KR20150078908A - 단턱부가 형성된 금형을 이용한 스핀들 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블록커 공정에서 제 2 금형 상부면에 단턱부를 형성시켜 프레스 공정을 진행하는 스핀들 제조방법을 제시한다.
이에 따라, 기존의 금형에서의 프레스 공정에 비해서 단턱부로 인해 가압시 재료가 밀려 나가는 것을 방지할 수 있어 원자재 절감 및 작업 능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 제 2 코어 내부에는 프레스 작업시 공기를 배출시킬 수 있는 틈새부가 형성되어 공정 후 제품 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

단턱부가 형성된 금형을 이용한 스핀들 제조방법{SPINDLE PRODUCTING METHOD USING METALLIC MOLD HAVING STEPPED PART}

본 발명은 단턱부가 형성된 금형을 이용한 스핀들 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금형 내부에 삽입된 소재의 1차 가압홈 내부를 가압하여 2차 가압홈을 프레싱 가공하는 블록커공정시 금형 내부에 단턱부를 형성하여 제품 생산성 및 작업 효율성을 높인 단턱부가 형성된 금형을 이용한 스핀들 제조방법에 관한 것이다.

소성가공은 소재의 손실을 최소화하면서 원하는 형상의 제품을 성형하는 기술분야로, 자동차, 선박, 항공기산업의 기초 핵심부품을 대량생산 할 수 있어 산업적으로 적용범위가 매우 넓은 중요한 생산기반산업 중의 하나이다.

이러한 소성가공 산업은 제품 품질의 고급화가 가능하고, 다른 제조공정으로 대체 곤란한 고기능, 고품질 부품의 생산방식에 최적의 공정으로써, 최근에는 기존 공정의 고도화 및 복합화 가공기술, 신기술분야와의 융합에 따른 제품의 고기능화, 고부가가치화의 추세에 따라 기술개발 및 실용화가 급속히 확산되고 있는 실정에 있다.

이와 같은 소성가공 중에서도 특히 단조가공은 제조공법과 제조설비에 따라 열간 단조, 온간 단조, 냉간 단조 등으로 구분할 수 있는데, 이 중 열간단조는 1000~1200℃의 고온에 소재를 가열해 변형 저항을 적게 하여 작은 힘으로 큰 변형을 주어 조형을 쉽게 할 수 있고, 생산속도가 빠르므로 생산성이 좋으며, 복잡한 형상의 제품 성형을 쉽게 할 수 있는 장점으로 인해 통상적으로 많이 사용되고 있고, 냉간단조는 상온에서 실시되어 제품 정밀도를 높일 수 있고, 표면이 깨끗한 제품을 만들 수 있는 장점이 있다.

한편, 자동차용 리어 액슬에 사용되는 스핀들 하우징 역시 상기한 단조 가공을 통해 생산이 이루어지게 되는데, 상기한 스핀들 하우징은 자동차의 하중지지 및 동력을 후륜으로 전달하기 위한 장치에 사용되는 주요한 부품으로, 일정한 강도와 내구성이 요구된다.

이러한, 스핀들 하우징은 유압식 프레스를 사용하여 단조 가공되는 것이 일반적으로, 크게 업세팅공정(P1)과, 버스터공정(P2)과, 블록커공정(P3)과, 피니셔공정(P4)과, 피어싱공정(P5) 및 기계가공공정(P6)으로 이루어진다.

간단하게 살펴보면, 먼저 업세팅공정(P1)에서는 일정 길이로 절단된 소재를 상부에서 가압하여 소재의 길이를 줄이게 된다.

그리고, 버스터공정(P2)에서는 업세팅된 소재를 하부 금형 내부에 삽입한 후 소재 상부에 코어를 가압하여 소재 상부에 가압홈을 프레싱 성형하고, 블록커 공정(P3)에서는 소재 상부에 다른 코어를 가압하여 가압홈을 더 깊게 프레싱 성형하며, 피니셔 공정(P4)에서는 소재 상부에 또 다른 코어를 가압하여 가압홈을 더 깊게 프레싱 성형한다.

다음으로, 피어싱 공정(P5)에서는 소재 하단부를 관통하여 소재 중앙에 구멍을 형성하고, 기계가공 공정(P6)에서는 소재 외주면을 연마가공 및 후처리 가공하여 스핀들 하우징을 제조한다.

그러나, 상기한 종래의 스핀들 하우징 제조방법은 유압식 프레스를 사용하여 제조하는 공정 특성상, 하나의 하부금형을 사용하여 제품을 성형함에 따라 공정 중 소재가 금형에 완전하게 구속되지 않고 자유 상태로 되는 구간이 많으므로, 제품의 치수 정밀도가 떨어질 뿐 아니라 이로 인한 재료의 낭비가 발생하는 문제가 있다.

프레스 공법에 의한 금형을 이용한 선행기술로 한국공개특허 2001-0016007호에 개시된 기술내용으로 상부 하부 금형을 통한 볼 밸브용 볼 제조방법에 대해서 개시되어 있지만, 본 발명에 개시된 내용과 같이 금형 내부에 단턱부를 형성시켜 원자재 절감 및 효율적인 작업을 할 수 있는 내용에 대해서는 개시하고 있지 않다.

1. 한국공개특허공보 2001-0016007호 "볼 밸브용 볼의 제조방법” (공개일자: 2001. 03. 05.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제 2 금형 상부면에 단턱부를 형성시켜 원자재 절감 및 작업 능률을 향상시킬 수 있는 스핀들 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 프레스 공정에서 코어 내부에 틈새부를 형성시켜 작업시 공기를 배출할 수 있어 제품성능을 향상시킬 수 있는 스핀들 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 절단된 소재를 단조 프레스를 통해 프레싱 가공한 후, 소재 하단부에 구멍을 뚫는 피어싱 공정과 소재 외주면을 연마가공하는 기계가공공정을 거쳐 자동차에 사용되는 스핀들을 제조하는 방법에 있어서, 일정 길이로 절단된 소재를 제 1 금형 내부에 삽입하고, 제 1 코어를 통해 상기 소재 상부를 가압하여 1차 가압홈을 프레싱 가공하는 버스터 공정(P10)과; 상기 소재를 제 2 금형 내부에 삽입하고, 제 2 코어를 통해 상기 1차 가압홈 내부를 가압하여 2차 가압홈을 프레싱 가공하는 블록커 공정(P20)과; 상기 소재를 제 3 금형 내부에 삽입하고, 제 3 코어를 통해 상기 2차 가압홈 내부를 가압하여 3차 가압홈을 프레싱 가공하는 피니셔 공정(P30)을 포함하고, 상기 블록커 공정(P20)에서 제 2 금형 상부면에 단턱부를 형성시킨 것을 특징으로 하는 스핀들 제조방법에 관한 것이다.

상기 제 2 코어 내부에는 프레스 작업시 공기를 배출시키기 위한 틈새부가 형성되고, 상기 제 2 금형에는 상부면에서 하부면으로 미세하게 관통하는 틈새부가 형성되어 프레스 작업시 공기를 배출되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 블록커 공정에서 제 2 금형 상부면에 단턱부를 형성시켜 프레스 공정을 진행하는 스핀들 제조방법을 제시한다.

이에 따라, 기존의 금형에서의 프레스 공정에 비해서 단턱부로 인해 가압시 재료가 밀려 나가는 것을 방지할 수 있어 원자재 절감 및 작업 능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 제 2 코어 내부에는 프레스 작업시 공기를 배출시킬 수 있는 틈새부가 형성되어 공정 후 제품 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스핀들 제조방법의 각 공정에서의 금형 및 코어를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 각 공정을 끝낸 스핀들의 중간상태 및 최종상태를 나타내는 단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 스핀들 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 스핀들 제조방법을 설명하면 하기와 같다.

본 발명에 따른 스핀들은 기계식 프레스 공정을 이용한 것으로, 크게 버스터 공정(P10)과, 블록커 공정(P20)과, 피니셔 공정(P30)으로 이루어진다.

구체적으로 살펴보면, 먼저 버스터 공정(P10)에서는 일정길이로 절단된 봉형의 소재를 제 1 금형(10) 내부에 삽입한다. 그리고, 상기 제 1 금형(10) 내부에 삽입된 소재 상부에 제 1 코어(11)를 하부로 가압하여 소재 상부 중앙에 1차 가압홈을 프레싱 성형한다.

여기서, 상기 버스터 공정(P10)을 통해 프레싱 가공되는 소재는, 그 소재의 상하단 사이의 길이가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 상하단 사이의 길이에 비해 적당한 길이만큼 되도록 가공 형성한다.

다음으로, 블록커 공정(P20)에서는 버스터 공정(P10)을 통해 가공된 소재를 제 2 금형(20) 내부에 삽입한다. 그리고, 상기 제 2 금형(20) 내부에 삽입된 소재 상부에 제 2 코어(21)를 하부로 가압하여 1차 가압홈 내부에 2차 가압홈을 다시 프레싱 성형한다.

여기서, 상기 블록커 공정(P20)을 통해 프레싱 가공되는 소재는, 그 소재의 상하단 사이의 길이가 피니셔 가공을 통해 가공되는 소재의 상하단 사이의 길이에 비해 적당한 길이만큼 되도록 가공 형성한다.

특히, 상기 블록커 공정(P20)에서 제 2 금형(20) 상부면에는 도 1에 나와 있는 것과 같이 단턱부(A)가 좌우대칭으로 형성되어 있다. 이는 프레스 압력이 제 2 코어(21)를 통해서 가해질 때, 기존에 재료가 금형 상부면과 코어가 맞닿는 부분에서 퍼져 나가 이로 인해 재료의 소비가 많아질 뿐 아니라 추가적으로 이를 제거해야 할 필요가 있는 부분을 해소하기 위함이다. 즉, 도면에 나와 있는 것과 같이 단턱부(A)가 형성되어 재료가 퍼져나가지 않고 머물러 있어 원재료를 절감할 수 있는 장점이 있다. 소재는 원통모양 환봉이고 제품형상은 사각 모양이어서 재료가 퍼져나갈 때 사각모서리부가 형성이 되지 않고 거리가 짧은 쪽으로 빠져나가는 재료를 거리가 먼 사각모서리부로 유도해서 적은 소제를 효율적으로 분배할수 있다. 단턱부(A) 상,하 각도부 틈새는 1.5mm 이하로 관리하고 상기 제 2 금형(20)의 단턱부 높이는 10mm 이상되어야 불필요하게 빠져나가는 재료를 막을수 있다.

또한, 추가적으로 상기 제 2 코어(21) 내부에는 프레스 작업시 공기를 배출시키기 위한 틈새부(22)가 형성되어 있다. 상기 틈새부(22)는 프레스 공정에 있어서 상기 제 2 코어(21)를 통한 가압시 공기가 머물러 있어 성형시 흠이 생기는 것을 방지하기 위함이다. 같은 원리로 상기 제 2 금형(20)에는 상부면에서 하부면으로 미세하게 관통하는 틈새부(23)가 형성되어 프레스 작업시 공기를 배출되게 한다.

계속해서, 피니셔 공정(P30)에서는 블록커 공정(P20)을 통해 가공된 소재를 제 3 금형(30) 내부에 삽입한다. 그리고, 상기 제 3 금형(30) 내부에 삽입된 소재 상부에 제 3 코어(31)를 하부로 가압하여 2차 가압홈 내부에 3차 가압홈을 프레싱 성형함과 동시에 블록커 공정(P20)에서 성형된 상부 형상을 다시 프레싱하여 정형화시킨다.

아울러, 전술한 바와 같은 제 1 금형(10)과, 제 2 금형(20) 및 제 3 금형(30)은 종래의 금형과 달리 다수개로 각각 분할하여 제조됨으로써, 금형을 더욱 쉽게 제조하여 금형 제조비용을 절감하게 되고, 금형으로부터 소재를 더욱 간편하게 분리할 수 있게 된다.

한편, 선택적으로 피니셔 공정(P30)을 마친 소재는 중앙에 구멍을 뚫는 피어싱 공정을 거칠 수 있으며, 추후 기계가공 공정에서는 피어싱 가공을 통해 가공된 소재의 외주면을 연마가공 및 후처리가공하여 스핀들을 제조할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기계식 프레스를 이용한 스핀들 제조방법은 기계식 프레스를 통해 소재를 프레싱 가공하고, 특히 종래의 유압식 프레스를 이용한 제조공정과 달리 제품을 더욱 신속하게 제조하여 제품 정밀도가 대폭 향상되며 작업 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 스핀들 하우징 제조방법은 버스터 공정(P10) 및 블록커 공정(P20)에서 소재의 프레싱 가공 정도를 수많은 실험에 걸쳐 특정 수치만큼 가압 성형함으로써, 프레싱 가공 중의 무리한 가압에 의한 소재의 파손 및 손상을 방지하고, 프레싱 가공성을 최적으로 향상시켜 완제품의 내구성 및 강도를 더욱 높일 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 블록커 공정에서 제 2 금형(20) 상부면에 단턱부를 형성시켜 프레스 공정을 진행하는 스핀들 제조방법을 제시한다.

이에 따라, 기존의 금형에서의 프레스 공정에 비해서 단턱부로 인해 가압시 재료가 밀려 나가는 것을 방지할 수 있어 원자재 절감 및 작업 능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 제 2 코어 내부에는 프레스 작업시 공기를 배출시킬 수 있는 틈새부가 형성되어 공정 후 제품 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 제 1 금형 11: 제 1 코어
20: 제 2 금형 21: 제 2 코어
22, 23: 틈새부
30: 제 3 금형 31: 제 3 코어

Claims (4)

1. 절단된 소재를 단조 프레스를 통해 프레싱 가공한 후, 소재 외주면을 연마가공하는 기계가공공정을 거쳐 자동차에 사용되는 스핀들을 제조하는 방법에 있어서, 상기 프레싱 가공작업은
   일정 길이로 절단된 소재를 제 1 금형(10) 내부에 삽입하고, 제 1 코어(11)를 통해 상기 소재 상부를 가압하여 1차 가압홈을 프레싱 가공하는 버스터공정(P10)과; 상기 소재를 제 2 금형(20) 내부에 삽입하고, 제 2 코어(21)를 통해 상기 1차 가압홈 내부를 가압하여 2차 가압홈을 프레싱 가공하는 블록커 공정(P20)과; 상기 소재를 제 3 금형(30) 내부에 삽입하고, 제 3 코어(31)를 통해 상기 2차 가압홈 내부를 가압하여 3차 가압홈을 프레싱 가공하는 피니셔공정(P30)을 포함하고,
   상기 블록커 공정(P20)에서 제 2 금형(20) 상부면에 단턱부(A)를 형성시킨 것을 특징으로 하는 스핀들 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 금형(20) 단턱부 높이는 10 ~ 12 mm 이상인 것을 특징으로 하는 스핀들 제조방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 코어(21) 내부에는 프레스 작업시 공기를 배출시키기 위한 틈새부(22)가 형성된 것을 특징으로 하는 스핀들 제조방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 금형(20)에는 상부면에서 하부면으로 미세하게 관통하는 틈새부(23)가 형성되어 프레스 작업시 공기를 배출되는 것을 특징으로 하는 스핀들 제조방법.
   

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