KR20130079207A - 원통형 부품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

다이 캐스팅에 의해 회전식 대칭 주조 알루미늄 부품을 제조하기 위한 공정에 관한 것이며, 주조 알루미늄 부품은 부분적으로 내측면 및/또는 외측면이 재기계가공된다. 여기서, 외측면의 적어도 일부는 기계가공되지 않고 조립체 내로의 설치 및 부품 브레이싱을 위한 논 포지티브 로킹 지지 표면(2, 2')으로 사용된다.

Description

원통형 부품을 제조하기 위한 방법{PROCESS FOR PRODUCING CYLINDLICAL COMPONENTS}

본 발명은 알루미늄 다이 캐스팅에 의해 원통형 부품을 제조하기 위한 공정에 관한 것이다. 특히, 원통형 부품을 재 기계가공하기 위한 공정이 개시된다.

자동차 산업에서, 강철로 이루어진 부품은 점점 더 가벼운 부품들로 교체되고 있으며, 그 결과 예를 들어, 자동차의 작동 동안 연료를 절약할 수 있다. 그러나, 이에 관하여, 더 가벼운 재료로 이루어진 부품에도 예를 들어, 내식성, 기계가공성 및 강성의 측면에서 강철로 이루어진 부품과 적어도 동일한 요구조건이 요구된다.

이러한 측면에서, 적합한 대체 재료는 특히, 알루미늄 합금이다. 알루미늄 합급은 강성 및 기계가공성과 같은 우수한 기계적 특성과 조합하여 높은 내식성을 가지며 감소된 무게를 갖는다. 또한, 알루미늄 합금의 특성은 알루미늄 합금의 성분에 의해 영향을 받을 수 있다.

비용 효율적인 생산을 위해, 알루미늄 합금으로 이루어진 파트는 주조되는 것이 바람직하다. 대부분의 기하학적으로 매우 복잡한 주조 파트의 우수한 주조성을 보장하기 위해, 알루미늄 합금은 박벽(thin wall) 파트를 주조하는 것을 가능하게 하여야만 하며, 이러한 박벽 파트는 그럼에도 불구하고 요구되는 안정성을 가져야 한다.

여기서, 특히 중요한 것은 합금의 조성에 관한 것이다. 이는 우선 최종 제품에 요구되는 특성을 결정한다. 그러나, 이는 또한 최종 제품을 형성하기 위해 과정을 가능하게 하고 용이하게 하는 특성에 영향을 미친다.

따라서, 예를 들어, 알루미늄 합금의 실리콘 함량은 유동성에 영향을 미치고 그럼으로써 용융 합금의 주조성에 영향을 미친다. 알루미늄 합금이 우수한 주조성을 가지는 것을 보장하기 위해서, 이는 결론적으로 실리콘을 일부 포함하여야만 한다. 그러나, 실리콘의 함량은 또한 파단 시에 연신율을 감소시키고 또한 주조 부품의 기계적 강도를 감소시킨다. 그러나, 이러한 대조적인 특성은 박벽 부분 영역을 가진 대형 고 강도의 주조 파트를 주조하기 위해 특히 중요하다.

유리한 합금의 수많은 예를 종래 기술에서 찾을 수 있지만, 본 발명에 따른 해법의 일부가 되지는 않는다.

주조 작업 후에, 주조 파트는 벌크 재료와는 상이한 취성과 강도를 갖는 거친 표면을 가진다. 종래 기술에서, 이러한 부품들은 재 기계가공된다.

본 발명은 원통형 부품을 기계가공하기 위한 유리한 공정을 개시하며, 이 공정에서는 미처리 주조 알루미늄과 기계가공된 주조 알루미늄의 상이한 재료 특성이 유리하게 사용된다.

이 공정은 비교적 복잡한 구조물 내에 설치 시에 힘을 흡수하기 위한 지지부로써 주조 알루미늄 파트의 미기계가공 표면의 장점을 이용하는 것이 유리하다. 이러한 측면에서, 미기계가공 표면은 기계가공된 표면보다 마삭의 정도가 더 작으며, 그럼으로써, 부품의 수명은 더 길어진다.

이는 자동차 산업에서 매우 폭넓은 온도에 노출되고, 높은 힘에 노출될 수도 있는 조립체에서 특히 유리하다.

또 다른 장점은 이 공정에 의해 작은 벽 두께로 제조될 수 있기 때문에 조립체 내에서 부품에 필요한 공간의 양이 더 작다는 점이다.

아래의 도면 및 설명들은 본 발명에 따른 공정의 대표적인 실시예를 도시한다.
도 1은 원통형 부품을 도시한다.
도 2는 브레이싱(bracing) 도구를 도시한다.
도 3은 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다.
도 4는 흐름도를 도시한다.

도 1은 원통형 부품의 예시를 도시하며, 이러한 실시예에서, 원통형 부품은 양 단부 면(22, 23)이 개방된다. 원통체(1)는 외측면(9)과 내측면(10)을 가진다.

원통체는 원통체의 하부 주연부에 적어도 하나의 러그(3; lug)를 가지고 그리고/또는 상부 주연부에 적어도 하나의 러그(11)를 가지는 주조 파트(cast part)로 주조된다. 러그(3, 11)의 기능은 아래에서 설명된다. 원통체(1)는 내측면(10)의 에지를 따르는 부분 영역(5)을 가진다. 이러한 부분 영역(5)에는 표면의 후속 처리가 이루어지지 않는다. 지지 표면(2, 2')은 부분 영역(5) 내에 존재한다. 지지 표면(4)은 또한 외부 케이싱(9) 상에 예시로서 도시된다.

생산 공정에서, 제1 단계에서, 원통체(1)는 알루미늄 합금으로부터 주조되며, 도 4의 단계(S1)에 대응한다. 주조 틀(casting mould)은 중심 코어와 외부 틀을 포함하며, 외부 틀 안에는 러그가 제공된다. 주조 후에, 주조편(blank casting)에 코드(code)가 적용되며, 그 위치는 러그(3)에 의해 명확히 규정되어 있다. 추가적인 공정 단계(S2)에서, 주조편이 작업편 지지대에 위치된다. 이러한 경우에, 원통체의 회전 배향이 중요한 역할을 한다. 러그(3) 및 코드는 여기서 원통체의 기계가공 위치를 위치결정하고 명확히 규정하는 역할을 한다. 오직 규정된 설치 위치에서만, 원통체의 러그가 작업편 지지대 내에 정확한 위치에 안착되며 코드가 센서에 의해 판독될 수 있다.

모든 다른 설치 위치에서, 러그가 꼭 맞는 방식으로 안착됨에도 불구하고 코드가 부정확한 위치에 배열됨으로써 판독되지 않을 수 있다.

이에 대안으로써, 위치 결정을 명확히 보장하기 위해 주연부를 따라서 복수의 러그를 주조하는 것을 생각할 수 있다. 만약 원통체가 다른 기계가공 단계에서 180°로 회전된다면, 러그(11)는 원통체의 회전상 정밀한 위치결정에 관하여 동일한 방식으로 작용한다.

본 발명에 따른 원통체는 그 내측부(10) 및 외측부(9) 상이 선반에서 오버터닝(over-turning)되며, 내측부의 적어도 부분 영역(5)은 처리되지 않은 상태로 남아 있다. 주조 공정에서 바로 제조된 미기계가공된 주조 지지 표면(2, 2')이 부분 영역(5) 내에 존재한다. 지지 표면(2, 2')은 브레이싱 도구(6)를 위한 접촉부로서 기능하며, 브레이싱 도구(6)는 원통체 안으로 삽입되고 브레이싱 요소(7)와 함께 지지 표면에 작용한다. 브레이싱 도구는 최고의 정밀성을 달성하기 위해 원통체가 둘레 브레이싱(round bracing)되는 방식으로 설계된다. 적어도 두 개의 미기계가공된 주조 표면(2, 2')이 지지 표면으로서 그 단부에 존재한다. 따라서, 내부에서 둘레 브레이싱된 원통체는 외측면(9)이 선삭될 수 있다. 원통체의 작은 벽 두께는 부품의 내재하는 안정성을 감소시키고 더 복잡한 브레이싱 컨셉을 필요로한다. 본 발명의 브레이싱 컨셉은 동일한 지지 지점을 사용하기 위해 조립체 내에서의 향후 설치를 사전고려한다. 또한, 기계가공 상황에서 이미 중심 설치 위치 및 원통체의 회전 거동은 최적으로 얻어진다.

내측면(10)을 기계가공하기 위해, 원통체(1)는 외부에서 둘레 브레이싱되며, 지지 표면(4)은 내부 케이싱 내에 배열된 지지 표면(2, 2')에 정확하게 대향하는 외부 케이싱에 정해진다. 이러한 경우에, 외부 지지 표면은 더 이상 미처리상태가 아니다. 공정 동안 러그에 의해 보장되는 셋-다운 표면에서의 원통체의 정밀한 정해진 위치 설정은 정확한 위치에서의 클램핑을 달성한다.

더 특정한 실시예는 원통체를 제조하기 위한 공정을 이용하며, 원통체는 내측부에서 두 개의 에지 각각에서 치형 링으로써 형성된 부분 영역(5)을 포함한다. 더 큰 조립체에서, 이러한 치형 링은 예를 들어, 변속기의 치형 휠과 같은, 다른 치형 휠을 수용하는 역할을 한다.

치형 링은 전적으로 주조 공정에 의해 제조되며, 치형 측면부(tooth flank)는 재 기계가공되지 않는다. 이러한 실시예에서, 지지 표면(2, 2')은 미기계가공된 치형 측면부에 의해 형성된다. 이때, 사용되는 브레이싱 도구는 규정된 다수의 치형부에 직접적으로 결합한다.

잔류하는 원 주조 상태 지점 즉, 치형부 시스템(20, 21)과 이에 따른 완성된 부품의 지지 표면(2, 2')은 단일 요소, 즉 다이 캐스팅에서 중심 코어에 의해 제조된다. 이러한 경우에, 두 개의 외부 러그들은 영역의 외부 표면 상에 주조되며, 이 영역에서, 치형부 시스템(20, 21)이 내부에 형성된다.

기계적 생산 동안, 블랭크는 치형부 시스템(20)의 외부 표면의 외부 러그(11)와 함께 회전식으로 배향된 방식으로 특히 셋 업 작업편 지지대 상에 위치되어야만 한다. 만약 블랭크가 비틀린 형태로 위치되고 그럼으로써, 러그 멈춤쇠 외부에 위치된다면, 코드는 더 이상 판독될 수 없다.

원통체(1)의 외측면(9)의 오버 터닝을 위해 블랭크는 선반의 내부 조작과 함께 작업편 지지대에 의해 보유되고 180°로 회전된다. 선삭된 부품을 위한 다음의 세팅-다운 스테이션에서, 부품은 외부 러그(3)가 치형부 시스템(21)의 외부 표면 상에 있는 상태로 세팅-다운 스테이션 내의 추가적 오목부 내에 직접적으로 배치되어야 한다.

외부에서 원통체(1)의 오버 터닝을 위한 선반의 장착 스핀들은 부품을 집어 올리고, 선삭 후에 정확하게 동일한 회전 배향으로 세팅-다운 스테이션에 다시 부품을 셋 다운한다. 원통체가 외부에서 오버 터닝될 때, 블랭크는 치형 팁 상의 치형부 시스템(20, 21)에서 둘레 브레이싱되고, 브레이싱 도구는 지지 표면(2, 2')을 지지하며, 이는 조립체 내의 원통체의 설치된 상태를 적절하게 반영한다.

선반의 내부 조작은 반가공된 부품을 다시 180° 회전시키고 규정된 회전 배향으로 정확하게 세팅-다운 스테이션에 부품을 셋 다운하며, 이러한 세팅-다운 스테이션은 반가공된 파트의 치형부 시스템(20)에 결합하는 핀을 가진다.

원통체(1)의 내부 선삭을 위해, 반가공된 부품은 치형부 시스템(20, 21)의 내부 브레이싱 지점에 정확하게 대향하는 외부에서 둘레 브레이싱되고, 원통체의 축방향으로 단부 면(23)을 지지한다.

원통체(1)의 내부 선삭을 위한 장착 스핀들은 마지막 세팅-다운 스테이션으로부터 부품을 집어 올리고, 선삭 후에 동일한 회전 배향으로 정확하게 세팅-다운 스테이션 상에 다시 부품을 셋 다운하며, 이러한 세팅-다운 스테이션은 핀을 가지며, 완전-선삭된 부품은 치형부 시스템(20)에 핀과 함께 고정된다.

선반의 로봇식 그리퍼는 세팅-다운 스테이션으로부터 완전-선삭된 부품을 들어올리고 동일한 회전 배향으로 정확히 작업편 지지대 상에 부품을 셋 다운하며, 즉, 작업편 지지대는 핀을 가지며, 완전-선삭된 부품은 치형부 시스템(20) 내에 핀과 함께 고정된다.

조립체의 빠르게 회전하는 부품으로서의 원통체의 용례에 대해, 선삭되고 그럼으로써 준비된 부품들은 균형을 이루어야만 한다.

원통체가 균형을 이루기 위해, 두 개의 치형부 시스템(20, 21)을 구비한 부품은 브레이싱 도구의 치형 팁 상에 다시 둘레 브레이싱되고 축방향인 지지 표면(2, 2')이 지지된다. 이는 외부에서 원통체를 오버 터닝을 하기 위한 브레이싱 지점과 동일하며, 모든 지지 표면은 균형화 동안 미기계가공된 주조 표면이며, 이는 조립체 내에 포트의 설치 지점을 적절하게 반영한다.

그리퍼는 회전식으로 배향된 방식인 작업편 지지대로부터 완전-선삭된 부품을 들어올리고 회전 배향된 방식인 균형화 시스템의 브레이싱 수단 안으로 부품을 삽입해서, 균형화 구멍들이 설정될 수 있다. 균형화 작업이 완료된 후에, 스핀들은 부품을 장착하기 위한 동일한 위치로 다시 회전하고 그리퍼는 균형을 이룬 부품을 집어올리고 회전 배향 방식으로 작업편 지지대에 부품을 셋 다운한다.

로봇은 회전 배향된 방식인 작업편 지지대로부터 완전-균형을 이룬 부품을 들어올리고 회전 배향된 방식인 브러쉬 시스템의 브레이싱 수단 안으로 부품을 삽입하며, 브레이싱 수단은 특별한 핀을 가지며, 이 핀에 의해 완성-파트는 치형부 시스템(20)에 고정된다. 브러싱 작업이 완료된 후에, 브레이싱 도구는 부품의 장착에 대한 동일한 위치로 다시 회전하고 로봇은 브러쉬된 부품을 집어 올리고 회전 배향된 방식으로 세척 기계의 작업편 지지대에 부품을 셋 다운한다.

세척 작업이 완료된 후에, 로봇은 세척된 부품을 들어올리고 180°로 회전시키고 회전 배향된 방식인 측정 기계의 브레이싱 수단에 올려놓으며, 정확한 위치에서 부품을 측정하는 것을 가능하게 하며, 이는 치형부 시스템(20, 21)의 치형부의 위치에 의해 형성되며, 치형부 시스템은 상이한 치형부 수를 가진다.

제안된 공정은 예로서 개시되고 본 기술 분야의 당업자에 의해 고려되는 단계에서도 수행된다.

Claims (8)

1. 다이 캐스팅에 의해 회전 대칭적인 주조 알루미늄 부품(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 부품은 부품의 내측면 및/또는 외측면이 부분적으로 재 기계가공되는, 회전 대칭 주조 알루미늄 제품 제조 방법에 있어서,
   측면(9, 10)의 적어도 일부(5)는 미기계가공 상태로 남겨지고, 부품의 브레이싱 및 조립체 내로의 설치 양자 모두를 위해 논-포지티브 로킹 지지 표면(2, 2')으로 사용되는 것을 특징으로 하는
   방법.
2. 제1항에 있어서, 부품은 브레이싱 도구를 사용한 둘레 브레이싱에 의해 브레이싱되는 것을 특징으로 하는
   방법.
3. 제2항에 있어서, 둘레 브레이싱은 내측부(10) 상의 지지 표면(2, 2')에서의 브레이싱 및 외측면(9) 상에서의 브레이싱 양자 모두에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는
   방법.
4. 제1항에 있어서, 지지 표면(2, 2')은 내부 치형부 형성 시스템(20, 21)의 치형 측면부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
   방법.
5. 제4항에 있어서, 지지 표면으로 기능하는 치형 측면부는 생산 플랜트의 지지 표면에서의 원통형 부품(1)의 위치 설정을 규정하는 것을 특징으로 하는
   방법.
6. 제1항에 있어서, 부품에 주조된 러그에 의해 위치 결정이 달성되는 것을 특징으로 하는
   방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 원통형 부품은 적어도 절삭 공정에서 그리고 측정에 의한 자료 취득시 위치 설정되는 것을 특징으로 하는
   방법.
8. 제2항에 있어서, 둘레 브레이싱은 비교적 큰 조립체로의 추후 설치를 위해 최적화된 기계가공을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는
   방법.
   

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