KR102111275B1 - 웜기어용 전조가공을 위한 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웜기어용 전조가공을 위한 금형에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 다수의 산정을 형성하는 한쌍의 금형(10)을 대응 형성하여 환봉형 소재(30)를 맞물리게 가압하며 이동하면서 워엄 가공하는 것에 있어서, 상기 금형(10)은, 평형부(a)와 이탈부(b)의 2개 구간으로 구성되고, 상기 평형부(a)에 형성된 산정(12)은 웨지부(c, f), 유동제어부(d, g), 및 성형부(e, h)로 구분이 되고, 상기 이탈부(b)에 형성된 산정(13)은 상기 가공부(c)와 동일한 형상으로 연장 형성된 웜기어용 전조가공을 위한 금형에 대한 것이다.

Description

웜기어용 전조가공을 위한 금형{DIE FOR ROLLING OF ROD FOR WORM GEAR}

본 발명은 웜기어용 전조가공을 위한 금형에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 다수의 산정을 형성하는 한쌍의 금형(10)을 대응 형성하여 환봉형 소재(30)를 맞물리게 가압하며 이동하면서 워엄 가공하는 것에 있어서, 상기 금형(10)은, 평형부(a)와 이탈부(b)의 2개 구간으로 구성되고, 상기 평형부(a)에 형성된 산정(12)은 웨지부(c, f), 유동제어부(d, g), 및 성형부(e, h)로 구분이 되고, 상기 이탈부(b)에 형성된 산정(13)은 상기 성형부(e, h)와 동일한 형상으로 연장 형성된 웜기어용 전조가공을 위한 금형에 대한 것이다.

자동차 경량화 및 기어효율 향상으로 플라스틱 부품의 적용이 확대 되고 있다. 다만, 플라스틱 기어의 경우에는 그 절대 강도가 작아 치강도 취약 파손의 위험성이 존재한다.

웜기어의 경우에는 사다리꼴 나사와 비표준 웜 나사로 구분할 수 있는데, 비표준 웜나사의 경우에는 치두께가 얇고 깊어서 대부분 절삭 가공으로 제조되고 있다.

일반적으로 워엄샤프트의 전조 가공은 평판형 다이스를 이용하는 것과 롤형 다이스를 이용하는 두 가지 방법이 있다.

상기 평판형 다이스는 환봉형의 소재에 워엄부분을 형성하고자 하는 경우에 요철형태의 산정이 대응 형성된 2개의 다이스 사이에 환봉형 소재를 위치한 뒤에 가압하면서 2개의 다이스를 직선방향으로 이동하는 것에 의해 다이스 표면에 형성된 산정에 의해 환봉형 소재에 워엄부분을 가공하게 되는 것이다.

특히, 종래의 평판형 다이스는 도 1에 도시된 바와 같이 폭방향으로 일정 폭 사이즈를 갖는 산정(7)을 형성하는 상하부 다이스(5)(6)를 대응 형성하여 환봉형 소재(2)가 상기 상하부 다이스(5)(6)의 산정(7)에 의해 워엄부분을 전조 성형하게 되는 것이다.

그런데 상기한 종래의 평판형 다이스는 상기 산정(7)이 다이스의 진입부-평행부-탈락부에서 일정한 폭 사이즈를 갖도록 형성되어 있어 상하부 다이스에 의해 워엄부분을 서서히 가압하는 형태로 성형하게 되는 것이다.

따라서 상기한 다이스의 산정에 의한 가압 성형시 장치의 부하량이 점차 극대화되어 장치의 사용수명 저하는 물론 가공성이 저하되는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-0666441호

본 발명에서는 대량생산에 유리하고, 품질 향상이 가능한 비표준 웜 나사에 대하여 전조 가공을 적용하는 기술을 제안하고자 한다.

또한, 비표준 웜나사와 같이 치두께가 얇고 깊어서 현재 절삭 가공을 통해서 제조되는 것을, 전조 가공할 수 있는 금형을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.

다수의 산정을 형성하는 한쌍의 금형(10)을 대응 형성하여 환봉형 소재(30)를 맞물리게 가압하며 이동하면서 워엄 가공하는 것에 있어서,

상기 금형(10)은, 평형부(a)와 이탈부(b)의 2개 구간으로 구성되고,

상기 평형부(a)에 형성된 산정(12)은 웨지부(c, f), 유동제어부(d, g), 및 성형부(e, h)로 구분이 되고,

상기 이탈부(b)에 형성된 산정(13)은 상기 성형부(e, h)와 동일한 형상으로 연장 형성된다.

일 실시예로서, 상기 웨지부(c)는 길이방향으로 동일한 형상의 삼각형 단면을 가지고,

상기 성형부(e)는 길이방향으로 동일한 형상의 사다리꼴 단면을 가지는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 상기 웨지부(f)는 길이방향으로 단면적이 점점 증가하는 삼각형 단면을 가지고,

상기 성형부(h)는 길이방향으로 동일한 형상의 사다리꼴 단면을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 유동제어부(d, g)의 단면은 길이방향으로 갈수록 밑변의 길이는 동일하고, 윗변의 길이는 점점 증가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 대량생산에 유리하고, 품질 향상이 가능한 비표준 웜 나사에 대하여 전조 가공을 제공하는 효과가 있다.

또한, 비표준 웜나사와 같이 치두께가 얇고 깊어서 현재 절삭 가공을 통해서 제조되는것을, 전조 가공할 수 있는 금형을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 기존의 전조 가공용 금형의 예시
도 2는 본 발명에 따른 웜기어용 전조가공을 위한 금형의 실시예
도 3은 본 발명에 따른 웜기어용 전조가공을 위한 금형의 실시예
도 4는 본 발명에 따른 웜기어용 전조가공을 위한 금형의 실시예
도 5는 본 발명에 따른 웜기어용 전조가공을 위한 금형의 실시예

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

다수의 산정을 형성하는 한쌍의 금형(10)을 대응 형성하여 환봉형 소재(30)를 맞물리게 가압하며 이동하면서 워엄 가공하는 것에 있어서, 상기 금형(10)은, 평형부(a)와 이탈부(b)의 2개 구간으로 구성되고, 상기 평형부(a)에 형성된 산정(12)은 웨지부(c, f), 유동제어부(d, g), 및 성형부(e, h)로 구분이 되고, 상기 이탈부(b)에 형성된 산정(13)은 상기 성형부(e, h)와 동일한 형상으로 연장 형성된다.

일 실시예로서, 상기 웨지부(c)는 길이방향으로 동일한 형상의 삼각형 단면을 가지고, 상기 성형부(e)는 길이방향으로 동일한 형상의 사다리꼴 단면을 가지는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 상기 웨지부(f)는 길이방향으로 단면적이 점점 증가하는 삼각형 단면을 가지고, 상기 성형부(h)는 길이방향으로 동일한 형상의 사다리꼴 단면을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 유동제어부(d, g)의 단면은 길이방향으로 갈수록 밑변의 길이는 동일하고, 윗변의 길이는 점점 증가하는 것을 특징으로 한다.

도2를 참조하면, 본 전조가공용 금형(10)은 몸체부(11)와 산정이 제공되는 가공부(12, 13)로 구성된다. 특히, 본 발명의 특징은 금형(10)이 2개의 부분으로 구분되는데, 시편(30) 도입되는 방향의 단부부터 시작되는 평형부(a)와 가공된 시편(30)이 이탈되기 용이하게 하방으로 경사지게 형성된 이탈부(b)로 구성된다.

기존 전조금형 다이의 경우에는 도1에서 도시된 바와 같이, 진입부-평행부-탈락부 3부분으로 구성되어 있는 것이 일반적이다. 즉, 실제 가공이 이루어지는 평행부의 앞단에 경사지게 제공되는 진입부가 더 제공된다. 이는 2개의 대향하는 다이 사이에 어느 정도 시편이 자리를 잡고 가공을 유도하기 위함단이다. 본 발명은 이러한 진입부를 제거하여 전조가공용 다이 구성을 단순화시키는 차이가 있다. 즉, 다이의 시편 도입부분이 경사지지 않고 시편 가공방향으로 평행한 형상을 가지고 있다.

도 3은 본 발명의 전조 가공용 금형을 이용하여 시편을 가공하는 모습을 도시한 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 전조 가공용 금형의 일실시예로서 산정의 형상의 기술적 특징을 자세하게 설명하기로 한다.

상기 평형부(a)에 형성된 산정(12)은 시편의 가공 방향으로 거리에 따라 웨지부(c), 유동제어부(d), 및 성형부(e)로 구분이 된다. 이탈부(b)에 형성된 산정(13)은 상기 성형부(e)와 동일한 형상으로 연장 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 기술적 특징은 이러한 산정의 단면 특징에 있다.

웨지부(c)는 본 발명의 금형에서 진입부를 제거한 대신에, 나이프(knife) 역할을 하면서 초기 시편의 가공 부위를 깊게 파고들 수 있도록 삼각형의 단면을 가지고 있다. 본 실시예의 특징은, 웨지부(c), 유동제어부(d), 및 성형부(e)의 단면의 밑변의 길이가 모두 동일하다는 데에 있다. 본 실시예에서는 웨지부(c)의 삼각형 단면은 길이방향으로 동일한 형상과 동일한 면적을 갖도록 제공된다.

유동제어부(d)는 윗변의 길이가 점점 증가되도록 하여 시편의 가공시 스트레칭(stretching)을 유도한다. 윗변이 웨지부(c)의 꼭지점에서 시작하여 점점 증가하는 형상을 가지게 된다. 보다 구체적으로는 도 4의 d 영역의 단면과 같이, 밑변의 길이는 변화가 없고, 윗변(24)의 길이는 점점 증가하여 최종적으로 성형부(e)의 윗변(26)의 길이까지 증가한다. 측면은 아래부분은 웨지부(c)의 측변(21)과 동일한 각도를 가지고 윗부분은 점점 그 각도가 변하는 형상을 가지게 된다.

성형부(e)는 사다리꼴의 형상을 가지게 되고 길이 방향으로 해당 형상과 면적이 계속 유지가 된다.

도 5는 다른 실시예를 도시하고 있다.

상기 평형부(a)에 형성된 산정(12')은 시편의 가공 방향으로 거리에 따라 웨지부(f), 유동제어부(g), 및 성형부(h)로 구분이 된다. 이탈부(b)에 형성된 산정(13)은 상기 성형부(h)와 동일한 형상으로 연장 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 기술적 특징은 이러한 산정의 단면 특징에 있다.

웨지부(f)는 본 발명의 금형에서 진입부를 제거한 대신에, 나이프(knife) 역할을 하면서 초기 시편의 가공 부위를 깊게 파고들 수 있도록 삼각형의 단면을 가지고 있다. 본 실시예의 특징은, 웨지부(f)는 동일한 각도를 갖는 삼각형의 형상이나, 그 크기(혹은 단면적)는 점점 증가하는 특징을 가진다. 유동제어부(g), 및 성형부(h)의 단면의 밑변의 길이가 모두 동일하다.

이는 웨지부(f)가 시편(30)의 도입에서 유동제어부(g)까지 조금씩 가압을 하여 급격한 하중이 걸리는 것을 방지하고, 단계적으로 성형성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

유동제어부(h)는 윗변의 길이가 점점 증가되도록 하여 시편의 가공시 스트레칭(stretching)을 유도한다. 윗변이 웨지부(f)의 꼭지점에서 시작하여 점점 증가하는 형상을 가지게 된다. 보다 구체적으로는 도 5의 g 영역의 단면과 같이, 밑변의 길이는 변화가 없고, 윗변(24')의 길이는 점점 증가하여 최종적으로 성형부(h)의 윗변(26')의 길이까지 증가한다. 측면은 아래부분은 웨지부(f)의 측변(21')과 동일한 각도를 가지고 윗부분은 점점 그 각도가 변하는 형상을 가지게 된다.

성형부(h)는 사다리꼴의 형상을 가지게 되고 길이 방향으로 해당 형상과 면적이 계속 유지가 된다.

본 발명은 이러한 산정의 구조를 통해서, 나사산이 가늘고 깊은 형상을 갖는 전조 가공제품에 적합하며, 그 생산성과 가공성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다

10 : 금형
11 : 몸체부
12, 13 : 산정
a : 평형부
b : 이탈부
c, f : 웨지부
d, g : 유동제어부
e, h : 성형부

Claims (4)

1. 다수의 산정을 형성하는 한쌍의 금형(10)을 대응 형성하여 환봉형 소재(30)를 맞물리게 가압하며 이동하면서 워엄 가공하는 것에 있어서,
   상기 금형(10)은, 환봉형 소재(30)의 도입되는 방향의 단부부터 시작되는 평형부(a)와 가공된 환봉형 소재(30)가 이탈되기 용이하게 하방으로 경사지게 형성된 이탈부(b)의 2개 구간으로 구성되고,
   상기 평형부(a)에 형성된 산정(12)은 웨지부(c, f), 유동제어부(d, g), 및 성형부(e, h)로 구분이 되고,
   상기 웨지부(c, f)는 나이프 기능을 하면서 초기 환봉형 소재(30)의 가공 부위를 깊게 파고들 수 있도록 삼각형의 단면을 가지고 있고,
   상기 웨지부(c, f), 유동제어부(d, g), 및 성형부(e, h) 단면의 밑변의 길이가 모두 동일하고,
   상기 유동제어부(d, g)는 윗변의 길이가 점점 증가되도록 하여 환봉형 소재(30)의 가공시 스트레칭을 유도하고, 윗변이 상기 웨지부(c, f)의 꼭지점에서 시작하여 점점 증가하는 형상을 갖고,
   상기 이탈부(b)에 형성된 산정(13)은 상기 성형부(e, h)와 동일한 형상으로 연장 형성되는,
   웜기어용 전조가공을 위한 금형
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 웨지부(c)는 길이방향으로 동일한 형상의 삼각형 단면을 가지고,
   상기 성형부(e)는 길이방향으로 동일한 형상의 사다리꼴 단면을 가지는 것을 특징으로 하는,
   웜기어용 전조가공을 위한 금형
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 웨지부(f)는 길이방향으로 단면적이 점점 증가하는 삼각형 단면을 가지고,
   상기 성형부(h)는 길이방향으로 동일한 형상의 사다리꼴 단면을 가지는 것을 특징으로 하는,
   웜기어용 전조가공을 위한 금형
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 유동제어부(d, g)의 단면은 길이방향으로 갈수록 밑변의 길이는 동일하고, 윗변의 길이는 점점 증가하는 것을 특징으로 하는,
   웜기어용 전조가공을 위한 금형
   

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