KR100876550B1 - 조향장치용 샤프트 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인발 가공방식으로 성형되는 조향장치용 샤프트의 가공방법을 제공한다.

이를 구현하기 위한 본 발명은 환봉형태의 금속소재를 열처리하는 1차 열처리 공정과, 상기 열처리된 금속소재의 선단을 절삭 가공하여 첨예부를 형성하는 1차 절삭가공 공정과, 상기 절삭가공이 완료된 금속소재의 표면에 고압의 숏트볼을 분사시켜 이물질을 제거하는 1차 숏 공정과, 상기 이물질이 제거된 금속소재의 표면을 피막 처리하는 1차 피막 공정과, 상기 피막 처리된 금속소재를 다이스의 구멍으로 삽입시켜 외경으로 불완전한 형상의 홈부들이 형성된 중간소재를 인발 가공하는 1차 인발 공정과, 상기 중간소재를 열처리하는 2차 열처리 공정과, 상기 열처리된 중간소재의 표면에 고압의 숏트볼을 분사시켜 이물질을 제거하는 2차 숏 공정과, 상기 이물질이 제거된 중간소재의 표면을 피막 처리하는 2차 피막 공정 및 상기 피막 처리된 중간소재를 다이스의 구멍으로 삽입시켜 외경으로 완전한 형상의 홈부들이 형성된 조향장치용 샤프트를 인발 가공하는 2차 인발 공정으로 이루어진 것을 기술적 요지로 한다.

조향장치, 샤프트, 인발, 가공

Description

조향장치용 샤프트 가공방법{method of manufacturing shaft for steering apparatus}

본 발명은 조향장치용 샤프트 가공방법에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 인발 가공방법으로 둘레면을 따라 다수개의 홈부들이 형성된 조향장치용 샤프트를 성형하게 되는 조향장치용 샤프트 가공방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 차량이나 선박등에 구비된 조향장치는 운전자에 의해 회전되는 조향핸들에 샤프트를 설치하고, 상기 샤프트에는 별도의 구동원을 연결한 상태에서 조향핸들의 회전각도에 따라 샤프트가 회전하며 차량이나 선박등의 진행방향을 바꾸어주도록 고안된 장치를 말한다.

상기와 같은 조향장치에 사용되는 샤프트는 둘레면을 따라 다수개의 홈부들이 길이방향으로 형성된 구조로 제작되는 것이 일반적인데, 이러한 형상을 가지는 종래 조향장치용 샤프트의 일반적인 가공방법은 금속재질의 소재를 환봉형태로 압연 가공한 후, 상기 소재의 둘레면에 홈부를 하나씩 기계 가공하여 성형하게 된다.

그러나 기계 가공방식으로 성형되는 샤프트는 가공과정에서 공구등을 이용하여 홈부를 각각 개별적으로 가공 처리하여야 함으로서 작업속도가 더디게 되며, 따라서 대량생산이 불가능할 뿐만 아니라 생산비용이 과도하게 소요된다는 단점이 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 인발 가공방법으로 둘레면을 따라 다수개의 홈부들이 형성된 조향장치용 샤프트를 성형토록 하여 생산성 및 작업성의 향상을 도모할 수 있도록 한 조향장치용 샤프트 가공방법을 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 조향장치용 샤프트 가공방법에 있어서, 환봉형태의 금속소재를 열처리하는 1차 열처리 공정과, 상기 열처리된 금속소재의 선단을 절삭 가공하여 첨예부를 형성하는 1차 절삭가공 공정과, 상기 절삭가공이 완료된 금속소재의 표면에 고압의 숏트볼을 분사시켜 이물질을 제거하는 1차 숏 공정과, 상기 이물질이 제거된 금속소재의 표면을 피막 처리하는 1차 피막 공정과, 상기 피막 처리된 금속소재를 다이스의 구멍으로 삽입시켜 외경으로 불완전한 형상의 홈부들이 형성된 중간소재를 인발 가공하는 1차 인발 공정과, 상기 중 간소재를 열처리하는 2차 열처리 공정과, 상기 열처리된 중간소재의 표면에 고압의 숏트볼을 분사시켜 이물질을 제거하는 2차 숏 공정과, 상기 이물질이 제거된 중간소재의 표면을 피막 처리하는 2차 피막 공정 및 상기 피막 처리된 중간소재를 다이스의 구멍으로 삽입시켜 외경으로 완전한 형상의 홈부들이 형성된 조향장치용 샤프트를 인발 가공하는 2차 인발 공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조향장치용 샤프트 가공방법은 다음과 같은 작용효과를 구현한다.

즉, 본 발명은 인발 가공방법을 통해 둘레면을 따라 홈부들이 형성된 조향장치용 샤프트를 성형토록 함으로서, 여러개의 홈부들을 동시에 가공할 수 있으며, 따라서 샤프트 성형에 따른 작업시간을 줄여 생산성 향상 및 작업성의 향상을 도모할 수 있는 작용효과를 가진다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 기술하기로 한다.

첨부된 도 1은 본 발명인 조향장치용 샤프트 가공방법을 통해 금속소재가 조향장치용 샤프트의 형상으로 성형되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 조향장치용 샤프트 가공방법은 환봉형태의 금 속소재(100)를 1차로 인발 가공하여 둘레면을 따라 불완전한 형상의 홈부(200a)들이 형성된 중간소재(200)를 가공하고, 이어서 상기 중간소재(200)를 2차로 인발 가공하여 둘레면을 따라 완전한 형상의 홈부(300a)들이 형성된 샤프트(300)를 가공하는 공정으로 진행된다.

첨부된 도 2는 금속소재를 중간소재로 인발 성형하기 위한 공정을 상세하게 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 금속소재(100)를 중간소재(200)로 인발 가공하는 공정은 1차 열처리 공정(10)→1차 절삭가공 공정(20)→1차 숏 공정(30)→1차 피막 공정(40)→1차 인발 공정(50)으로 이루어진다.

상기 1차 열처리 공정(10)은 환봉 형태로 압연 가공된 금속소재(100)의 응력을 제거시키는 공정으로서, 상기 금속소재(100)가 장입되는 로(미 도시 함)내의 온도를 3시간에 거쳐 650℃까지 서서히 승온시킨 다음, 650℃의 온도를 4시간 동안 유지시켜 금속소재(100)를 열처리하게 된다.

이후, 열처리된 금속소재(100)의 경도를 확인한 다음, 다음공정인 1차 절삭가공 공정(20)으로 이송시킨다.

상기 1차 절삭가공 공정(20)은 열처리된 금속소재(100)의 선단 둘레면을 절삭가공하여 금속소재(100)의 직경크기가 점차적으로 감소하도록 첨예부(100a)를 형성시키는 공정이다.

상기 첨예부(100a)는 1차 인발 공정(50)에 사용되는 다이스(52)의 구멍(54)으로 금속소재(100)를 용이하게 삽입시키기 위해 형성된 것이다. 즉, 금속소 재(100)를 인발 가공하기 위해서는 금속소재(100)의 직경을 1차 인발 공정(50)에 사용되는 다이스(52)의 구멍(54)보다 크게 형성시켜야 하는 데, 이때 금속소재(100)와 다이스(52) 구멍(54)간의 크기차이로 인해 금속소재(100)를 다이스(52)의 구멍(54)으로 끼워넣는 작업이 어렵게 진행되는 바, 본 발명에서는 금속소재(100)의 선단을 절삭가공하여 다이스(52)의 구멍(54)보다 작은 직경크기의 첨예부(100a)를 형성함으로서, 금속소재(100)를 다이스(52)의 구멍(54)으로 간편하게 삽입시켜 인발 작업을 수행할 수 있게 된다.

상기 1차 숏 공정(30)은 1차 절삭가공 공정(20)을 거친 금속소재(100)의 표면에 숏트볼을 고압으로 분사시키는 공정이다. 상기 1차 숏 공정(30)에서 분사되는 숏트볼은 전술한 1차 열처리 공정(10)에서 풀림 열처리된 금속소재(100)의 표면에 발생하는 스케일등의 이물질을 제거하게 된다. 이때 1차 숏 공정(30)에 사용되는 숏트볼은 0.7~0.8mm사이의 입자크기(입도)를 가지도록 함이 바람직하다.

상기 1차 피막 공정(40)은 1차 숏 공정(30)을 거쳐 이물질이 제거된 금속소재(100)의 표면이 엠보성 형태의 표면거칠기를 가지도록 금속소재(100)의 표면을 인산염으로 피막 처리하는 공정이다. 상기 금속소재(100)의 표면을 피막 처리하는 것은 금속소재(100)를 1차 인발 공정(50)의 다이스(52)에 삽입시켜 중간소재(200)로 인발 성형하는 과정에서 금속소재(100)의 표면이 다이스(52)의 구멍(54)에 들러붙지 않도록 하여 가공성을 향상시키도록 하기 위함이다.

상기 1차 인발 공정(50)은 1차 피막 공정(40)을 거쳐 표면이 피막 처리된 금속소재(100)를 다이스(52)의 구멍(54)으로 삽입시킨 다음, 상기 금속소재(100)를 구멍(54) 바깥쪽으로 끌어내며 외경으로 불완전한 형상의 홈부(200a)들이 형성된 중간소재(200)를 인발 가공하는 공정이다.

첨부된 도 3은 1차 인발 공정(50)에 사용되는 다이스(52)의 형상을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 다이스(52)는 중앙으로 금속소재(100)를 통과시키기 위한 구멍(54)이 형성되며, 상기 구멍(54)의 내주면에는 다수개의 돌기부(56)들이 돌출 형성된 구조를 가진다.

상기 돌기부(56)들은 다이스(52) 구멍(54)으로 삽입되어 인발 가공되는 중간소재(200)의 외경에 홈부(200a)들을 형성시키게 된다. 이때 중간소재의 외경에 형성되는 홈부들은 한번의 인발 가공을 통해 형성됨에 따라 불완전한 형상(즉, 성형하고자 하는 깊이까지 함몰 형성되지 않은)을 가지게 된다.

한편, 상술한 1차 인발 공정(50)에는 금속소재(100)의 표면이 소착되는 것을 방지하기 위해 인발과정에서 다이스(52)의 구멍(54)으로 인발유를 주입함이 바람직하며, 이때 사용되는 인발유로는 제품명 DRAW-400A(HANJUNG OIL & CHEMICAL)를 사용토록 한다.

상기한 공정들을 거쳐 환봉형태의 금속소재(100)는 외경으로 불완전한 형상의 홈부(200a)들이 형성된 중간소재(200)로 인발 성형된다.

첨부된 도 4는 위 공정을 거쳐 인발 성형된 중간소재(200)를 완제품인 조향장치용 샤프트(300)로 인발 성형하는 공정을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 완제품인 조향장치용 샤프트로 인발 성형하는 공정은 2차 열처리 공정(60)→2차 숏 공정(70)→2차 피막 공정(80)→2차 인발 공정(90)으로 이루어진다.

상기 2차 열처리 공정(60)은 전술한 1차 열처리 공정(10)과 같이 중간소재(200)를 로(미 도시 함)내로 장입시킨 후, 로내의 온도를 3시간에 거쳐 650℃까지 서서히 승온시킨 다음, 650℃의 온도를 4시간 동안 유지시켜 중간소재(200)를 열처리하게 된다. 이때 중간소재(200)를 2차 열처리 공정(60)으로 이송시키 전, 상기 중간소재(200)에 방청유를 도포하여 제품의 부식현상을 방지토록 함이 바람직하다. 이때 사용되는 방청유로는 제품명 Anti-Rust402 를 사용함이 바람지하다.

상기 2차 숏 공정(70)은 전술한 1차 숏 공정(70)과 같이 중간소재(200)의 표면에 숏트볼을 고압으로 분사시켜, 상기 2차 열처리 공정(60)에서 중간소재(200)의 표면에 발생한 스케일등의 이물질을 제거하게 된다. 이때 2차 숏 공정(70)에 사용되는 숏트볼의 입도크기는 0.7~0.8mm사이로 형성함이 바람직하다.

상기 2차 피막 공정(80)은 2차 숏 공정(70)을 거쳐 이물질이 제거된 중간소재(200)의 표면을 피막 처리하는 공정으로서, 이때 2차 피막 공정(80)에 사용되는 재료는 전술한 1차 피막 공정(40)에 사용되는 인산염을 사용하지 않고, 알카리성의 피막제인 제품명 SP-3V(KYOEISHA)를 사용함이 바람직하다.

상기 2차 인발 공정(90)은 2차 피막 공정(80)을 거쳐 표면이 피막 처리된 중간소재(200)를 다이스(92)의 구멍(94)으로 삽입시킨 다음, 상기 중간소재(200)를 구멍(94) 바깥쪽으로 끌어내며 외경으로 완전한 형상의 홈부(300a)들이 형성된 조향장치용 샤프트(300)를 인발 가공하는 공정이다. 이때 상기 2차 인발 공정(90)에 사용되는 다이스(92)는 전술한 1차 인발 공정(50)에 사용되는 다이스(52)와 동일한 형상, 즉 도 5에서와 같이 다이스(92)의 중앙으로 중간소재(200)가 삽입될 수 있는 구멍(94)을 형성하고, 상기 구멍(94)의 내주면을 따라 다수개의 돌기부(96)들을 돌출시킨 구조로 제작한다. 상기 돌기부(96)들은 중간소재(200)의 외경에 일차 형성된 홈부(200a)를 재차 가공시켜 완전한 형상의 홈부(300a)로 인발 가공하게 된다. 이때 인발과정에서 중간소재(200)의 표면이 소착되는 것을 방지하기 위해 전술한 1차 인발 공정(50))에서 사용되는 인발유와 동일한 제품명인 "DRAW-400A(HANJUNG OIL & CHEMICAL)의 인발유를 2차 인발 공정(90)의 다이스(92) 구멍(94)으로 주입함이 바람직하다.

상술한 공정을 거쳐 제작된 조향장치용 샤프트(300)에는 부식이 발생하지 않도록 다시 한번 방청유를 도포하게 된다. 이때 사용되는 방청유는 전술한 1차 인발 공정(50)을 거쳐 가공된 중간소재(200)에 도포되는 방청유와 다른 제품명인 P-CHA를 사용함이 바람직하다.

이후, 방청유가 도포된 조향장치용 샤프트(300)는 치수와 경도를 확인하는 작업을 거친 다음, 원하는 크기와 형상으로 절단 및 교정작업을 거친 후, 포장작업을 거쳐 판매처로 출하된다.

도 1은 본 발명의 가공방법을 통해 금속소재가 조향장치용 샤프트로 성형되는 과정을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 조향장치용 샤프트 가공방법에서 금속소재를 중간소재로 인발 성형하기 위한 공정을 순차적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2에서 도시하고 있는 1차 인발 공정에 사용되는 다이스를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 조향장치용 샤프트 가공방법에서 중간소재를 샤프트로 인발 성형하기 위한 공정을 순차적으로 도시한 도면.

도 5는 도 4에서 도시하고 있는 2차 인발 공정에 사용되는 다이스를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 1차 열처리 공정 20: 1차 절삭가공 공정

30: 1차 숏 공정 40: 1차 피막 공정

50: 1차 인발 공정 60: 2차 열처리 공정

70: 2차 숏 공정 80: 2차 피막 공정

90: 2차 인발 공정 100: 금속소재

200: 중간소재 300: 조향장치용 샤프트

Claims (3)

1. 조향장치용 샤프트 가공방법에 있어서,

   환봉형태의 금속소재(100)를 열처리하는 1차 열처리 공정(10)과;

   상기 열처리된 금속소재(100)의 선단을 절삭 가공하여 첨예부(100a)를 형성하는 1차 절삭가공 공정(20)과;

   상기 절삭가공이 완료된 금속소재(100)의 표면에 고압의 숏트볼을 분사시켜 이물질을 제거하는 1차 숏 공정(30)과;

   상기 이물질이 제거된 금속소재(100)의 표면을 피막 처리하는 1차 피막 공정(40)과;

   상기 피막 처리된 금속소재(100)를 다이스(52)의 구멍(54)으로 삽입한 후, 상기 구멍으로 인발유를 주입하며 금속소재를 인발시켜 외경으로 불완전한 형상의 홈부(200a)들이 형성된 중간소재(200)를 인발 가공하는 1차 인발 공정(50)과;

   상기 중간소재(200)에 방청유를 도포한 후, 열처리하는 2차 열처리 공정(60)과;

   상기 열처리된 중간소재(200)의 표면에 고압의 숏트볼을 분사시켜 이물질을 제거하는 2차 숏 공정(70)과;

   상기 이물질이 제거된 중간소재(200)의 표면을 피막 처리하는 2차 피막 공정(80) 및 ;

   상기 피막 처리된 중간소재(200)를 다이스(92)의 구멍(94)으로 삽입한 후, 상기 구멍으로 인발유를 주입하며 중간소재를 인발시켜 외경으로 완전한 형상의 홈부들이 형성된 조향장치용 샤프트(300)를 인발 가공하는 2차 인발 공정(90) 및 ;

   상기 인발 가공된 조향장치용 샤프트의 외경으로 방청유를 도포하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 조향장치용 샤프트 가공방법.
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