숏 제조방법{manufacturing method of shot}
본 발명은 숏피닝가공에 사용되는 숏의 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 커트와이어를 투사벽에 연속적으로 투사하여 제작되는 숏 제조방법에 관한 것이다. 숏피닝은 숏이라고 하는 강제 소립자를 피가공품 표면에 20 ∼ 50cm/sec 속도로 다수 분산시키는 냉간 가공법이며, 숏피닝을 공작물에 입히면 표면이 경화되는 동시에 재료의 피로 한도가 증가하여, 공작물을 다듬질하면서 스프링, 기어, 차축 등의 피로 수명을 개선하고 기계적 성질을 향상시키는 데 기여하고 있다. 이러한 숏에는 냉경주철 숏, 하단주철 숏, 주강 숏, 커트와이어 숏 등이 있으나, 냉경주철 숏은 용탕을 수중에 산포하여 급랭경화한 것으로 경도가 크고 작업 능률은 좋지만 파괴되기 쉬워 일부러 열처리를 해서 경도를 낮추는 경우도 있다. 최근에는 냉경주철 숏보다 인성과 강성이 훨씬 높은 커트와이어 숏이 주로 사용되며 이러한 커트와이어 숏은 강선을 절단하여 미세한 절단편을 형성한 후 구형으로 연마하여 제작된다. 이러한 소형 강구를 제조하는 종래 기술로서 주로 베어링에 사용되는 소형 강구 제조방법인 특허 공개번호 1985-0007394에 안출된 초정밀 소형강구의 제조방법에 대해 간단히 설명하기로 한다. 상기의 초정밀 소형강구 제조방법은 철선 재단공정, 1차강구 제작공정, 가열공정, 템파링공정, 2차강구 제작공정, 포리싱공정, 마무리공정을 거치는 7단계 공정으로 이루어지며, 1차강구 제작공정, 포리싱공정 및 마무리공정을 거치는 것을 특징으로 한다. 1차강구 제작공정은 재단된 소재를 내면에 요철면이 형성되거나 돌기가 설치된 연마통내에 투입하고 임펠러를 회동시켜 재단된 소재가 자체마찰에 의해 구형으로 연마되도록 하며, 흡출관을 통해 연마시 내부에 발생하는 분비물이 제거되도록한다. 1차강구 제작공정은 최초에는 재단된 소재 표면에 급격한 충돌이 일어나지 않으면서 각진 부분이 구형으로 연마되도록 임펠러를 저속으로 회동시키고, 다음에는 임펠러를 고속으로 회동시켜 구 형성을 가속화하며,다시 임펠러를 저속으로 회동시켜 표면이 정리되도록하는 3단계 연마작업을 거치게 된다. 포리싱공정은 연마제인 산화크롬을 첨가한 실리콘오일을 삼점접촉 연마기에 공급하고 이에 2차강구를 넣어 서서히 회전시켜 표면이 연마되도록 하여 진구를 얻는 공정이다. 마무리공정은 상기 포리싱 공정을 거친 강구를 광택제가 첨가된 실리콘오일속에서 재차 서서히 광택 연마시켜 표면이 정밀하고 조도가 양호한 양질의 강구를 얻는 광택연마 공정이다. 상기와 같은 종래의 강구 제조방법은 재단된 소재를 반복적으로 상호 충돌시켜 마찰에 의해 구형으로 연마되도록 함으로써 강구 형상을 형성하는 1차강구 제작공정에 있어서만 연마시간이 10~15시간 이상 소요되어 작업능률이 낮은 문제점이 있었다. 또한 상기와 같은 종래의 강구 제조방법은 상기 포리싱공정 및 마무리공정과 같이 커드와이어를 숏으로 성형제작함에 있어서 필요이상으로 정밀도를 향상시키기 위한 불필요한 공정이 다수 포함되어 시간소모가 크고 번거로운 문제점이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 커트와이어의성형시간을 단축시키고 제작공정을 단순화하여 작업능률을 향상시키면서도, 표면 강도가 향상되어 숏피닝 가공 시 기계적 효율이 높은 숏 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 - 본 발명에 의한 숏의 제조 플로우차트. 도 2 - 본 발명에 의한 강선절단장치의 사시도. 도 3 - 본 발명에 의한 숏 성형장치의 단면도. 도 4 - 본 발명에 의한 숏 성형 상태를 나타낸 사시도. < 도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명 > 10 : 저장탱크 20 : 임펠러 30 : 투사면 40 : 컨베이어 50 : 집진기 100 : 직진유도가이드 110 : 안내유로 200 : 이송롤러 300 : 절단롤러
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 강선을 절단칼날이 형성된 고속회전롤러에 연속진입시켜 일정한 길이로 절단하는 절단단계(Ⅰ)와; 숏 성형장치의 저장탱크(10)로 상기 절단편을 투입하는 투입단계(Ⅱ)와; 상기 저장탱크(10) 내의 절단편을 임펠러(20)로 이송시키는 이송단계(Ⅲ)와; 상기 임펠러(20)로 이송된 절단편을 투사면(30)에 투사하여 가공성형시키는 성형단계(Ⅳ); 상기 가공성형된 절단편을 컨베이어장치(40)에 의해 상기 저장탱크(10)로 운반하는 운반단계(Ⅴ);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 숏 제작방법을 기술적 요지로 한다. 여기서 상기 이송단계(Ⅲ)와, 성형단계(Ⅳ)와, 운반단계(Ⅴ)가 연속적으로 반복되어 절단편을 가공성형시킴이 바람직하다. 또한 상기 가공성형단계(Ⅳ)에서 발생된 분진을 집진기(50)로 흡출시킴이 바람직하다. 이에 따라, 커트와이어의 성형시간을 단축시키고 제작공정을 단순화하여 작업능률을 향상시키며, 숏의 표면 강도가 향상되어 숏피닝 가공 시 기계적 효율을 높이는 이점이 있다. 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 숏 및 그 제작방법을 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 숏의 제조 플로우차트이고, 도 2는 본 발명에 의한 숏 성형장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 숏 성형 상태를 나타낸 사시도이다. 일반적으로 숏 제작에 사용되는 커트와이어는 롤형태로 감겨있는 강선이 풀리면서 절단장치내로 진입되면 숏의 사용용도에 따라 지정된 소정길이로 절단되어 형성된 미세 절단편이다. 상기 강선은 구성하는 성분에 따라 인장강도가 달라질 뿐 아니라 지름이 작을수록 인장강도가 크므로 숏피닝에 사용되는 미세한 크기의 숏을 제작하기에 적합한 기계적 성질을 가진다. 상기 강선을 절단하는 장치는 강선의 전방이송을 안내하는 안내유로(110)가 형성된 직진유도가이드(100)와, 상기 안내유로(110) 상에 설치되어 상기 강선을 가압이송시키고 회전속도에 따라 철선의 이송속도가 조절되는 이송롤러(200)가 구비되며, 외주상에 동일한 크기의 회전칼날이 등간격으로 형성되어 철선을 일정한 길이로 절단시키는 스크류형 절단롤러(300)가 상기 이송롤러(200) 전방에 이격설치된 구조를 가진다. 상기와 같은 구성에 따른 강선 절단장치는 상기 직진 유로 가이드(100)로 연속진입하는 강선을 절단칼날이 형성된 상기 절단롤러(300)로 이송시켜 일정한 길이로 절단함으로써 커트와이어를 제작하게 된다. 본 발명은 상기와 같이 강선을 절단하여 형성됨으로써 초기에 원주형상을 가진 커트와이어를 고정밀도의 구형으로 성형하는 제작방법을 안출한 것이며, 본 발명에 의한 숏 성형방법을 따르는 장치는 저장탱크(10), 임펠러(20), 투사면(30), 컨베이어장치(40), 집진기(50)로 구성됨이 바람직하다. 상기 투사면(30)은 상기 임펠러(20) 반대편에 이격되어 설치되며, 상기 컨베이어장치(40)는 상기 투사면(30)과 충돌한 투사편을 상기 투사면(30) 하측으로부터 상기 임펠러(20) 상측의 저장탱크(10)로 이송하는 구조를 가진다. 상기 숏 성형장치의 상부에 위치한 상기 저장탱크(10)에 저장된 커트와이어는 상기 저장탱크 하부에 형성된 이송로를 따라 하측으로 이송되는 동시에 상기 이송로에 인접하게 설치된 상기 임펠러(20)로 이송된다. 상기 임펠러(20)로 이송된 절단편은 상기 임펠러(20)의 회동에 의해 반대편에 설치된 상기 투사면(30)으로 투사되며, 상기 투사면(30)은 철에 탄소 및 망간을 첨가하한 망간강으로 형성되며 특히 내마모성이 뛰어난 성질을 가진다. 상기 투사면(30)에 충돌한 상기 커트와이어는 자체 무게와 투사속도에 해당하는 운동에너지 만큼의 충격을 받게되며, 연강으로 형성되어 상기 투사면(30)과의 충돌부가 찌그러지거나 떨어져나가게 된다. 상기 커트와이어와 상기 투사면(30)과의 충돌에 있어서, 충돌부가 상기 커트와이어의 모서리일 경우에는 다른 부위가 충돌될 때보다 충격력이 작용하는 시간이 짧고 충격면적이 협소해 더 큰 충격력을 받게 되어 더 큰 변형이 이루어지게 된다. 상기 투사면(30)과의 충돌 후 튕겨나온 절단편은 상기 임펠러(20)와 상기 투사면(30)의 이격공간 하측으로 하강하게되며, 상기 컨베이어장치(40)에 의해 상기 저장탱크(10)로 자동으로 연속 운반된다. 상기 저장탱크(10)로 운반된 절단편은 다시 상기 저장탱크(10)의 이송로에 인접하게 설치된 상기 임펠러(20)로 이송되어 상기 투사면(30)으로 투사되는 과정을 반복하여 거치게 된다. 따라서 커트와이어는 상기 임펠러(20)에 의해 상기 투사면(30)으로 투사되는 과정을 연속적으로 반복하여 거치게 됨으로써, 반복횟수가 증가함에 따라 점차 진구에 가깝게 성형되어지며 정밀도가 높아지게 된다. 숏피닝가공은 숏의 형태가 진구에 가깝고 미세할수록 표면가공이 정밀하게 이루어지지만, 숏의 형태가 매끈하지 않을수록 오히려 대상물이 연삭시간이 짧아지게 되어 정밀한 표면가공이 요구되지 않는 표면처리에 더 유용하므로, 숏피닝가공의 타격물이 되는 대상의 성질과 다듬질 단계에 따라 다양한 형상의 숏이 사용되고 있다. 본 발명의 숏 제작방법에서는 상기 숏성형장치의 작동시간에 따라 상기 커트와이어의 타격횟수를 조절함으로써 다양한 형상과 정밀도의 숏을 성형하게 되며, 반복 타격되어 숏으로 성형됨으로써 숏의 표면이 경화되어 숏의 피로 수명이 향상된다. 상기와 같이 커트와이어를 투사면(30)에 투사하여 충격력에 의해 마모시킴으로써 숏으로 가공성형하는 과정에서는 상기 커트와이어로부터 미세한 파편이 떨어져나와 분진이 발생하게 된다. 성형과정에서 지속적으로 발생되는 분진은 성형장치 외부로 빠져나와 대기중에 노출되면 대기오염을 유발하게 되며, 성형장치 내부에서도 장치틈새에 집적되어기계작동에 이상을 가져올 수 있고, 성형중인 커트와이어의 충돌부 및 함몰부 등에 끼여 성형작업의 정밀도를 낮추게 된다. 따라서 상기 투사공정이 이루어짐과 동시에 상기 임펠러(20)와 상기 투사면(30) 사이에 부유하는 분진을 흡출하기 위한 상기 집진기(50)를 설치하여 분진저장탱크로 분진을 집진하는 공정이 이루어짐이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은 커트와이어의 성형시간을 단축시키고 제작공정을 단순화하여 작업능률을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 숏의 표면 강도가 향상되어 숏피닝 가공 시 기계적 효율을 높이는 다른 효과가 있다. |
