, also in the manufacturing method of the cam described in the above-mentioned European Patent Publication EP0718473, the entire shape of the cam is tentatively reversed with respect to the thermal deformation in consideration of all the process thermal deformations according to the "sintering" process, the "adjusting" process, and the like. However, the above method has a drawback that it is difficult to control the process because the designing and manufacturing of the forming die and the correction die are very difficult.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 열처리 후에 캠의 외주를 수정할 필요가 없으며, 종래 방법에 비해 대단히 간편한, 캠의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cam, which is not necessary to modify the outer periphery of the cam after heat treatment and is much simpler than the conventional method.
본원의 발명자는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 우선, 하기 사실에 착안 하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have completed the present invention by focusing on the following facts.
즉, 소결 공정을 수행하여 캠을 제조하는 경우에 가장 문제가 되는 것은 소결 공정이나 조절 공정 등에 의해 캠의 형상이 변형되는 것인데, 이러한 변형이 가장 쉽게 발생하는 부분이 캠의 베이스 부분이라는 점에 주목하였다. 캠의 베이스 부분에는 캠과 샤프트를 조립할 때에 샤프트를 통과시키기 위한 구멍이 형성되어 있기 때문에, 캠의 베이스 부분의 반경 방향에서의 두께가 얇아진 결과, 캠의 노우즈(nose) 부분에 비해 열에 의한 변형이 쉽게 발생한다.That is, when the cam is manufactured by performing the sintering process, the most problematic problem is that the cam shape is deformed by the sintering process or the adjusting process. Note that the most easily occurring portion is the base portion of the cam. It was. Since the base portion of the cam is formed with a hole for passing the shaft when assembling the cam and the shaft, the thickness in the radial direction of the base portion of the cam becomes thinner, and as a result, the deformation due to heat is less than that of the nose portion of the cam. Occurs easily.
전술한 사실에 착안하여 완성된 본 발명은, 소결용 분말을 가압축 성형(假壓縮成形)하여, 가소결한 다음, 본 압축 성형하여, 본 소결한 후, 열처리를 하는 단계를 포함하는 캠 제조 방법으로서, 상기 열처리를 수행하기 이전의 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 이상으로 하는 것을 특징으로 한다.The present invention, which is completed in view of the above-mentioned facts, comprises a step of compressing and sintering powder for sintering, sintering, then compression molding, main sintering, and then performing a heat treatment. The thickness of the base portion of the cam before the heat treatment is set to 3.0 mm or more.
또한, 본 발명에서는 상기 본 압축 성형 공정의 수행 시에 이용되는 금형을 이용하여, 캠의 노우즈 부분에 대해서만, 최종 목적 형상과는 상이한 형상으로 수정하는 공정을 더 수행할 수 있다.In addition, in the present invention, a process of correcting the shape of the cam to a shape different from the final object shape may be further performed only on the nose portion of the cam by using the mold used in performing the present compression molding process.
이하에 본 발명에 따른 캠의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the manufacturing method of the cam which concerns on this invention is demonstrated concretely with reference to drawings.
도 1은 본 발명에 따른 캠의 제조 공정을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a cam according to the present invention.
또한, 도 2는 본 발명의 캠의 제조 방법에 따라 제조된 캠의 정면도이다.2 is a front view of the cam manufactured by the manufacturing method of the cam of this invention.
먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 캠의 제조 방법에 따라 제조된 캠의 각각의 부분에 대해 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 캠(20)은 베이스 부분(21)과 노우즈 부분(22)으로 구성되어 있다. 여기에서, 베이스 부분(21)이란, 외주 형상이 거의 진원형(眞圓形)인 부분, 즉, 캠의 리프트가 0인 부분을 칭한다. 한편, 노우즈 부분(22)은 상기 베이스 부분 이외의 부분, 즉, 외주 형상이 진원형이 아니며, 캠의 리프트가 0보다 큰 부분을 칭한다. 또한, 샤프트와 조합하여 이용하는 캠에는 샤프트를 통과시키기 위한 구멍(23)이 형성되어 있다. 이하의 설명에서, 「베이스 부분의 반경 방향의 두께」란, 상기 구멍의 반경 방향에서의 캠의 두께, 즉, 구멍(23)의 외주에서 캠의 베이스 부분(21)의 외주까지의 거리(도 2에서 부호 d로 도시되어 있음)를 칭하는 것으로 한다.First, with reference to FIG. 2, each part of the cam manufactured by the manufacturing method of the cam of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 2, the
캠(20)을 제조하기 위한 본 발명의 캠의 제조 방법은 도 1에 도시한 바와 같이, 소결용 분말(10)을 가압축 성형하여(S2), 가소결(S4)한 다음, 본 압축 성형하여(S6), 본 소결(S8)한 후, 열처리(S10)를 하는 단계를 포함하며, 상기 열처리(S10) 공정을 수행하기 전, 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 이상으로 하는 것, 바꾸어 말하면, 상기 열처리(S10) 공정을 수행하기 전에 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 이상으로 유지시킨 상태에서 열처리(S10)를 수행하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing the cam of the present invention for manufacturing the
상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜ 미만인 경우에는 열처리 시에 발생하는 변형이 크며, 이를 구체적으로 설명하면, 상기 캠의 베이스 부분에서의 수평 방향(상기 캠의 노우즈 부분 선단과 상기 샤프트용 구멍의 중심을 연결한 선과 직교한 방향; 도 2 참조)에 위치한 부분은 내측으로 변형하는 한편, 상기 캠의 베이스 부분에서의 수직 방향(상기 캠의 노우즈 부분 선단과 상기 샤프트 용 구멍의 중심을 연결한 선 방향; 도 2 참조)에 위치한 부분은 외측으로 변형함으로써 전체적으로 타원형이 되지만, 본 발명은 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 이상으로 하기 때문에 이러한 변형이 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 방법에서는 열처리(S10)를 수행한 다음, 샤프트용 구멍(23)의 내측 직경 에 대한 가공을 수행함으로써, 최종 캠에서 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 조정할 수 있다(즉, 최종적으로 제조된 캠의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 미만으로 할 수도 있다).When the thickness of the base portion of the cam in the radial direction is less than 3.0 mm, the deformation occurring during heat treatment is large. Specifically, the deformation occurs in the horizontal direction (the tip of the nose portion of the cam and the shaft in the base portion of the cam). The portion located in the direction orthogonal to the line connecting the center of the dragon hole; see FIG. 2 is deformed inward, while the vertical direction in the base portion of the cam (the tip of the nose portion of the cam and the center of the shaft hole). The portion located in the connecting line direction (see FIG. 2) becomes elliptical as a whole by deforming outward, but this deformation does not occur because the present invention makes the radial thickness of the base portion of the cam more than 3.0 mm. In addition, in the method of the present invention, by performing heat treatment (S10), and then machining the inner diameter of the hole 23 for the shaft, it is possible to adjust the radial thickness of the base portion in the final cam (that is, the final The thickness of the cam manufactured in the radial direction may be less than 3.0 mm).
이하에 본 발명의 각 공정에 대해 상세하게 설명한다.Below, each process of this invention is demonstrated in detail.
· 소결용 분말에 대해About sintering powder
본 발명의 방법에 따라서 캠을 제조하는 데 이용되는 소결용 분말은 특별히 한정되지 않으며, 종래에 공지된 각종 소결용 분말을 이용할 수 있다.The powder for sintering used to manufacture the cam according to the method of the present invention is not particularly limited, and various conventionally known sintering powders can be used.
· 가압축 성형 공정에 대해About pressure shaft molding process
본 발명의 방법에 따른 가압축 성형(S2) 공정은, 가압축 성형용 금형을 이용하여 전술한 소결용 분말(10)을 압축함으로써, 캠의 대략적 형상을 형성하는 공정이다.The pressurized shaft forming (S2) process which concerns on the method of this invention is a process of forming the approximate shape of a cam by compressing the above-mentioned
상기 가압축 성형 공정에서는 6.5∼7.0 톤/㎠ 정도의 압력을 가하는 것이 바람직하다.It is preferable to apply the pressure of about 6.5-7.0 ton / cm <2> in the said compression shaft shaping | molding process.
또한, 본 발명에서 상기 가압축 성형을 통해 형성된 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 이후에 수행되는 가소결(S4) 공정이나 본 소결(S8) 공정을 수행함으로써 발생될 프로세스 열 변형을 고려하여, 이러한 프 로세스 열 변형이 발생하는 경우에도, 또한, 최종적으로 수행되는 열처리(S10) 이전 단계에서도, 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜ 이상이 되도록 역산해 두어야 한다.Further, in the present invention, the thickness in the radial direction of the base portion of the cam formed through the pressing shaft shaping is not particularly limited, but a process to be generated by performing a subsequent sintering (S4) process or the main sintering (S8) process. In consideration of the thermal deformation, even when such a process thermal deformation occurs, and also before the final heat treatment (S10) to be carried out, the thickness of the base portion of the cam in the radial direction should be inverted to be 3.0 mm or more. do.
· 가소결 공정에 대해About the sintering process
본 발명의 방법에 따른 가소결(S4) 공정은 상기 가압축 성형(S2) 공정을 수행한 다음, 상기 캠을 예비 소결하는 공정이다.The sintering (S4) process according to the method of the present invention is a process of pre-sintering the cam after performing the compression shaft forming (S2) process.
본 발명의 가소결 공정은 700∼900℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 가소결 공정의 수행 시간은 제조하고자 하는 캠의 크기에 따라 다르나, 대략 0.5∼2시간인 것이 바람직하다.Preferably, the pre-sintering process of the present invention is carried out at a temperature of 700 ~ 900 ℃, the execution time of the pre-sintering process depends on the size of the cam to be manufactured, preferably about 0.5 to 2 hours.
· 본 압축 성형 공정에 대해About this compression molding process
본 발명의 방법에 따른 본 압축 성형(S6) 공정은 상기 가소결(S2) 공정을 수행한 다음, 상기 가압축 성형용 금형과는 상이한 본 압축 성형용 금형을 이용하여 상기 캠을 다시 압축하는 공정이다.In the present compression molding (S6) process according to the method of the present invention, after performing the preliminary sintering (S2) process, the process of compressing the cam again using the main compression molding die different from the compression shaft molding die. to be.
본 발명의 본 압축 성형에서는, 상기 캠의 형상 중에서도 상기 캠의 노우즈 부분에 가장 큰 부하가 걸린다는 점을 감안하여, 상기 노우즈 부분의 밀도를 향상시켜 견고하게 형성해야 하기 위해, 9.0∼12.0 톤/㎠ 정도의 압력을 가하는 것이 바람직하다.In the present compression molding of the present invention, in consideration of the fact that the nose portion of the cam has the largest load among the shapes of the cam, the density of the nose portion should be improved and formed firmly. It is preferable to apply a pressure of about
또한, 상기 본 압축 성형(S6) 공정을 수행하는 데 이용되는 본 압축 성형용 금형을 이용하여, 캠의 노우즈 부분(22)에 대해서만 최종 목적 형상과 상이한 형상으로 수정하는 것이 바람직하다. 이를 구체적으로 설명하면, 상기 본 압축 성 형(S6) 공정을 수행한 이후에 수행되는, 본 소결(S8) 공정 및 열처리(S10) 공정에 의해 노우즈 형상이 신장하는(커지는) 경향이 있다는 것을 감안할 때, 상기 캠의 노우즈 부분(22)에 대해서는 전술한 변형의 반대 방향, 즉, 노우즈 부분(21)을 목적 형상보다도 압축시키는 방향으로 수정하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to modify only the nose portion 22 of the cam into a shape different from the final object shape by using the die for the main compression molding used to perform the main compression molding (S6) process. Specifically, it is considered that the nose shape tends to elongate (grow) by the main sintering (S8) process and the heat treatment (S10) process, which are performed after the main compression molding (S6) process. At this time, it is preferable to correct the nose portion 22 of the cam in the opposite direction to the above-described deformation, that is, the direction in which the nose portion 21 is compressed rather than the target shape.
· 본 소결 공정에 대해About this sintering process
본 발명의 방법에 따른 본 소결(S8) 공정은 상기 본 압축 성형(S6) 고정을 수행한 다음, 상기 캠을 다시 소결하는 공정이다.The main sintering (S8) process according to the method of the present invention is a process of performing the main compression molding (S6) fixing and then sintering the cam again.
본 발명의 본 소결 공정은 1100∼1200℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 본 소결 공정의 수행 시간은 제조하고자 하는 캠의 크기에 따라 다르지만, 대략 0.5∼2시간인 것이 바람직하다. 또한, 상기 본 소결 공정을 1200℃ 이상의 온도에서 소결하는 경우에는 변형이 지나치게 크거나, 미소한 「부풀음」이 발생하는 경우가 있어 바람직하지 않다.The present sintering process of the present invention is preferably carried out at a temperature of 1100 ~ 1200 ℃, the execution time of the main sintering process is depending on the size of the cam to be manufactured, but preferably about 0.5 to 2 hours. Moreover, when sintering the said main sintering process at the temperature of 1200 degreeC or more, distortion may be too big or a small "swelling" may arise, and it is unpreferable.
또한, 본 발명의 방법에서는 본 소결 공정을 수행한 후의 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하기 때문에, 후술할 열처리(S10) 공정을 수행하여도 상기 캠의 베이스 부분이 크게 변형되지 않으므로, 연삭 등의 후처리를 수행할 필요가 없으며 본 소결 공정을 수행한 후에 추가적으로 수정할 필요 또한 없다.Further, in the method of the present invention, since the radial thickness of the base portion of the cam after the main sintering process is 3.0 mm or more, the base portion of the cam is performed even if the heat treatment (S10) process described later is performed. Since this is not greatly deformed, there is no need to perform post-treatment such as grinding, and no further modification is required after the present sintering process.
· 열처리 공정에 대해About heat treatment process
본 발명의 방법에 따른 열처리(S10) 공정은 상기 본 소결(S8) 공정을 수행한 다음, 상기 캠(상기 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜ 이상임)을 급 랭 및 템퍼링(tempering)하기 위한 공정(조절하기 위한 공정)이다. 이를 구체적으로 설명하면, 예를 들어, 상기 캠을 850∼950℃의 온도에서 가열한 다음, 50∼120℃의 온도에서 오일 중에서 담금질하여, 100∼250℃에서 가열 후에 공냉(空冷)하는 공정을 들 수 있다.The heat treatment (S10) process according to the method of the present invention performs the main sintering (S8) process, and then quenchs and tempers the cam (the radial thickness of the base portion of the cam is 3.0 mm or more). It is a process for performing (process to adjust). Specifically, for example, the process of heating the cam at a temperature of 850 ~ 950 ℃, then quenching in oil at a temperature of 50 ~ 120 ℃, air cooling after heating at 100 ~ 250 ℃ Can be mentioned.
본 발명의 방법에서는 이러한 열처리 공정을 수행한 후의 캠에 대해서, 상기 캠의 외주(이른바, 캠 프로필)의 연삭 공정 등과 같은 후처리를 수행할 필요가 없고, 열처리 후의 캠을 그대로 샤프트와 조합하여 캠 샤프트를 제조할 수 있다.In the method of the present invention, there is no need to perform post-treatment such as the grinding process of the outer periphery (so-called cam profile) of the cam after performing the heat treatment step, and the cam after heat treatment is combined with the shaft as it is. The shaft can be manufactured.
도 3 및 도 4를 참조하여, 전술한 각각의 공정을 통해 본 발명의 방법을 보다 구체적으로 설명한다.3 and 4, the method of the present invention will be described in more detail through the respective processes described above.
도 3 및 도 4는 본 발명의 방법에 따른 각각의 공정을 수행한 후의 캠 형상을 도시한 도면으로서, 도 3은 가열 처리하기 전, 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜로 한 경우를 도시한 것이고, 도 4는 가열 처리하기 전, 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.5 ㎜로 한 경우를 도시한 것이다다.3 and 4 show the cam shape after performing each process according to the method of the present invention, and FIG. 3 shows a case where the thickness of the base portion of the cam in the radial direction is 3.0 mm before heat treatment. 4 shows the case where the thickness in the radial direction of the base portion of the cam is 3.5 mm before the heat treatment.
도 3 및 도 4에 도시한 그래프에서, 종축 값이 0.00인 라인 L0이 캠의 최종 목적 형상이다. 그리고, 라인 L1은 가압축 성형 공정을 수행한 후의 캠의 형상을 나타내고, 라인 L2는 가소결 공정을 수행한 후의 캠의 형상을 나타내고, 라인 L3는 본 압축 성형 공정을 수행한 후의 캠의 형상을 나타내고, 라인 L4는 본 소결 공정을 수행한 후의 캠의 형상을 나타내고, 라인 L5는 열처리 공정을 수행한 후의 캠의 형 상을 나타낸다. 또한, 도 3 및 도 4에서, 0∼115° 및 260∼360°의 범위가 캠의 베이스 부분이며, 115∼260°까지가 캠의 노우즈 부분이다.In the graphs shown in Figs. 3 and 4, the line L 0 with the longitudinal axis value of 0.00 is the final target shape of the cam. In addition, the line L 1 represents the shape of the cam after performing the compression shaft forming process, the line L 2 represents the shape of the cam after performing the presintering process, and the line L 3 represents the cam after performing the present compression molding process. The line L 4 shows the shape of the cam after the main sintering process, and the line L 5 shows the shape of the cam after the heat treatment process. 3 and 4, 0 to 115 degrees and 260 to 360 degrees are the base portions of the cam, and 115 to 260 degrees are the nose portions of the cam.
이들 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제일 처음 가압축 성형 공정을 수행한 후의 캠은, 그 베이스 부분이 목적 형상과 동일한 형상을 나타내고 있고(최종 목적 형상 L0 및 라인 L1 모두 직선임), 상기 캠의 노우즈 부분은 목적 형상과는 상이한 형상이 되도록 가압축 성형되어 있다. 그리고, 상기 가압축 성형 공정 다음으로 가소결 공정을 수행한 후의 캠은, 라인 L2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 그 베이스 부분 및 노우즈 부분 모두 변형되어 있다. 상기 가소결 공정 다음으로 본 압축 성형 공정을 수행한 후의 캠은, 그 베이스 부분은 목적으로 하는 형상과 동일한 형상을 나타내고 있고, 노우즈 부분은 목적으로 하는 형상과는 상이한 형상으로 더 수정된 것으로서, 압축 성형되어 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 방법에 따르면, 상기 캠의 베이스 부분이 그 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜ 이상이기 때문에, 별도의 수정 공정을 수행할 필요가 없으며, 변형량을 충분히 파악할 수 있기 때문에 목적 형상과 동일한 형상으로 하는 것만으로도 양호하게 제조되며, 상기 노우즈 부분에 대해서만 목적 형상과 상이한 형상으로 수정한다. 이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 노우즈 부분은 상기 가소결 공정에 의해 상기 베이스 부분에 비해 「위로 볼록」한 형상으로 변형되며(라인 L2 참조), 상기 본 압축 성형 공정에 의해 상기 베이스 부분에 비해 「아래로 볼록」한 형상으로 수정된다(라인 L3 참조). 이것은, 상기 노우즈 부분을 압축하는 방향으로 수정함으 로써, 상기 노우즈 부분의 밀도가 향상되기 때문이다. 그리고, 본 소결 공정을 수행함으로써, 본 압축 성형 공정을 수행한 후의 캠 형상이 변형되고(라인 L4 참조), 또한, 전술한 바와 같은 열처리를 수행함으로써, 최종적인 캠의 형상이 변형되어 있지만(라인 L5 참조), 목적 형상을 나타내는 라인 L0과 본 발명의 방법에 따라 제조된 캠의 형상을 나타내는 라인 L5을 비교해 보면, 어느 각도에서도 0.01∼0.02 ㎜ 정도의 치수 오차가 있으며, 이는 최대 치수 오차인 0.05 ㎜보다 상당히 낮은 치수 오차로서, 전술한 정도의 오차가 존재한다면 상기 공정을 충분히 수행하는 경우라도 허용될 수 있는 수치이다.As can be seen from these figures, the cam after performing the first compression shaft forming process according to the method of the present invention exhibits the same shape as the base shape (final object shape L 0). And the line L 1 are all straight lines), and the nose portion of the cam is press-molded to have a shape different from the target shape. Then, the cam after the preliminary sintering step after the pressing shaft forming step is deformed in both the base part and the nose part, as can be seen through the line L 2 . After the pre-sintering step, the cam after performing the compression molding step shows that the base portion has the same shape as the target shape, and the nose portion is further modified to a shape different from the target shape. It can be seen that it is molded. That is, according to the method of the present invention, since the base portion of the cam has a thickness of 3.0 mm or more in the radial direction, it is not necessary to perform a separate modification process, and since the deformation amount can be sufficiently grasped, the same shape as the target shape It is manufactured satisfactorily only by setting it as a shape, and it corrects to a shape different from an objective shape only about the said nose part. In more detail, the nose portion is deformed into a shape “convex up” compared to the base portion by the preliminary sintering process (see line L 2 ), and compared to the base portion by the present compression molding process. It is corrected to the shape of "convex downward" (see line L 3 ). This is because the density of the nose portion is improved by correcting the nose portion in the compression direction. Then, by performing the present sintering process, the cam shape after performing the present compression molding process is deformed (see line L 4 ), and by performing the heat treatment as described above, the shape of the final cam is deformed ( Line L 5 ), the line L 0 representing the desired shape and the line L 5 representing the shape of the cam manufactured according to the method of the present invention, there is a dimensional error of about 0.01 to 0.02 mm at any angle, which is the maximum. It is a dimension error that is considerably lower than the dimension error of 0.05 mm, which is an acceptable value even if the process is sufficiently performed if the above-described error exists.
또한, 최종적인 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 이하로 하고자 하는 경우, 먼저 본 발명의 방법에 따라 캠을 제조(즉, 상기 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜ 이상인 캠을 제조)한 다음, 샤프트용 구멍의 직경을 확대하는 가공을 수행하여, 최종적인 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 원하는 값으로 조정할 수 있다.In addition, in the case where the radial thickness of the base portion of the final cam is to be 3.0 mm or less, first, the cam is manufactured according to the method of the present invention (i.e., the cam whose radial thickness is 3.0 mm or more) is manufactured. The diameter of the base portion of the final cam can be adjusted to a desired value by performing a process of enlarging the diameter of the hole for the shaft.
본 발명에 따른 방법과 비교하기 위해, 열처리 전의 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 2.5 ㎜로 한 경우를 도 5에 도시하고, 열처리 전의 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 2.0 ㎜으로 한 경우를 도 6에 도시한다. 또한, 도 5 및 도 6에 대한 견해는, 전술한 본 발명의 방법에 따른 경우를 도시한 도 3 및 도 4에 대한 견해와 동일하다.In order to compare with the method which concerns on this invention, the case where the radial thickness of the base part of the cam before heat processing was 2.5 mm is shown in FIG. 5, and the radial thickness of the base part of the cam before heat processing was 2.0 mm. The case is shown in FIG. 5 and 6 are the same as those in FIGS. 3 and 4 showing the case according to the method of the present invention described above.
이들 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기 캠의 베이스 부분의 반경 방 향의 두께가 3.0 ㎜ 이하(구체적으로는 상기 반경 방향의 두께가 각각 2.5 ㎜ 및 2.0 ㎜)인 경우에는, 그 각각의 최종 치수 오차가 0.03∼0.05 ㎜로서, 최대 치수 오차에 근접해 있다. 또한, 열처리 시의 변형이 크고, 캠의 베이스 부분이 수직 방향으로 연장된 타원 형상이 되기 때문에, 캠 샤프트와 조립한 후에도 캠의 베이스 부분은 타원 형상인 상태가 된다.As can be seen from these figures, when the radial thickness of the base portion of the cam is 3.0 mm or less (specifically, the radial thickness is 2.5 mm and 2.0 mm, respectively), each of the final The dimension error is 0.03 to 0.05 mm, which is close to the maximum dimension error. Moreover, since the deformation | transformation at the time of heat processing is large, and the base part of a cam becomes an ellipse shape extended in the vertical direction, even after assembling with a cam shaft, the base part of a cam will be in an elliptical shape.
전술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따르면, 열처리 전의 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께가 3.0 ㎜ 이상이기 때문에, 치수 오차를 0.01∼0.02 ㎜ 정도로 낮출 수 있고, 종래에 비해 압축 성형용 및 수정용 금형의 설계·제조가 간편하며, 치수 오차의 제어가 용이하다.As described above, according to the method of the present invention, since the radial thickness of the base portion of the cam before heat treatment is 3.0 mm or more, the dimensional error can be lowered to about 0.01 to 0.02 mm, and compared with the conventional method for compression molding and modification. It is easy to design and manufacture molds for molds, and it is easy to control dimensional errors.
본 발명은, 소결용 분말을 가압축 성형하여, 가소결한 다음, 본 압축 성형한 후, 본 소결(이른바, 2P2S(2회 압축, 2회 소결))한 후, 열처리(조절)하는 단계를 포함하는 소결 캠의 제조 방법으로서, 열처리 전, 즉, 2P2S 공정을 종료한 후의 캠의 베이스 부분의 반경 방향의 두께를 3.0 ㎜ 이상이 되도록 하기 때문에, 가장 변형되기 쉬운 캠의 베이스 부분의 변형을 억제할 수 있어(또는 변형을 균일화할 수 있어), 상기 캠의 베이스 부분에 대해 열처리를 수행하기 전에 별도로 수정할 필요가 없고, 아울러, 열처리한 다음에도 연삭 등의 후가공을 수행할 필요 없이, 간단히 2P2S(2회 압축, 2회 소결) 공정과 열처리(조절) 공정을 수행하는 것만으로도 캠을 제조할 수 있다.The present invention includes a step of subjecting the sintering powder to compression-shaping, pre-sintering, main compression molding, main sintering (so-called 2P2S (twice compression, two sintering)), and then heat treatment (control). As a method for producing a sintered cam, the thickness of the base portion of the cam portion before the heat treatment, that is, after the completion of the 2P2S process is set to 3.0 mm or more, so that deformation of the base portion of the cam most easily deformable can be suppressed. It is possible to (or uniformly deform) the need to modify separately before performing the heat treatment for the base portion of the cam, and also after the heat treatment without the need for post-processing such as grinding, simply 2P2S (2 The cam can be manufactured only by performing the two times compression, two sintering) processes and the heat treatment (adjustment) process.
또한, 상기 본 압축 성형 공정을 수행할 때에 이용되는 정밀도가 높은 성형 금형을 이용하여 밀도를 증가시키고, 캠의 노우즈 부분에 대해서만 최종 목적 형상과 상이한 형상이 되도록 수정함으로써, 전술한 일본 특개평8-295904호 공보에 기재된 방법에서와 같이, 본 소결 공정을 수행한 후에 별도로 수정 공정을 수행할 필요가 없게 된다.In addition, the above-described Japanese Patent Laid-Open No. 8--8 by increasing the density using a high-precision molding die used when performing the present compression molding process and modifying it so as to be different from the final object shape only for the nose portion of the cam. As in the method described in US Pat. No. 295904, after the present sintering process, there is no need to perform a separate modification process.
원래, 캠의 노우즈 부분은 캠 형상 중에서도 가장 중요한 부분으로서(상기 노우즈 부분이 밸브를 개구하는 부분이 되기 때문), 상기 노우즈 부분의 형상은 상기 캠의 베이스 부분에 비해 정확하게 형성되어야 한다. 또한, 캠의 노우즈 부분은 캠의 형상 중에서도 가장 부하가 크게 가해지는 부분이기 때문에, 밀도를 증가시켜 견고하게 형성해야 한다. 그런데 한편으로, 이러한 노우즈 부분은 프로세스 열 변형에 의해 노우즈 형상이 신장되는(커지는) 경향이 있는 것으로 알려져 있다. 이 점을 고려할 때, 본 발명에 따르면, 캠 형상의 중에서 가장 중요한 부분인 노우즈 부분만을 최종 목적 형상과는 상이한 형상, 즉, 노우즈 부분을 압축시키는 방향으로 수정하기 때문에, 이 같은 수정에 의해 노우즈 부분의 밀도를 더욱 향상시킬 수 있어, 상기 노우즈 부분의 강도를 향상시킬 수 있음과 동시에, 프로세스 열 변형에 의해 캠 형상을 최종 목적 형상으로 제조할 수 있다.Originally, the nose part of the cam is the most important part of the cam shape (because the nose part becomes the part opening the valve), and the shape of the nose part should be formed more accurately than the base part of the cam. In addition, since the nose portion of the cam is the portion to which the load is most applied among the cam shapes, it is necessary to increase the density and form a solid. On the other hand, it is known that such a nose portion tends to expand (grow) in shape of the nose due to process thermal deformation. In view of this point, according to the present invention, since only the nose portion, which is the most important part of the cam shape, is modified in a shape different from the final object shape, that is, the direction in which the nose portion is compressed, the nose portion is modified by such a modification. The density of can be further improved, the strength of the nose portion can be improved, and the cam shape can be manufactured into the final target shape by process thermal deformation.
Claims (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100822713B1 (en) * | 2007-07-05 | 2008-04-17 | 안광복 | The double cam |
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2007
- 2007-01-26 KR KR1020070008577A patent/KR20070018140A/en not_active Application Discontinuation
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