KR20190103600A - 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 씽크홀이 형성된 하부금형으로 단조되는 베벨기어에 있어서, 상기 베벨기어는, 최종 단조공정 바로 직전 단조공정에 사용되는 하부금형에 씽크홀을 형성하여 단조하는 씽크홀 단조공정이 포함되는 것을 특징으로 하였다.
본 발명의 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법에 의하면, 냉간단조 또는 온간단조 공정으로 제작되는 베벨기어 완성품을 단조하는 최종공정 바로 직전 단조공정의 하부금형에 베벨기어의 골부에 대응되는 부분에 씽크홀을 형성하여, 이 공정에서 단조된 베벨기어의 골부의 하부에 돌출부가 형성되도록 함으로써 적은 소성변형력으로 베벨기어의 제작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법 {Method for manufacturing a bevel gear using a metal mold having a sink hole formed therein}

본 발명은 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉간단조 또는 온간단조 공정으로 제작되는 베벨기어 완성품을 단조하는 최종공정 바로 직전 단조공정의 하부금형에 베벨기어의 골부에 대응되는 부분에 씽크홀을 형성하여, 이 공정에서 단조된 베벨기어의 골부의 하부에 돌출부가 형성되도록 함으로써 적은 소성변형력으로 베벨기어의 제작이 가능하도록 이루어지는 씽크홀이 형성된 금형으로 제작된 베벨기어 제조방법에 관한 것이다.

종래의 베벨기어는 글리슨 치절기를 사용하여 기계가공하거나, 열간단조법을 통한 단조, 온간프레스단조법 및 냉간프레스단조법을 사용하여 제조되고 있다.

상기의 글리슨 치절기를 사용하여 기계가공하는 방법은 정밀도가 높은 베벨기어를 제작할 수 있다는 장점이 있으나, 제작기간과 제조비용이 많이 소모된다는 단점이 있었다.

또한, 상기의 열간단조법을 통한 단조로 베벨기어를 제작하는 방법은, 스케일 등의 영향으로 인해 정밀도가 감소하여 고정밀도가 요구되는 기어제작에는 부적합하다는 단점이 있었다.

그리고, 상기의 냉간프레스단조법은 소재를 절단한 후 열처리 BRL처리를 반복하여 기어를 성형하는 제조법으로, 이는 고정밀도의 베벨기어를 제작할 수 있는 장점이 있어 현재 베벨기어를 냉간단조로 성형하는 방법이 상용화 되고 있다.

그러나 상기의 냉간프레스단조법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 상기 냉간프레스단조법은 소재 절단작업-소둔열처리작업-윤활인피처리작업(BRL)-예비업셋성형작업-소둔열처리작업-윤활인피처리작업-본성형작업-소둔열처리작업-윤활인피처리작업-치형성형-최종다듬성형작업등의 매우 복잡한 공정을 거쳐 제조되므로, 제작기간과 제작비용이 많이 소모되는 단점이 있었다.

둘째, 상기 냉간프레스단조법은 소성가공에 의한 응력의 증가로 가공성이 떨어지고, 이러한 가공성을 회복하기 위해 각각의 공정간에 소둔열처리와 윤활피막처리를 반드시 시행해주어야만 하는 번거로움이 있었다.

셋째, 상기 냉간프레스단조법은 큰 소성변형력이 발생하기 때문에, 냉간프레스단조법을 통해 가공을 하기 위해서는 대형 프레스나 가공기가 필요하였다.

따라서, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 베벨기어 제조방법의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

KR 10-0171973 B1

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 ,냉간단조 또는 온간단조 공정으로 제작되는 베벨기어 완성품을 단조하는 최종공정 바로 직전 단조공정의 하부금형에 베벨기어의 골부에 대응되는 부분에 씽크홀을 형성하여, 이 공정에서 단조된 베벨기어의 골부의 하부에 돌출부가 형성되도록 함으로써 적은 소성변형력으로 베벨기어의 제작이 가능하도록 이루어지는 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 하부금형을 이용하여 종래의 냉간프레스공법에 적용이 가능하도록 하여 기계의 소형화가 용이하도록 하고, 제작공정을 단축시키고 제작비용이 절감되도록 하는 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법은 씽크홀이 형성된 하부금형으로 단조되는 베벨기어에 있어서, 상기 베벨기어는, 최종 단조공정 바로 직전 단조공정에 사용되는 하부금형에 씽크홀을 형성하여 단조하는 씽크홀 단조공정이 포함되는 것을 특징으로 하였다.

또한, 상기 베벨기어는 기어부와 기어축으로 이루어지고, 상기 기어부의 둘레를 따라 정상부와 골부가 원형패턴으로 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하였다.

또한, 상기 씽크홀은 상기 베벨기어의 골부와 마주보며 대응되는 위치에 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하였다.

또한, 상기 베벨기어는 상기 씽크홀이 형성된 하부금형을 통한 단조작업을 통해 돌출부가 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하였다.

또한, 상기 최종 단조공정을 거친 후 베벨기어의 기어부 하단에 형성된 돌출부를 편평하게 하는 마무리 단조공정을 더 포함하여 제작되는 것을 특징으로 하여 본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제를 해결하고자 하였다.

본 발명의 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법에 의하면, 냉간단조 또는 온간단조 공정으로 제작되는 베벨기어 완성품을 단조하는 최종공정 바로 직전 단조공정의 하부금형에 베벨기어의 골부에 대응되는 부분에 씽크홀을 형성하여, 이 공정에서 단조된 베벨기어의 골부의 하부에 돌출부가 형성되도록 함으로써 적은 소성변형력으로 베벨기어의 제작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 하부금형을 이용하여 종래의 냉간프레스공법에 적용이 가능하도록 하여 기계의 소형화가 용이하도록 하고, 제작공정을 단축시키고 제작비용이 절감되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 베벨기어의 가공단계를 나타낸 도면
도 2는 종래의 상부금형 및 하부금형의 모습을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에 따른 하부금형의 모습을 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 상부금형과 하부금형 및 베벨기어가 제작되는 모습을 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 상부금형과 하부금형을 통해 제작된 베벨기어의 사시도
도 6은 본 발명의 상부금형과 하부금형을 통해 제작된 베벨기어의 저면사시도

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

도 1은 베벨기어(100)의 제조방법의 순서를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 베벨기어(100) 제조방법은 금형소재(10)를 알맞은 크기로 절단하는 최초 단조공정과(S10)과 최초 단조공정(S10)을 거친 금형소재(10)의 상부를 가공하여 베벨기어(100)의 상부모양을 형성하는 중간 단조공정(S20)과, 씽크홀이 형성되는 하부금형을 통해 베벨기어가 제조되도록 하는 씽크홀 단조공정(S30)과 씽크홀 단조공정(S30)을 거쳐 베벨기어에 형성된 돌출부를 편평하게 하는 최종 단조공정(S40)을 포함하여 이루어진다.

상기 최초 단조공정(S10)과 상기 중간 단조공정(S20)은 베벨기어를 제작히기 위해 사용되는 일반적인 공정에 해당되므로, 본 발명의 실시예에 한정되지 않고, 다양한 방법으로 구현될 수 있다.

상기 씽크홀 단조공정(S30)은 하부금형에 씽크홀을 형성한 후, 씽크홀이 형성된 하부금형을 이용하여 베벨기어가 단조되도록 하는 것인데, 이에 대한 자세한 내용은 도 4 내지 6을 통해 후술하도록 한다.

도 2는 종래의 상부금형 및 하부금형의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시된 베벨기어(100)는 치형이 형성되지 않은 상태의 베벨기어(100)로써, 이러한 치형가공 전의 베벨기어(100)를 상부금형(200)과 하부금형(300)을 통해 단조작업 하여 베벨기어(100)의 치형이 형성되도록 하는 것이다.

즉, 상기 베벨기어(100)의 하부에 형성되는 기어축(120)을 하부금형(300)의 고정홀(310)에 결합하여 상기 베벨기어(100)가 고정되도록 하고, 고정된 상기 베벨기어(100)의 상부에 상기 상부금형(200)을 통해 압력을 가하여 상기 베벨기어(100)에 완전한 기어치형이 형성되도록 하는 것이다.

이를 위해 상기 상부금형(200)에는 상기 베벨기어(100)의 정상부(130)와 대응되는 정상부형성홈(210)과, 상기 베벨기어(100)의 골부(140)와 대응되는 골부형성부(220)가 형성되고, 상기 베벨기어(100)는 기어부(110)와 기어축(120)으로 이루어지고, 상기 기어부(110)의 둘레를 따라 정상부(120)와 골부(140)가 원형패턴으로 형성됨은 물론이다.

또한, 본 명세서에서 도시된 상기 상부금형(200)과 상기 하부금형(300) 본 발명을 실시하기 위한 하나의 예로써, 상부금형(200)과 하부금형(300)의 형상은 이에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 구현될 수 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명의 하부금형(300)을 나타낸 사시도이다.

본 발명에 의한 상부금형(200)은 상기 도 2에 도시된 상부금형(200)과 동일하게 형성되므로, 도 3에서는 본 발명의 하부금형(300)만을 도시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 상기 하부금형(300)은 중앙에 고정홀(310)이 형성되고, 상기 고정홀(310)의 주위를 따라 다수개의 씽크홀(320)이 원형패턴으로 형성된다.

이때 상기 씽크홀(320)은 최종 단조공정(S30) 공정전에 이루어지는 중간 단조공정(S40)에서 하부금형에 씽크홀을 형성하는 씽크홀 단조공정을 통해 형성되도록 이루어진다.

상기 씽크홀(320)은 상기 베벨기어(100)의 골부(140)와 마주보며 대응되는 부분에 형성되도록 이루어지는데, 이러한 본원발명의 실시예를 도 4를 통해 후술하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 상부금형(200)과 하부금형(300) 및 베벨기어(100)가 제작되는 모습을 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부금형(200) 및 상기 하부금형(300)에 의해 상기 베벨기어(100)에 치형이 형성될 때, 상기 하부금형(300)에 형성되는 씽크홀(320)에 의해 상기 베벨기어(100)의 치형을 형성하기 위해 필요한 힘이 감소되는 것이다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 베벨기어(100)의 기어부(110) 상단에 형성되는 치형은, 상기 상부금형(200)의 정상부형성홈(210)에 의해 정상부(130)가 형성되고, 골부형성부(220)에 의해 골부(140)가 형성되도록 이루어지게 되는데 이때, 상기 씽크홀(320)은 상기 상부금형(200)의 상기 골부형성부(220)가 형성된 위치와 대응되는 위치에 형성되어, 상기 상부금형(200)의 골부형성부(220)에 의해 상기 기어부(110) 상단에 골부(140)가 형성될 때, 상기 씽크홀(320)에 의해 상기 골부(140)가 더욱 용이하게 형성되도록 이루어지는 것이다.

따라서, 상기 기어부(110)의 골부(140)를 형성하기 위해 필요한 압력이 감소되기 때문에 기어의 치형이 더욱 용이하게 형성될 수 있도록 이루어지는 것이다.

이는 지면에 씽크홀이 형성되면, 지면에 저절로 땅꺼짐 현상이 발생되는 원리와 동일한 것이다.

도 5는 본 발명의 상부금형과 하부금형을 통해 제작된 베벨기어의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 상부금형과 하부금형을 통해 제작된 베벨기어의 저면사시도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 하부금형(300)에 형성되는 씽크홀(320)에 의해 상기 베벨기어(100)의 기어부(110) 하단에는 씽크홀(320)과 대응되는 돌출부(150)가 형성되도록 이루어진다.

이러한 상기 돌출부(150)는 상기 베벨기어(100)의 치형이 형성될 때, 함께 형성되는 것으로, 본 발명의 상기 제3단계에서 형성되도록 이루어지는 것이다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 하부금형(300)의 상기 씽크홀(320)은 상기 골부(140)와 마주보며 대응되는 위치에 형성되므로, 상기 돌출부(150) 역시 상기 골부(140)와 마주보며 대응되는 위치에 형성되도록 이루어진다.

그리고, 본 발명의 씽크홀(320)이 형성된 금형으로 제작된 베벨기어(100)를 사용하기 위해 상기 돌출부(150)에 압력을 가하여 상기 베벨기어(100)의 기어부(110) 하단이 편평하게 형성되도록 하는 최종 단조공정을(S40)을 거쳐서 본 발명의 베벨기어(100)가 종감속기등의 구성요소에 적용될 수 있도록 이루어진다.

본 발명의 씽크홀(320)이 형성된 금형으로 제작된 베벨기어(100)에 의하면, 베벨기어(100)를 제작하는 하부금형(300)에 베벨기어(100)의 골부(140) 위치와 대응되는 곳에 씽크홀(320)을 형성하여, 베벨기어(100)의 하단부에 돌출부(150)를 형성함으로써 적은 소성변형력으로 베벨기어(100)가 용이하게 제작되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 하부금형(300)을 이용하여 종래의 냉간프레스공법에 적용이 가능하도록 하여 기계의 소형화가 용이하도록 하고, 제작공정을 단축시키고 제작비용이 절감되도록 하는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 금형소재 100 : 베벨기어
110 : 기어부 120 : 기어축
130 : 정상부 140 : 골부
150 : 돌출부 200 : 상부금형
210 : 정상부형성홈 220 : 골부형성부
300 : 하부금형 310 : 고정홈
320 : 씽크홀

Claims (5)

1. 씽크홀이 형성된 하부금형으로 단조되는 베벨기어 제조방법에 있어서,
   상기 베벨기어는 제조방법은,
   최종 단조공정 바로 직전에 씽크홀 단조공정을 포함하되,
   상기 씽크홀 단조공정은 하부금형에 씽크홀을 형성한 후, 씽크홀이 형성된 하부금형을 이용하여 베벨기어가 단조되도록 하는 공정인 것을 특징으로 하는 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 베벨기어는 기어부와 기어축으로 이루어지고, 상기 기어부의 둘레를 따라 정상부와 골부가 원형패턴으로 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 씽크홀 단조공정에서 형성되는 씽크홀은 상기 베벨기어의 골부와 마주보며 대응되는 위치에 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 베벨기어는 상기 씽크홀이 형성된 하부금형을 통한 단조작업을 통해 돌출부가 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 최종 단조공정을 거친 후 베벨기어의 기어부 하단에 형성된 돌출부를 편평하게 하는 마무리 단조공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 씽크홀이 형성된 금형을 이용한 베벨기어 제조방법.
   

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