KR20050080133A - 볼 하우징의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 하우징의 제조방법에 관한 것으로, 준비된 원재료를 포머를 이용하여 1차로 단조 성형한 후, 소둔과 쇼트 및 인산염 피막공정을 거친 다음 프레스기를 이용하여 볼 하우징을 제작함으로써 가공시간이 단축되어 생산성이 향상되고, 금형의 수명이 연장되어 가공비를 현저히 줄일 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 크게 일곱 공정으로 구성되는바, 원재료(10)의 외관과 재질을 검사하고 이를 정량 계량하는 원재료 준비공정(S1)과, 상기 준비된 원재료(10)를 포머를 이용하여 원추 형태의 소재(20)로 압축가공하는 포밍공정(S2)과, 상기 압축가공된 소재(20)를 가열한 후 서냉하여 안정상태가 되도록 하는 풀림공정(S3)과, 풀림이 완료된 후에는 소재(20) 표면에 부착되어 있는 이물질과 스케일 등을 제거하기 위해 모래 속을 거치게 하는 쇼트공정(S4)과, 표면처리가 완료된 소재(20)의 표면에 인산염 피막을 형성시켜 녹이 스는 현상을 방지하고 후술하는 프레싱 공정 시에 소착현상이 발생하지 않도록 윤활작용을 하는 인산염 피막 형성공정(S5)과, 상기 인산염 피막이 형성된 소재(20)를 프레스기를 이용하여 볼 하우징(30)의 형태로 수나사부(31)와 단차부(32) 및 공기홈(33)을 형성시키는 프레싱공정(S6)과, 상기 프레싱 공정이 완료된 소재(20)의 내경을 가공하고 가공된 치수와 표면을 정리하는 후가공공정(S7)으로 구성되어 생산성 향상과 생산비용을 절감할 수 있는 대략적인 구성을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 준비된 원재료를 포머를 이용하여 1차로 단조 성형한 후, 소둔과 쇼트 및 인산염 피막공정을 거친 다음 프레스기를 이용하여 볼 하우징의 제작을 완료함으로써 단조가공과 프레스가공이 복합적으로 이루어져서 단조 성형 시 사용되는 금형의 수명을 연장시키고, 이에 따라 금형교체비용과 가공비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존에 절삭공정으로 이루어지던 수나사부와 단차부 및 공기홈을 프레스가공으로 신속하게 가공함으로써 가공시간이 단축되어 생산성이 향상되는 또 다른 효과가 있다.

Description

볼 하우징의 제조방법 { manufacturing method of ball housing }

본 발명은 볼 하우징의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 자동차 스티어링 장치용 이너볼 조인트에 설치되는 볼 하우징의 제조방법에 관한 것으로서, 준비된 재료를 포머를 이용하여 1차로 성형한 후, 소둔과 쇼트 및 인산염 피막공정을 거친 다음 프레스기를 이용하여 볼 하우징을 제작함으로써 가공시간이 단축되어 생산성이 향상되고, 금형의 수명이 연장되어 가공비를 현저히 줄일 수 있는 볼 하우징의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 스티어링 장치에서는 스티어링 휠과 결합되는 스티어링 샤프트의 끝단에 피니언축이 연결되는바, 이 피니언축은 랙기어가 형성된 랙바에 치합된 채로 좌 · 우 이동하도록 되어 있으며, 랙바의 끝단에는 이너볼 조인트가 연결되고, 이너볼 조인트의 끝으로는 아웃볼 조인트가 연결됨으로써 차륜을 조향할 수 있게 된다.

상기 이너볼 조인트가 랙바에 결합되는 구성을 도 1을 통해 살펴보면, 랙바(3)에 형성된 암나사부(3a)에 이너볼 조인트(1)의 볼 하우징(2) 단부에 형성된 수나사부(2a)가 나사결합됨으로써 서로 연결이 되도록 구성되며, 볼 하우징(2)의 내부로는 볼(4)이 결합되는 구성을 갖는바, 상기 사용되는 볼 하우징의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

종래 볼 하우징의 제조방법은, 원재료를 일정 중량으로 준비한 다음, 금형공구로 원재료에 압축하중을 가하여 소재의 높이나 지름을 단축하고, 또한 압축 방향에 직각 방향으로 늘임으로써 정해진 모양과 치수의 물품을 만드는 여러 단계의 단조공정을 거침에 따라 볼 하우징을 제작하였는바, 이는 금형공구의 마모가 빈번하게 발생하여 금형공구의 교체시기가 극히 짧고, 금형교체 비용과 생산비용이 증대되는 문제점을 내포하고 있었다.

뿐만 아니라, 상기 단조공정을 완료한 후에는 볼 하우징의 수나사부와 단차부 등을 별도로 절삭가공하고, 수나사부에는 수직 및 수평공을 별도로 천공하는 등의 후가공공정이 필요함에 따라 가공시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지는 또 다른 문제점을 내포하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 준비된 원재료를 포머를 이용하여 1차로 단조 성형한 후, 소둔과 쇼트 및 인산염 피막공정을 거친 다음 프레스기를 이용하여 볼 하우징의 제작을 완료함으로써 단조가공과 프레스가공이 복합적으로 이루어져서 단조 성형 시 사용되는 금형의 수명을 연장시키고 이에 따라 금형교체비용과 가공비를 절감할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또한, 기존에 절삭공정으로 이루어지던 수나사부와 단차부 및 공기홈을 프레스가공으로 신속하게 가공함으로써 가공시간이 단축되어 생산성이 향상됨을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 볼 하우징의 제조방법에 관한 것으로, 준비된 원재료를 포머를 이용하여 1차로 단조 성형한 후, 소둔과 쇼트 및 인산염 피막공정을 거친 다음 프레스기를 이용하여 볼 하우징을 제작함으로써 가공시간이 단축되어 생산성이 향상되고, 금형의 수명이 연장되어 가공비를 현저히 줄일 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 크게 일곱 공정으로 구성되는바, 원재료(10)의 외관과 재질을 검사하고 이를 정량 계량하는 원재료 준비공정(S1)과, 상기 준비된 원재료(10)를 포머를 이용하여 원추 형태의 소재(20)로 압축가공하는 포밍공정(S2)과, 상기 압축가공된 소재(20)를 가열한 후 서냉하여 안정상태가 되도록 하는 풀림공정(S3)과, 풀림이 완료된 후에는 소재(20) 표면에 부착되어 있는 이물질과 스케일 등을 제거하기 위해 모래 속을 거치게 하는 쇼트공정(S4)과, 표면처리가 완료된 소재(20)의 표면에 인산염 피막을 형성시켜 녹이 스는 현상을 방지하고 후술하는 프레싱 공정 시에 소착현상이 발생하지 않도록 윤활작용을 하는 인산염 피막 형성공정(S5)과, 상기 인산염 피막이 형성된 소재(20)를 프레스기를 이용하여 볼 하우징(30)의 형태로 수나사부(31)와 단차부(32) 및 공기홈(33)을 형성시키는 프레싱공정(S6)과, 상기 프레싱 공정이 완료된 소재(20)의 내경을 가공하고 가공된 치수와 표면을 정리하는 후가공공정(S7)으로 구성되어 생산성 향상과 생산비용을 절감할 수 있는 대략적인 구성을 갖는다.

이하 본 발명의 실시 예를 도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 공정 순서도를 나타낸 것으로서, 제 1공정은 냉간압조용 강선의 한 종류인 SWRCH18A를 원재료(10)로 하여 이를 일정한 무게로 계량하여 도 3에 도시한 바와 같이 원통 형태로 준비하는 재료준비공정(S1)을 완료한다.

상기 사용되는 냉간압조용 강선은 냉간가공 시 양호한 가공성과 뛰어난 표면품질을 지닌 강선으로써, 통상 243g 무게 단위로 전자저울을 통해 계량하여 원재료(10)를 준비하게 되도록 구성된다.

그 후 행해지는 제 2공정은, 상기 준비된 원재료(10)를 포머(former)를 이용하여 대략적인 형태가 원추형의 종 형태로 소재(20)를 압축 가공하는 포밍공정(S2)을 완료한다.

상기 소재(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상부는 좁고 하부는 넓은 형태로 구성된 것으로, 상부는 후술하는 프레싱공정(S6)을 통해 수나사부(31)와 공기홈(32) 및 단차부(33)를 형성할 수 있도록 구성되고, 하부의 내경은 후술하는 후가공공정(S7)을 통해 내경을 절삭할 수 있도록 구성된다.

그런 다음, 제 3공정은, 상기 단조가공된 소재(20)를 가열한 후 서냉하여 안정상태가 되도록 하는 풀림공정(S3)을 완료한다.

상기 공정은 소재(20)가 충분히 확산할 수 있을 정도의 온도인 600℃ 정도로 가열한 다음 서서히 냉각하여 평형 상태도에 나타난 그대로의 안정상태를 만들어 소재(20) 내부에 잔존하는 응력을 제거하도록 하는 구성을 갖는다.

그 후 행해지는 제 4공정은, 응력이 제거된 소재(20)를 모래에 통과시켜 소재(20)의 표면에 부착되어 있는 이물질과 스케일을 제거하는 쇼트공정(S4)을 완료한다.

상기 공정은 후술하는 인산염 피막을 형성하는 공정의 전단계로서 소재(20)의 표면에 형성된 각종 이물질을 완벽히 제거하며, 적당한 조도를 표면에 작용하게 함으로써 피막의 형성이 안정적으로 되는 구성을 갖는다.

그런 다음 제 5공정은, 상기 표면에 부착된 이물질이 제거된 소재(20)에 인산염 피막을 형성시켜 녹이 스는 것과 프레스 공정 시 소착현상을 방지하도록 하는 인산염 피막 형성공정(S5)을 완료한다.

상기 공정은 소재(20)의 표면에 화학적 변화를 발생시켜 금속화합물의 층을 만드는 것으로서 소재(20)의 표면을 비금속성과 비전도성을 갖는 새로운 표면으로 변화시키도록 하는 구성을 갖는다.

즉, 소재(20)의 표면상에 인산 금속염의 무기결정체나 무정형의 피막을 형성시킴으로써 녹이 스는 것을 방지하고, 표면에 윤활작용이 발생됨으로써 후술하는 프레싱 공정(S6)에서 소착현상이 발생하지 않도록 하는 구성을 갖는다.

그 후 행해지는 제 6공정은, 상기 피막처리가 완료된 소재(20)를 프레스기에 장착하여 볼 하우징(30)의 형태로 프레스 가공하는 프레싱 공정(S6)을 완료한다.

상기 공정은 프레스를 이용하여 볼 하우징(30)의 수나사부(31)와 공기홈(32) 및 단차부(33)가 형성되도록 가공하는바, 그 형태를 도 5를 통해 살펴보면, 상기 소재(20)의 상부를 프레싱하여 단차부(33)를 형성하고, 단차부(33)의 상측으로는 수나사부(31)를 형성하며, 수나사부(31)에는 세 방향으로 수직홈의 형태로 공기홈(32)을 형성하는 구성을 갖는다.

마지막 공정인 제 7공정은, 상기 볼 하우징(30)의 저부 내경을 절삭하고 가공된 치수와 표면을 정리하는 후가공공정(S7)을 완료한다.

상기 공정을 통하여 볼 하우징(30)의 내부로 이너볼 조인트(1)의 볼(4)이 삽입 결합될 수 있도록 하며, 볼 하우징(30)의 전체 치수와 표면을 정리하도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 준비된 원재료(10)를 포머를 이용하여 1차로 단조 성형한 후, 소둔과 쇼트 및 인산염 피막공정을 거친 다음 프레스기를 이용하여 볼 하우징의 제작을 완료함으로써 단조가공과 프레스가공이 복합적으로 이루어져서 단조 성형 시 사용되는 금형의 수명을 연장시키고, 이에 따라 금형교체비용과 가공비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존에 절삭공정으로 이루어지던 수나사부와 단차부 및 공기홈을 프레스가공으로 신속하게 가공함으로써 가공시간이 단축되어 생산성이 향상되는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 종래 볼 하우징의 설치상태 단면도

도 2는 본 발명의 공정 순서도

도 3은 본 발명 원재료의 사시도

도 4는 본 발명 소재의 사시도

도 5는 본 발명 볼 하우징의 사시도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 이너볼 조인트 2, 30: 볼 하우징

2a, 31: 수나사부 3: 랙바

3a: 암나사부 4: 볼

10: 원재료 20: 소재

32: 단차부 33: 공기홈

S1: 원재료 준비공정 S2: 포밍공정

S3: 풀림공정 S4: 쇼트공정

S5: 인산염 피막 형성공정 S6: 프레싱공정

S7: 후가공공정

Claims (1)

1. 볼 하우징의 제조방법에 있어서,

   원재료(10)의 외관과 재질을 검사하고 이를 정량 계량하는 원재료 준비공정(S1)과,

   상기 준비된 원재료(10)를 포머를 이용하여 원추 형태의 소재(20)로 압축가공하는 포밍공정(S2)과,

   상기 압축가공된 소재(20)를 가열한 후 서냉하여 안정상태가 되도록 하는 풀림공정(S3)과,

   풀림이 완료된 후에는 소재(20) 표면에 부착되어 있는 이물질과 스케일 등을 제거하기 위해 모래 속을 거치게 하는 쇼트공정(S4)과,

   표면처리가 완료된 소재(20)의 표면에 인산염 피막을 형성시켜 녹이 스는 현상을 방지하고 표면에 윤활작용을 형성시키는 인산염 피막 형성공정(S5)과,

   상기 인산염 피막이 형성된 소재(20)를 프레스기를 이용하여 볼 하우징(30)의 형태로 수나사부(31)와 단차부(32) 및 공기홈(33)을 형성시키는 프레싱공정(S6)과,

   상기 프레싱 공정이 완료된 소재(20)의 내경을 가공하고 가공된 치수와 표면을 정리하는 후가공공정(S7)으로 구성되어, 생산성이 향상되고 생산비용이 절감됨을 특징으로 하는 볼 하우징의 제조방법.