KR20090002455U - 볼 스터드 구면 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 볼 스터드의 머리에 해당하는 구면부와 목부를 순차적으로 가공할 수 있게 하는 장치에 관한 것으로 볼 스터드를 고정하는 콜렛척과, 콜렛척에 대하여 직교하는 방향과 콜렛척 중심방향으로 2축 동시 NC제어이송이 가능하게 수평면상에 구비된 하부테이블과, 하부테이블의 일측면에 장착되어 하부테이블에 의해 이동가능하고 하부테이블면과 나란한 방향의 회전축을 가진 NC로터리테이블과, 하부테이블상의 NC로터리테이블과 대향되는 방향에 구비되는 공구대 및 NC로터리테이블에 동축적으로 배치되고 절입량이 고정된 구면 선삭공구 및 구면 버니싱공구를 순차적으로 볼 스터드의 회전축과 일치시켜 구면을 가공하고 공구대에 구비된 선삭공구에 의하여 볼 스터드의 목부분을 동시에 선삭가공할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

볼 스터드, 구면 절삭, 구면 버니싱, 로터리테이블, 선삭

Description

볼 스터드 구면 가공장치{Ball stud spherical surface processing apparatus}

본 고안은 볼 조인트를 구성하는 볼 스터드의 머리부분인 구면 가공장치에 관한 것이다.

자동차의 조향장치나 서스펜션의 링크를 연결하는 관절부에는 통상 볼 조인트가 사용된다.

볼 조인트는 임의의 평면내에서 회동하면서 일정한 각도범위 내에서 기울어질 수 있게 하는 장치로 주행중인 자동차가 노면의 상태에 따라 휠에 가해지는 충격을 차체나 핸들에 직접적으로 전달되지 않도록 하는 역할을 하는 구성품이다.

이러한 볼 조인트는 볼 스터드의 머리부분에 형성된 구면부가 볼 시트의 내부에서 회동 및 기울기 작용이 가능하게 결합되어 있고, 상기의 볼 시트는 하우징에 고정되며, 더스트커버가 하우징과 볼시트 사이의 단부에 고정되는 구조로 이루어져 있다.

따라서 볼 스터드와 볼 시트가 결합되는 부분은 원활한 회동 및 기울어지는 것을 가능하게 하기 위하여 구면으로 가공되어지고 볼 시트와의 마찰력감소와 마모방지를 위하여 구면의 표면은 경면가공이 필요하다.

종래 볼 스터드의 구면가공은 도 1과 같이 단조된 구면부(1)를 NC선반으로 보간제어하여 구면부를 선삭가공하고, 선삭가공된 구면부를 진원도 및 조도를 정밀하게 결정시킨 반원형의 홈(2)을 가진 한 쌍의 롤러(3) 사이에 끼우고 롤러에 압력을 가하면서 롤러와 볼 스터드를 접촉회전시켜 구면부의 진원도와 표면조도를 향상시키도록 하는 방법이 널리 사용되고 있었다.

그러나 상기의 방법은 NC선반에 의한 보간제어로 구면부를 선삭가공할 시 절삭공구와 구면부가 접촉하는 절삭각이 구면의 곡면으로 인하여 변화되어 진원도가 불안정해지며, 구면부의 버니싱가공을 위하여 접촉하는 롤러의 반지름이 구면의 곡선형상에 따라 변화하므로 롤러의 원주속도와 구면부의 원주속도는 어느 한 지점을 제외하고는 서로 달라지므로 구면부와 롤러 사이에 미끄럼이 발생하여 롤러가 마모된다거나 구면부에 긁힘이 발생한다는 문제점이 있었다.

또한 상기와 같은 가공방법이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 KR등록실용신안 제352273호(2004.05.25등록)에서는 도 2와 같이 주조형성된 볼을 물려 고정시키는 척(11)을 장착한 구동부(1)와 상기 구동부의 척 전방하측에 설치되며 선단에 황삭바이트(21)가 장착고정되며 유압 또는 에어에 의해 추진되는 제 1공구대(2)를 고정설치한 턴테이블(3)로 구성된 통상의 구면 가공장치에 있어서, 상기 턴테이블의 소정위치에 정삭바이트(41)를 장착한 제2공구대(4)를 장착구성하고 황삭과 정삭 을 연속적으로 수행할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 볼 밸브용 구면 가공장치가 제안된바 있었다.

그러나 상기의 장치는 황삭 후 바이트를 유압 또는 에어로 후진시키고 정삭바이트를 전진시켜 가공함으로써 전·후진하는 황삭 및 정삭바이트에 의하여 구면의 지름, 즉 가공경에 미세한 차이가 발생하며, 정삭바이트에 의하여 달성할 수 있는 표면조도에도 한계가 있어서 경면가공은 별도 롤링설비에 의한 가공공정을 한번 더 거쳐야 하고, 또한 회전하는 턴테이블로 인하여 볼의 목부분을 선삭할 수 있는 공구를 구비할 수 없어 별도의 가공장치에 척킹한 후 선삭하여야 한다는 문제점이 있었다.

본 고안은 볼 스터드의 머리부분인 구면을 가공함에 있어서, 회전하는 테이블을 이용하여 구면을 형성하되 셋팅된 공구의 전·후진 없이 황삭 및 버니싱가공을 할 수 있게 하는 구성을 제공하여 가공경이 일정하고 표면조도가 높은 볼 스터드를 양산할 수 있게 하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 또 다른 목적은 구면 가공장치에서 볼 스터드의 목(neck)부분 가공을 동시에 수행할 수 있게 하는 장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 회전하는 테이블에 장착되는 1차선삭공구와 2차버니싱(burnishing)공구를 회전하는 볼 스터드의 구면부에 대하여 직각방향의 수평면상으로 이동할 수 있게 구성하여 셋팅된 공구가 볼 스터드의 구면에 대하여 전·후진함이 없이 가공경을 고정한 상태에서 구면부를 순차적으로 가공할 수 있게 구성한다.

또한 본 고안은 회전하는 테이블이 장착되는 대향되는 일측 하부테이블에 목부분을 가공하는 선삭공구를 배치하여 하부테이블에 의해 이동할 수 있게 함으로써 회전하는 테이블에 장착된 구면 선삭공구나 구면 버니싱공구와 서로 간섭없이 목부분을 선삭할 수 있게 구성한다.

본 고안은 볼 스터드의 구면부 가공에서 가공경을 고정한 상태에서 선삭 및 버니싱가공을 할 수 있고, 볼 스터드의 목부분 가공을 동일한 장치로 동시에 가공할 수 있어 볼 스터드의 품질을 향상하고 생산성을 높일 수 있게 하는 효과가 있다.

이하에서 본 고안의 구체적인 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안에 의한 볼 스터드 구면 가공장치의 평면도이며, 도 4는 본 고안 볼 스터드 구면 가공장치의 구면 버니싱공구에 의한 가공개념도이고, 도 5는 본 고안 볼 스터드 구면 가공장치에 적용되는 구면 버니싱공구의 실시 예이다.

본 고안의 상세한 설명에 앞서 공지된 구성에 대하여는 본 고안의 구성을 불명료하게 하지 아니하게 하는 범위 내에서 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 하여 본 고안의 특징적인 구성을 더욱 명확하게 하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 고안의 가공장치는 볼 스터드(101)를 고정하는 콜렛척(102)과, 콜렛척(102)과 직각방향 수평으로 구비된 하부테이블(103)과, 하부테이블의 일측에 구비된 NC로터리테이블(104)과, NC로터리테이블(104)과 대향되는 하부테이블(103)의 일측에 선삭공구를 구비한 공구대(105)로 구성된다.

NC로터리테이블(104)은 하부테이블(103)면에 대하여 수직방향으로 회동되게 구비되며, 하부테이블(103)의 수평면상으로 구면 선삭공구(106)와 구면 버니싱공구(107)가 동축상에 나란히 배치된다.

NC로터리테이블(104)은 서보모터(111) 정역회전에 따라 도 4와 같이 볼 스터드(101)의 중심축 앞쪽에서 상측의 원주방향으로 회동하면서 구면 선삭 또는 구면 버니싱을 할 수 있게 구성된다.

또한 하부테이블(103)의 일측에 구비된 공구대(105)는 하부테이블(103)을 따라 콜렛척(102)과 직교하는 방향으로 이동하면서 볼 스터드(101)의 목(108)부분을 선삭가공하여 볼 스터드(101)를 한 번의 척킹만으로 구면부(109)와 함께 목(108)부분을 가공할 수 있게 구성한다.

NC로터리테이블(104)은 하부테이블(103)에 의해 수평으로 이송될 수 있게 구성되어 구면 선삭공구(106)와 구면 버니싱공구(107)가 구면부(109)를 순차적으로 가공할 수 있게 한다.

구면 선삭공구(106)와 구면 버니싱공구(107)는 구면의 중심에 대하여 일정한 거리를 이격한 채로 고정되어 NC로터리테이블(104)에 의하여 구면부(109)의 원주방향을 회동하므로 구면 선삭공구(106)나 구면 버니싱공구(107)는 볼 스터드(101)의 회전중심축과 일치시키면 가공이 개시되고 하부테이블(103)에 의해 수평이동하여 회전중심축을 벗어나면 가공이 종료된다.

따라서 볼 스터드(101)의 구면부(109) 가공을 위하여 한번 셋팅된 공구는 절입량을 변화시킬 필요가 없어 일정한 가공경을 유지할 수 있다.

공구대(105)에 장착된 선삭공구는 NC로터리테이블(104)에 의한 구면가공이 완료되어 하부테이블(103)이 후진하게 되면 구조특성상 볼 스터드(101)에 가까워지게 되고 2축 동시 NC보간제어되는 하부테이블(103)에 의해 이동하면서 볼 스터드(101)의 목(108)부분을 선삭할 수 있으므로 구면부(109)의 가공과 목(108)부분의 선삭은 한 설비에서 가공하는 것이 가능하며, 공구간의 간섭은 발생하지 않는다.

도 5에 도시된 본 고안에 적용되는 버니싱공구는 초경합금으로 롤러(110)를 형성한 싱글롤러타입의 실시 예로서 상기의 공구는 일본 스기노(SUGINO)사 등에서 상업적으로 구매가능하다.

이하에서 본 고안의 작업순서에 대하여 설명한다.

콜렛척(102)에 볼 스터드(101)가 고정되면 콜렛척(102)이 회전하고 하부테이블(103)에 의해 NC로터리테이블(104)이 수평으로 이동하면서 구면 선삭공구(106)를 볼 스터드(101)의 회전축과 일치시키면서 NC로터리테이블은 회전을 시작한다.

NC로터리테이블(104)의 회전에 따라 구면 선삭공구(106)가 볼 스터드(101)의 회전축을 중심으로 윗쪽에서 볼 스터드(101)의 구면을 선삭완료하면 NC로터리테이블(104)은 하부테이블(103)에 의해 수평이동하면서 구면 선삭공구(106)를 볼 스터드(101)의 회전축으로부터 이탈시키고 서보모터에 의하여 반전된다.

반전된 NC로터리테이블(104)은 구면 버니싱공구(107)와 볼 스터드(101)의 회전축을 일치시킨 후 회전하면서 구면부(109)를 버니싱한다.

구면 선삭공구(106)와 구면 버니싱공구(107)에 의하여 구면부(109) 가공이 완료되면 하부테이블(103)이 후진하고 동시에 공구대(105)에 장착된 선삭공구가 볼 스터드로 접근하게 되어 목(108)부를 가공하는 것이 가능하다.

본 고안은 특히 동일한 규격으로 대량생산이 필요한 자동차용 볼 스터드가공에 유용하게 사용할 수 있다.

도 1은 종래 통상적인 볼 스터드 구면부의 가공방법 개념도

도 2는 등록실용신안 제352273호의 평면도

도 3은 본 고안에 의한 볼 스터드 구면 가공장치의 평면도

도 4는 본 고안 볼 스터드 구면 가공장치의 구면 버니싱공구에 의한 가공개념도

도 5는 본 고안 볼 스터드 구면 가공장치에 적용되는 구면 버니싱공구의 실시 예

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101. 볼 스터드 102. 콜렛척

103. 하부테이블 104. NC로터리테이블

105. 공구대 106. 구면 선삭공구

107. 구면 버니싱공구 108. 목

109. 구면부 110. 롤러

111. 서보모터

Claims (1)

1. 볼 스터드(101)를 고정하는 콜렛척(102);

   콜렛척(102)에 대하여 직교하는 방향으로 수평면상에 구비되어 2축 동시 NC보간제어가 가능한 하부테이블(103);

   하부테이블(103)의 일측면에 장착되어 하부테이블면과 수직방향으로 회동가능한 NC로터리테이블(104);

   하부테이블(103)의 NC로터리테이블(104)의 대향되는 방향에 구비되는 공구대(105) 및 NC로터리테이블(104)에 동축적으로 배치되고 절입량이 고정된 구면 선삭공구(106) 및 구면 버니싱공구(107)를 순차적으로 볼 스터드(101)의 회전축과 일치시켜 구면부(109)를 가공하면서 공구대(105)에 구비된 선삭공구에 의하여 볼 스터드(101)의 목(108)부분을 선삭할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 볼 스터드 구면 가공장치.

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