KR20150145635A - 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법 - Google Patents

슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법 Download PDF

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KR20150145635A
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Abstract

본 발명은 슬리브의 내주면에 구비된 1차 치형에 2차 치형을 가공하기 위하여 사용되는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법에 있어서, 니켈 크롬 몰리브덴강 재질의 모재를 원통형으로 가공/절단되는 제1단계; 상기 제1단계에서 절단된 모재 외주면에 상기 슬리브의 2차 치형들과 맞물리는 형상으로 복수개의 치형홈이 가공되는 제2단계; 상기 제2단계에서 치형홈들이 가공된 모재가 열처리되는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 열처리된 모재가 순차적으로 샌딩과 연마되어 슬리브의 치형 가공용 전용공구가 만들어지는 제4단계;를 포함하고, 상기 제3단계는, 상기 슬리브의 치형 가공용 전용공구의 경도가 상기 슬리브의 경도보다 35~40Hrc 크게 유지하도록 열처리되는 것을 특징으로 하는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법을 제공한다.

Description

슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법 {Manufactory method of a special tool for processing the teeth of the sleeve}
본 발명은 자동차용 슬리브의 1차 치형을 가공한 다음, 2차 치형을 가공하기 위한 전용공구를 제작하는 방법에 관한 것으로써, 특히 슬리브의 2차 치형을 정확하게 가공하는 동시에 취성을 낮출 수 있는 슬리브의 치형 가공용 전용공구를 생산할 수 있는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차가 주행하는데 필요로하는 구동력은 주행환경에 의해 크게 변하므로 이에 대응하기 위해 자동차에는 엔진과 구동바퀴 사이에서 토크를 변화시키는 변속기를 채용하고 있다.
이러한 변속기는 자동차의 주행상황에 따라 적절히 구동력을 변화시킬 수 있도록 되어 있으며, 자동차를 후진시킬 수 있도록 하는 기어장치도 구비하고 있다.
상기와 같은 변속기는 여러종류의 것들이 있으며, 그 중에서 원추클러치를 갖추어 그 클러치 작용에 의해 맞물리는 기어를 동기시키는 동기장치(싱크로메시기구)를 갖추고 있는 동기물림식 변속기(synchromesh transmission)변속기가 많이 채용되고 있는 실정에 있다.
보통, 동기물림식 변속기에 장착되는 싱크로나이저(synchronizer) 또는 싱크로메시 기구는 기어의 원주 속도를 신속하게 일치시켜 기어의 물림을 원활히 하기 위한 장치로서, 변속 조작시 기어의 속도의 불일치로 인한 소음 발생과 파손을 방지한다. 싱크로메시 기구는 감속비가 다른 기어를 곧바로 맞물리게 하기 전에 원추형의 원판을 서로 마찰시켜 회전속도를 일치시킨 뒤 힘이 전달될 수 있게 구성된 것으로, 허브, 슬리브, 링, 키 및 스프링을 갖는다.
도 1은 일반적으로 자동차용 변속기에 적용된 슬리브의 형상이 도시된 도면으로써, 자동차용 변속기에 적용된 슬리브(10)는 외주면에 홈(11)이 구비되고, 내주면(12)에 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 기어치(13)가 구비된다.
대개, 크롬(Cr)-망간(Mn) 저합금강에 절삭가공성 확보를 위해 황(S)을 첨가시킨 소재를 열간 단조한 후, 기어와 맞물리는 홈을 다량의 절삭가공 공정으로 가공하고, 최종 침탄경화 열처리하여 슬리브를 제조한다
보다 상세하게, 상기 슬리브(10)는 원통형 모재의 외주면을 선삭하여 홈(11)을 내고, 상기 모재의 내주면(12)을 횡삭하여 일정한 치폭을 가진 일정한 1차 치형을 만들고, 상기 1차 치형을 압연하여 단차진 치폭을 가진 보다 정밀한 형태의 2차 치형(13)을 만든 다음, 열처리와 연삭 과정을 거치면서 완성된다.
이와 같이, 슬리브(10)의 1차 치형을 2차 치형으로 만들기 위하여 전용공구를 사용하여 압연 공정을 진행하게 되는데, 슬리브 치형 가공용 전용공구는 스핀들 속도, 절입량, 이송속도, 정밀도 등과 같은 슬리브의 가공 조건에서 정확한 치형을 형성시키고, 손쉽게 부러지지 않도록 취성이 낮게 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 슬리브의 가공 조건을 만족시킬 수 있는 적절한 경도를 가진 슬리브 치형 가공용 전용공구의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 슬리브의 내주면에 구비된 1차 치형에 2차 치형을 가공하기 위하여 사용되는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법에 있어서, 니켈 크롬 몰리브덴강 재질의 모재를 원통형으로 가공/절단되는 제1단계; 상기 제1단계에서 절단된 모재 외주면에 상기 슬리브의 2차 치형들과 맞물리는 형상으로 복수개의 치형홈이 가공되는 제2단계; 상기 제2단계에서 치형홈들이 가공된 모재가 열처리되는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 열처리된 모재가 순차적으로 샌딩과 연마되어 슬리브의 치형 가공용 전용공구가 만들어지는 제4단계;를 포함하고, 상기 제3단계는, 상기 슬리브의 치형 가공용 전용공구의 경도가 상기 슬리브의 경도보다 35~40Hrc 크게 유지하도록 열처리되는 것을 특징으로 하는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법을 제공한다.
본 발명은 슬리브의 치형 가공용 전용공구를 열처리하여 슬리브의 경도 보다 30~40Hrc 큰 경도를 가지도록 제작함으로써, 슬리브의 가공 조건 하에서도 전용공구에 의해 슬리브에 정확한 치형을 형성시킬 수 있어 슬리브의 가공 정밀도를 높일 수 있고, 나아가 전용공구의 취성을 낮게 유지하여 전용공구가 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적으로 자동차용 변속기에 적용된 슬리브의 형상이 도시된 도면.
도 2는 본 발명에 따라 제작된 슬리브의 치형 가공용 전용공구의 일예가 도시된 도면.
도 3은 본 발명에 따른 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법이 도시된 순서도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 제작된 슬리브의 치형 가공용 전용공구의 일예가 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 슬리브의 치형 가공용 전용공구는 도 2에 도시된 바와 같이 원통 형상으로써, 내주면에 스핀들 장치와 맞물리는 키홈(21)이 구비되고, 외주면에 슬리브의 2차 치형과 맞물릴 수 있는 복수개의 치형홈(22)이 구비된다.
상기 전용공구(20)는 스틸에 크롬, 탄소, 니켈 등을 섞어 녹이 슬지 않도록 만든 합금 형태인 스테인레스 스틸(Stainless Steel)로 만들어지며, SCM계열이 많이 사용되는데, 실시예에서는 니켈 크롬 몰리브덴강의 한 종류인 SNCM616을 모재로 제작될 수 있다.
보통, 니켈 크롬 몰리브덴 강의 경도는 10~15Hrc 정도로써, 다양한 형태의 절삭 가공이 유리하다. 따라서, 모재의 외주면에 슬리브의 2차 치형과 같은 정밀한 형태의 치형홈(22)을 손쉽게 가공할 수 있으며, 실시예에서 치형홈(22)은 중심부(22a)와 그 양측부(22b,22c)가 서로 연결된 부분에서 폭이 좁아진 형태로 가공할 수 있다.
그런데, 슬리브의 경도는 20Hrc 정도로 전용공구의 모재보다 높게 구성되기 때문에 슬리브의 치형을 가공하기 위한 전용공구(20)는 모재를 가공한 다음, 추가적인 열처리 과정을 거치면서 슬리브의 경도보다 높아지는데, 하기에서 설명될 열처리 과정을 거치면서 상기 전용공구(20)의 경도는 55~60Hrc 정도가 되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 전용공구(20)의 경도가 55Hrc 미만이면, 상기 전용공구(20)에 의해 슬리브의 치형을 정확하게 가공하기 어렵고, 상기 전용공구(20)의 경도가 60Hrc 초과하면, 상기 전용공구(20)의 연성이 낮아짐에 따라 취성이 높아져 상기 전용공구(20)가 슬리브의 치형을 가공하는 중에 부러질 수 있다.
이와 같이, 상기 전용공구(20)의 경도를 설정 범위로 만들기 위하여 니켈 크롬 몰리브덴 강으로 만들어진 모재가 별도로 특정 조건의 열처리 과정을 거치게 되는데, 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법이 도시된 순서도이다.
먼저, 원통형 모재를 절단하고, 치형홈을 가공한다.(S1,S2 참조)
원통형 모재를 적절한 길이로 자른 다음, 외주면에 치형홈을 형성한다.
물론, 상기 치형홈은 슬리브의 정밀한 치형과 맞물리는 형태로 구성되는데, 모재가 상기에서 설명한 바와 같이 10~15Hrc 정도의 경도를 가진 니켈 크롬 몰리브덴 강으로 제작됨에 따라 치형홈을 가공하기 용이하다.
그런데, 슬리브의 경도가 20Hrc 정도이기 때문에 슬리브를 가공하기 위한 전용공구는 열처리 과정을 통하여 이보다 더 큰 경도를 가지도록 구성되어야 한다.
다음, 치형홈이 가공된 모재를 가스 침탄법에 의해서 열처리 과정을 진행한다.(S3,S4,S5,S6 참조)
치형홈이 가공된 모재는 하나의 챔버에서 ?칭과 확산 어닐링과 오일냉각 과정을 거친 다음, 다른 챔버에서 템퍼링 과정을 거치게 되는데, 각각 다른 설정 온도에서 각각 다른 시간 동안 진행된다.
보다 상세하게, ?칭 과정은 900℃ ~ 940℃ 범위를 유지하는 챔버 내부에 제1설정 시간(t1) 동안 가스를 공급하도록 이뤄지고, 확산 어닐링 과정은 챔버 내부에 제2설정 시간(t2) 동안 가스 공급을 중지하도록 이뤄진 다음, 오일냉각 과정은 챔버 내부에 모재가 830℃ ~ 870℃ 범위의 오일에 제3설정 시간(t3) 동안 담기게 된다.
이후, 템퍼링 과정은 160℃ ~ 200℃ 범위를 유지하는 다른 챔버에서 제4설정 시간(t4) 동안 유지시지게 된다.
이때, ?칭과 확산 어닐링 및 템퍼링을 통하여 강의 조직들을 변경함으로써, 경도를 높이게 되며, 오일냉각 과정을 통하여 과도하게 경도가 높아서 취성을 생기는 것을 방지할 수 있다.
다음, 열처리된 모재를 샌딩 및 연마한다.(S7 참조)
이와 같이 제작된 전용공구는 55~60Hrc 정도로 경도가 높아지게 되는데, 이는 슬리브의 경도인 20Hrc 보다 커서 정확하게 치형을 가공할 수 있고, 과도하게 높은 경도로 인하여 취성이 커지는 것을 방지하여 가공 중에 부러지는 것을 예방할 수 있다.
20 : 전용공구 21 : 키홈
22 : 치형홈

Claims (4)

  1. 슬리브의 내주면에 구비된 1차 치형에 2차 치형을 가공하기 위하여 사용되는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법에 있어서,
    니켈 크롬 몰리브덴강 재질의 모재를 원통형으로 가공/절단되는 제1단계;
    상기 제1단계에서 절단된 모재 외주면에 상기 슬리브의 2차 치형들과 맞물리는 형상으로 복수개의 치형홈이 가공되는 제2단계;
    상기 제2단계에서 치형홈들이 가공된 모재가 열처리되는 제3단계; 및
    상기 제3단계에서 열처리된 모재가 순차적으로 샌딩과 연마되어 슬리브의 치형 가공용 전용공구가 만들어지는 제4단계;를 포함하고,
    상기 제3단계는,
    상기 슬리브의 치형 가공용 전용공구의 경도가 상기 슬리브의 경도보다 35~40Hrc 크게 유지하도록 열처리되는 것을 특징으로 하는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 상기 모재가 내장된 챔버 내부에 가스를 공급하는 가스 침탄법(Carburization)으로 열처리하는 것을 특징으로 하는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 모재를 제1설정 온도(T1)의 챔버 내부에 넣고, 상기 챔버 내부에 가스를 제1설정 시간(t1) 동안 공급하는 ?칭(Quenching) 과정과,
    상기 ?칭 과정 후, 상기 챔버 내부에 가스 공급을 제2설정 시간(t2) 동안 중지하는 확산 어닐링(Diffusion annealing) 과정과,
    상기 확산 어닐링 과정 후, 상기 모재를 제3설정 온도(T3)의 오일에 제3설정 시간(t3) 동안 담그는 오일냉각(Oil cooling) 과정과,
    상기 오일냉각 과정 후, 상기 모재를 제4설정 온도(T4)의 챔버 내부에 넣고, 제4설정 시간(t4) 동안 유지하는 템퍼링(Tempering) 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 ?칭 과정의 제1설정 온도는 900℃ ~ 940℃ 범위로 한정되고,
    상기 오일냉각 과정의 제3설정 온도는 830℃ ~ 870℃ 범위로 한정되며,
    상기 템퍼링 과정의 제4설정 온도는 160℃ ~ 200℃ 범위로 한정되는 슬리브의 치형 가공용 전용공구 제작방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114457229A (zh) * 2022-01-28 2022-05-10 中国铁建重工集团股份有限公司 一种用于大型回转支承内齿圈的热加工方法

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