KR100824311B1 - 볼 스터드 가공장치 및 그 볼 스터드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼 스터드 가공장치 및 그 볼 스터드에 관한 것으로서, 주축대(202)에 회전 가능하도록 척(204)이 연결 설치되고, 척(204)의 전면에 조우(206)가 장착되어 척(204)의 중앙에 볼 스터드(500)를 끼움 고정시킬 수 있는 고정홈(208)이 형성되는 고정부(200)와, 본체(304)에 위치변환 가능하도록 터렛(302)이 연결 설치되고, 터렛(302)의 전면에 다수 개의 부착구(306a)(306b)(308)가 형성되어 상기 각각의 부착구(306a)(306b)(308)에 제1절삭기(310)와 제2절삭기(320)와 버니싱공구(330)가 고정 설치되는 공구부(300)를 포함하여 구성하여, 하나의 가공장치로 볼 스터드의 마무리 연마과정인 절삭가공 및 버니싱가공을 순차적으로 진행할 수 있도록 한 것이다.
볼 스터드, 가공장치, 절삭, 버니싱, 조도

Description

볼 스터드 가공장치 및 그 볼 스터드{PROCESSING APPARATUS OF BALL STUD AND BALL STUD THEREOF}
도 1은 본 발명의 볼 스터드의 정면도.
도 2는 본 발명의 볼 스터드 가공장치 구성도.
도 3은 도 2의 고정부의 요부 사시도.
도 4는 도 2의 공구부의 요부 사시도.
도 5는 본 발명의 버니싱공구의 부분 단면 구성도.
도 6은 본 발명의 버니싱공구의 초경휠을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(10) ― 조작부 (20) ― 제어부
(30)(40) ― 제1,제2구동부 (100) ― 볼 스터드 가공장치
(200) ― 고정부 (300) ― 공구부
(310) ― 제1절삭기 (320) ― 제2절삭기
(330) ― 버니싱공구 (334) ― 초경휠
(400) ― 절삭유 분사기 (500) ― 볼 스터드
(502) ― 머리부 (504) ― 목부
본 발명은 볼 스터드 제조장치에 관한 것으로, 특히 볼 스터드 생산의 마무리 연마과정으로 머리부와 목부의 절삭가공 및 머리부의 버니싱가공을 하나의 장치로 신속 정확하게 진행할 수 있도록 한 볼 스터드 가공장치 및 그 볼 스터드에 관한 것이다.
통상적으로 볼 스터드(Ball Stud)를 제조하기 위하여는, 봉 형태의 강재를 일정 길이로 절단하여 준비하고 냉간단조 기계적 가공을 하여 볼 스터드의 머리부와 목부와 테이퍼(Taper)부와 꼬리부를 형성한다. 연이어 상기 냉간단조품을 열처리공정, 담금질공정, 어닐링(Annealing)공정, 템프링(Tampering)공정 등을 선택적으로 거쳐 그 강도를 강화시키고, 꼬리부에 핀홀(Pinhole)을 형성하는 가공 등을 수행한다.
그리고, 상기의 과정을 거친 제품의 마무리 연마가공을 위하여 절삭공구로 이동시켜 냉간단조를 통하여 발생한 머리부의 동심도 편차를 보정하기 위한 절삭가공을 하고, 별도의 버니싱 공구로 재이동하여서 머리부 표면을 평활하게 하고 불균일한 평균표면조도(Ra:Roughness average)를 일정수준이 되도록 하는 버니싱(Burnishing) 가공을 하여 볼 스터드 생산을 완료하는 것이다.
상기에서 설명한 바와 같이 지금까지는 볼 스터드의 마무리 연마과정 중에서 머리부와 목부의 절삭가공, 및 머리부의 버니싱가공이 각각 독립적으로 진행되어 왔다.
이에 절삭공구와 버니싱공구의 설비투자비용 및 인건비가 이중으로 과다하게 부과되고, 이것이 볼 스터드의 생산력 증대에 걸림돌이 될 뿐만 아니라 볼 스터드의 원가 상승을 주도하는 문제점이 되었던 것이었다.
한편, 버니싱공구의 설비투자비용을 줄이고자 전조기로 버니싱가공을 하는 경우도 있는 바, 이러한 경우에는 볼 스터드 평균표면조도 불균일 현상이 발생하여 이러한 볼 스터드로 볼조인트를 조립하면 자동차에 장착 사용 시 조향장치의 수명이 짧아지는 문제점이 발생하는 것이었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 볼 스터드의 마무리 연마과정인 절삭공정과 버니싱공정을 하나의 가공장치로 진행할 수 있도록 구성한 볼 스터드 가공장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 볼 스터드의 평균표면조도가 향상되고 균일한 조도를 갖도록 하는 볼 스터드 가공장치 및 그 볼 스터드를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 볼 스터드의 마무리 연마가공을 위한 가공장치의 설비비와 제조원가는 줄이고 양산성은 높이는 볼 스터드 가공장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 주축대(202)에 회전 가능하도록 척(204)이 연결 설치되고, 척(204)의 전면에 조우(206)가 장착되어 척(204)의 중앙에 볼 스터드(500)를 끼움 고정시킬 수 있는 고정홈(208)이 형성되는 고정부(200)와, 본체(304)에 위치변환 가능하도록 터렛(302)이 연결 설치되고, 터렛(302)의 전면에 다수 개의 부착구(306a)(306b)(308)가 형성되어 상기 각각의 부착구(306a)(306b)(308)에 제1절삭기(310)와 제2절삭기(320)와 버니싱공구(330)가 고정 설치되는 공구부(300)를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 공구부(300)의 버니싱공구(330)는 부착구(308)에 장착되는 버니싱홀더(332)와, 샤프트(336)에 의해 상기 버니싱홀더(332)에 연결 설치되는 초경휠(334)과, 상기 샤프트(336)의 내부에 관통 형성되는 작동유 배출공(344)을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 볼 스터드의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 볼 스터드 가공장치 구성도이다.
도 1에 도시된 본 발명 실시 예에 따른 볼 스터드(500)는 구(Sphere)형인 머리부(502)와, 잘록한 목부(504)와, 하부로 갈수록 비교적 직경이 작아지는 테이퍼부(506)와, 대체로 직경이 일정한 꼬리부(508)가 일체로 구성되며, 본 발명의 볼 스터드 가공장치(100)에 의해서 머리부(502), 목부(504)가 절삭가공되고 그 후에 머리부(502)가 버니싱가공되어 완성되는 것이다.
본 발명의 볼 스터드 가공장치(100)는, 볼 스터드(500)의 마무리 연마과정인 절삭공정과 버니싱공정을 하나의 가공장치로서 일괄적으로 수행하는 데에 그 특징이 있다.
즉, 성형과정을 마친 볼 스터드(500)를 도 1에서와 같이 가공하기 위하여 제어부(20)의 제어 하에 고정부(200) 및 공구부(300)를 구동 제어하여, 머리부(502)와 목부(504)를 다듬는 절삭가공을 1차적으로 수행하고, 그 다음에 2차적으로 머리부(502)의 평균표면조도를 0.1∼0.5a의 범위에서 균일하게 나타나도록 버니싱가공을 수행한다.
도 3은 도 2의 고정부의 요부 사시도이고, 도 4는 도 2의 공구부의 요부 사시도로서, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 볼 스터드 가공장치(100)는, 도 2에서와 같이 고정부(200)와 공구부(300)로 크게 양분 구성된다.
볼 스터드 가공장치(100)의 고정부(200)는, 본체인 주축대(202)와 회전하는 척(Chuck)(204)과 볼 스터드(500)를 직접적으로 고정하는 조우(Jaw)의 결합으로 구성한다.
상기 고정부(200)의 주축대(202)는, 도 2에서처럼 제1구동부(30)와 연결 구성하고, 볼 스터드 가공장치(100)에서 요구하는 속도로 회전하는 척(204)의 정면 중앙에는 도 3에서처럼 3개의 조우(206)를 균등간격 방사형으로 배치하여 고정홈(208)을 형성한다.
볼 스터드 가공장치(100)의 공구부(300)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 드럼형의 본체(304)와 원반형인 터렛(Turret)(302)의 결합으로 구성하고, 상기 터렛(302)에는 여러 종류의 공구들을 고정시킬 수 있도록 부착구(306a)(306b)(308)들을 구성한다.
상기 부착구(306a)(306b)(308)들은 각 공구들에 적합한 형태를 갖는 바, 제1절삭기(310)와 제2절삭기(320)를 고정하는 두 개의 부착구(306a)(306b)는 끼움홈을 가지며, 버니싱공구(330)를 끼움 고정하는 부착구(308)는 결착 관통공을 갖는다.
그리고, 본 발명의 가공장치(100)는 도 1에 도시한 바처럼, 외부에서 조작부(10)를 통괄 조작하면 고정부(200) 및 공구부(300)를 동시에 제어하는 제어부(2)가 제1,제2구동부(30)(40)를 작동시키게 된다.
이에 의해, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1구동부(30)는 고정부(200)를 구동하는 모터(50a)를 작동시켜 미리 설정된 프로그램대로 고정부(200)가 회전하도록 한다. 제2구동부(40)는 공구부(300)를 구동하는 모터(50b)를 작동시켜 머리부(502)를 절삭가공하는 제1절삭기(310), 목부(504)를 절삭가공하는 제2절삭기(320), 및 머리부(502)를 버니싱가공하는 버니싱공구(330)를 미리 설정된 프로그램에 따라 순차적으로 공구부(300)가 위치 변환하도록 구성하는 것이다.
이때, 상기 제1,제2절삭기(310)(320)의 절삭가공 과정에서는 외부에 별도 구성한 절삭유 분사기(400)로부터 절삭유(Grease, 윤활유)를 절삭날에 분사시켜준다. 또한, 상기 버니싱공구(330)의 버니싱 과정에서는 다음에 설명할 버니싱공구(330)의 내부에 구성되는 작동유 배출공(344)으로부터 작동유(Grease, 윤활유)가 초경휠(334)로 적당량씩 흐르도록 하여 준다.
여기서, 볼 스터드(500)의 평균표면조도 결정에 가장 중요한 역할을 하는 공구부(300)의 버니싱공구(330)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 버니싱공구의 부분 단면 구성도이고, 도 6의 (a)(b)는 본 발명의 버니싱공구의 초경휠을 도시한 도면이다.
본 발명의 버니싱공구(330)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 터렛(304)의 부착구(308)에 장착되는 버니싱홀더(332)와 초경휠(超傾倫)(334)을 결합하여 구성하되, 이들을 결합하기 위하여 버니싱홀더(332)와 초경휠(334)을 관통하는 샤프트(336)를 채용 구성한다.
이때, 초경휠(334)의 내부에는 상기 샤프트(336)와 초경휠(334) 사이에 베어링(338)을 더 구성하고, 초경휠(334)의 외부에는 초경휠(334)의 전후에서 상기 샤프트(336) 및 버니싱홀더(332) 사이에 와셔(340)를 더 구성한다.
또, 상기 샤프트(336)의 내부에 작동유 배출공(344)을 구성하여, 작동유 배출공(344)을 통하여 초경휠(334)로 작동유가 일정량씩 배출되도록 하고 작동유 배출공(344)의 배출구 반대측 단부에는 밀폐뚜껑을 갖는 작동유 주입구(342)를 구성한다.
특히, 본 발명의 버니싱공구(330)는 초경휠(334)의 외측 둘레면 반경(R)의 형성이 매우 중요하다. 이는 상기 반경(R)의 정도가 초경휠(334)과 볼 스터드(500)의 머리부(502)와의 접촉률을 결정하기 때문인데, 반경(R)이 너무 작으면 접촉률이 낮아서 버니싱 시간이 길어지고 반경(R)이 너무 크면 접촉률이 높아서 머리부(502) 에 줄무늬가 생기고 표면 조도가 커지게 된다.
따라서, 본 발명에서는 버니싱공구(330)의 초경휠(334) 외측 둘레면의 반경(R)을 바람직하게는 1.5∼3㎜ 정도로 형성한다.
최종적으로는 지금까지 설명한 본 발명의 볼 스터드 가공장치(100)를 통하여 생산되는 볼 스터드(500)의 평균표면조도가 0.1∼0.5a가 되도록 하는 것이다.
이상으로 설명한 바와 같이 본 발명은 하나의 가공장치로서 볼 스터드의 절삭가공과 버니싱가공을 할 수 있어 가공장치의 설비비 및 인력비가 감소되고, 제품생산시간이 줄어들어 양산성이 현격히 증가됨은 물론이며, 생산품의 불량률이 낮아지고, 볼 스터드가 품질이 현저히 향상되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 볼 스터드(500)를 마무리 연마가공하는 볼 스터드 가공장치(100)에 있어서,
    주축대(202)에 회전 가능하도록 척(204)이 연결 설치되고, 척(204)의 전면에 조우(206)가 장착되어 척(204)의 중앙에 볼 스터드(500)를 끼움 고정시킬 수 있는 고정홈(208)이 형성되는 고정부(200)와,
    본체(304)에 위치변환 가능하도록 터렛(302)이 연결 설치되고, 터렛(302)의 전면에 다수 개의 부착구(306a)(306b)(308)가 형성되어 상기 각각의 부착구(306a)(306b)(308)에 제1절삭기(310)와 제2절삭기(320)와 버니싱공구(330)가 고정 설치되는 공구부(300)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 볼 스터드 가공장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공구부(300)의 버니싱공구(330)는 부착구(308)에 장착되는 버니싱홀더(332)와, 샤프트(336)에 의해 상기 버니싱홀더(332)에 연결 설치되는 초경휠(334)과, 상기 샤프트(336)의 내부에 관통 형성되는 작동유 배출공(344)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 볼 스터드 가공장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 버니싱공구(330)의 초경휠(334) 외측 둘레면의 반경(R)을 1.5∼3㎜로 형성하여 구성함을 특징으로 하는 볼 스터드 가공장치.
  4. 제 3항에 기재된 볼 스터드 가공장치(100)로 가공되어서 평균표면조도 0.1∼0.5a를 갖는 볼 스터드.
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