KR20100098168A - 곡면 궤도를 가진 휠베어링 허브 및 내외륜 표면 슈퍼피니싱 공정 방법 및 슈퍼버니싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡면궤도를 가진 휠베어링 허브 및 베어링 내·외륜과 같은 정밀부품의 표면 처리 슈퍼피니싱 공정방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡면궤도를 가진 휠베어링 허브 및 베어링 내·외륜의 정밀가공을 위하여 연삭숫돌을 사용하여 슈퍼피니싱급 표면처리를 하던 종래의 제조공정을 연삭숫돌 대신 본 발명의 특수장치를 사용하여 슈퍼버니싱공정으로 대체함으로서 일반적인 표면처리를 한 연마공정과 비교하여 표면이 매끄럽고, 금속표면이 평탄하게 되고, 표면 조도의 향상과 더불어 내마모성 및 강도를 증가 시키는 한편, 다른 유사공정과 비교하여 제조공정을 단축시키고, 비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 슈퍼피니싱용 슈퍼버니싱장치(10)는 곡면궤도를 가진요소(42)를 고강도의 금속소재로 성형한 슈퍼버니싱휠(12)로 슈퍼피니싱 공정을 실시함에 있어서 슈퍼버니싱휠(12)이 곡면궤도(42)위를 이송경로(44)를 따라 이송시 z축과 x축 방향으로 항상 곡면궤도에 일정한 압력으로 접촉을 유지케 하는 메커니즘을 특징으로 한다.

슈퍼버니싱휠, 휠홀더, 곡면궤도, 휠고정구, x축압력조절기, z축압력조절기, z축가압완충장치, -z축가압완충장치, x축가압완충장치, -x축가압완충장치

Description

곡면 궤도를 가진 휠베어링 허브 및 내외륜 표면 슈퍼피니싱 공정 방법 및 슈퍼버니싱장치 {THE METHOD OF SUPER FINISHING PROCESS AND A SUPER BURNISHING APPARATUS FOR WHEEL BEARING HUB, INNER AND OUT RACERS WITH CURVED SURFACE ORBIT}

본 발명은 곡면궤도를 가진 휠베어링 허브 및 베어링 내·외륜과 같은 정밀부품의 표면 처리 슈퍼피니싱 공정방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡면궤도를 가진 휠베어링 허브 및 베어링 내·외륜의 정밀가공을 위하여 연삭숫돌을 사용하여 슈퍼피니싱급 표면처리를 하던 종래의 제조공정을 연삭숫돌 대신 특수장치를 사용하여 슈퍼버니싱공정으로 대체함으로서 일반적인 표면처리를 한 연마공정과 비교하여 표면이 매끄럽고, 금속표면이 평탄하게 되고, 표면 조도의 향상과 더불어 내마모성 및 강도를 증가 시키는 한편, 다른 유사공정과 비교하여 제조공정을 단축시키고, 비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 곡면궤도를 가진 차륜 휠베어링 허브 및 베어링 내·외륜과 같은 정밀부품에서 베어링과 접촉하는 요소의 표면은 슈퍼피니싱급 표면처리를 한다.

상기 슈퍼피니싱 공정을 진행하기 위한 통상적인 공정은 도 3과 같은 허브내륜슈퍼피니싱구간(46)과 도 4와 같은 허브외륜슈퍼피니싱구간(48)의 곡면궤도 부위의 슈퍼피니싱을 위하여 소정형상의 연삭숫돌을 사용하여 재료표면을 깎아내어 최종 원하는 치수로 슈퍼피니싱공정을 진행한다.

상기한 종래의 연삭숫돌을 사용한 슈퍼피니싱 공정은 입자가 작은 연삭숫돌을 사용하여 표면처리를 하고있으나, 이와 같은 종래의 슈퍼피니싱 연마공정은 1차 기계가공된 표면을 연삭숫돌로 자르거나 찢어버리므로 인하여 표면의 내부식성과 조도가 저하되고 가공된 표면에 돌기가 남아있어 이들 돌기가 상대 부분(베어링)과 접촉 회전하여 부품의 내구성을 단축시키고, 제품의 장착시 흔들림과 조종의 안정성에 문제가 있어 왔으며, 또한 고가의 전용장비와 공정시간이 많이 걸리게 되므로 인해 생산성이 저하되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 자동차 휠허브 또는 베어링내·외륜레이서 와 같이 곡면궤도를 가진 부품의 슈퍼피니싱급 표면처리가 요구되는 제조공정에 있어서 그림 5와 같이 기존 CBN 선삭→공정이동→궤도연마→공정이동→궤도슈퍼피니싱연마(50)의 5단계의 공정을 실시함 으로서 종래 연삭공정으로 제조함으로 고가의 설비투자, 공정이동으로 인한 손실, 품질의 저하 등의 요인이 있어왔다.

이에 본 발명은 별도의 설비 투자 없이 일반적인 선삭장비를 활용하여 그림 6과 같이 CBN선삭과 슈퍼버니싱공정(52)을 1차 CBN선삭 후에 공정이동 없이 1차 선삭 장비에 장착한 본 발명의 슈퍼버니싱장치를 사용하여 슈퍼피니싱공정을 실시함으로써 기존의 연삭공정과 비교하여 설비투자의 획기적인 절감, 공정시간의 획기적인 단축, 품질의 획기적인 개선 을 위한 제조방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 기존의 슈퍼피니싱공정을 위해 기계가공된 표면을 연삭 숫돌로 자르거나 찢어버리므로 인해 발생하는 여러 가지 문제를 해결하기 위하여, 표면 소성 변형 공정을 적용하였다.

일반적으로 직선궤도에 사용하고 있는 롤러 및 볼 버니싱은 금속 표면 다듬질, 표면 경도, 치수 정밀도 등을 향상시키기 위한 방법이다. 이것은 재료 제거가 수반되지 않는 냉간가공 공정으로 어느 정도까지 부품 표면에 대한 가공경화를 가능하게 한다. 따라서 본 발명은 직선궤도에 사용하고 있는 버니싱공정을 곡면궤도를 가진 부위에 적용이 가능하도록 획기적인 제조공정과 장치를 고안하고자 한다.

즉, 기존 버니싱툴을 롤 및 볼 모양대신 휠모양으로 고안하고, 일반적으로 선삭공정시 곡면의 가공은 정확한 곡면으로 가공하기 위하여 프로그램을 보정하는 원호보간을 하여 가공한다.

그러나 버니싱의 경우 슈퍼버니싱휠(12)의 접촉부의 반지름(45)이 큼으로 인하여 일반적인 선삭시 사용하는 원호보간으로는 정확한 곡면궤도를 따르는 버니싱이 어려우며, 따라서 이런 문제를 해결하기 위하여 특히, 슈퍼버니싱시 버니싱휠(12)이 도 1 에서 곡면궤도(42)를 따라 진행 할 때에 휠이 x축과 z축방향으로 항상 궤도 표면에 일정항 압력으로 접촉이 가능하도록 하는 장치를 두어 기존 슈퍼피니싱을 위한 연마공정을 슈퍼버니싱장치로 대체하는 제조방법 및 제조장치를 제공하고자 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 자동차 휠허브 또는 베어링레이서 와 같이 곡면궤도를 가진 부품의 슈퍼피니싱급 표면처리가 요구되는 제조공정에 있어서 현재 두 차례의 연삭공정으로 제조함으로 고가의 설비투자, 공정이동으로 인한 손실, 품질의 저하 등의 요인이 있어왔다.

이에 본 발명은 별도의 설비 투자 없이 일반적인 선삭장비를 활용하여 1차 선삭후에 공정이동 없이 슈퍼피니싱을 실시함으로써 기존의 연삭공정과 비교하여 설비투자의 획기적인 절감, 공정시간의 획기적인 단축, 품질의 획기적인 개선 등의 효과가 예상되며, 특히 자동차의 타이어를 연결하는 허브 베어링의 모듈화의 핵심 기술인 표면 슈퍼피니싱공정을 위한 슈퍼버니싱장치는 국내외 관련 자동차산업에 한세대 높은 부품을 공급할 수 있을 것으로 기대되며, 향후 다양한 부품에도 확대 적용 될 것으로 기대 된다.

또한 하이엔드 기술이 요구되는 항공기 부품에도 적용 가능할 것으로 기대되는 매우 유용한 발명이다.

이하 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 곡면궤도를 가진 슈퍼니니싱용 슈퍼버니싱 장치를 나타낸 단면구성도이고, 도 2는 도1의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예로 베어링허브내륜의 단면구성도이고, 도4는 본 발명의 실시예로 베어링허브외륜의 단면구성도이고, 도 5는 종래의 제조공정에 따른 불록 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제조공정의 블록 구성도 이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 곡면궤도를 가진 슈퍼피니싱용 슈퍼버니싱 장치는 슈퍼버니싱휠(12)이 휠고정구(26)로 휠홀더(14)에 장치되어 있고, 휠홀더(14)는 z축 방향으로 상호 가압과 완충기능을 할 수 있는 z축가압완충장치(28)과 -z축가압완충장치(30)가 장치된 z축슬리브(16)에 z축방향으로 가압력에 따라 습동이 가능하도록 설치되어있다.

가압력의 미세조절을 위하여 z축가압력조절스크류(40)가 부착된 z축가압력조절기(22)장치되어있고, 한편, z축 슬리브(16)에는 x축 방향의 습동이 가능하도록 x축습동홀더부착z축슬리(18)가 부착되어 있고, 이 x축습동홀더부착z축슬리(18)에 x 축방향으로 상호 가압과 완충기능을 할 수 있는 x축가압완충장치(34)과 -x축가압완충장치(32)가 장치된 블록붙이z축슬리브에 z축방향으로 가압력에 따라 습동이 가능하도록 설치되어있다.

또한, 가압력의 조절을 할 수 있도록 x축가압력조절스크류(38)가 부착된 x축가압력조절기(24)가 장치되어 앗세이를 형성한다.

본 발명의 슈퍼피니싱용 슈퍼버니싱장치는 곡면궤도(42)를 가진요소를 고강도의 금속소재로 성형한 슈퍼버니싱휠(12)로 슈퍼피니싱 공정을 실시함에 있어서 슈퍼버니싱휠(12)이 곡면궤도(42)위를 이송경로(44)를 따라 항상 곡면궤도에 일정한 압력으로 접촉을 유지케 하는 메커니즘이 본 발명의 핵심기능으로서, 더욱 상세 하게설명하면 다음과 같다.

슈퍼버니싱휠(12)이 곡면궤도(42)를 따라 A방향으로 이송할 때에 슈퍼버니싱휠(12)이 곡면궤도에 항상 접촉을 유지케 하기위하여 x축가압완충장치(34)의 작용과 z축가압완충장치(28)가 각각 x축과 z축 방향으로 미세 조절된 가압력을 유지하게하고 이 때, -x축가압완충장치(32)과 -z축가압완충장치(30)는 반대방향인 각각 -x축과 -z축 방향에 대하여 완충기능을 하고, 즉 슈퍼버니싱휠(12)이 이송경로(44)를 따라 z축과 x축 방향으로의 이송시 반대방향 즉 -z방향과 -x방향으로의 충격 및 노이즈방지와 이송에 따른 접촉의 미세 끊어짐과 과다 접촉의 발생을 방지케 하는 기능을 한다.

한편, 슈퍼버니싱휠(12)이 곡면궤도(42)를 따라 B방향으로 이송할 때에 슈퍼버니싱휠(12)이 곡면궤도에 항상 접촉을 유지케 하기위하여 x축가압완충장치(34)의 작용과 -z축가압완충장치(30)가 각각 x축과 -z축 방향으로 조절된 가압력을 유지하게하고 이 때, -x축가압완충장치(32)와 z축가압완충장치(28)는 각각 -x축과 z축 방향으로 완충역할을 하여 슈퍼버니싱휠(12)의 이송에 따른 접촉의 미세한 끊어짐과 과다 접촉의 발생을 방지케 한다. 결과적으로 가압완충장치(28),(30),(32),(34)는 슈퍼버니싱휠(12)의 이송방향과 곡면궤도의 형상에 따라 상호 가압장치와 완충장치의 기능을 하도록 고안되어 있다.

본 장치의 추가적인 유리한 구성에 따르면 상기 제조장치에 있어서, z축가압완충장치(28)와 -z축가압완충장치(30),x축가압완충장치(34)와 -x축가압완충장치(32)의 기능에 있어서 내부에 스프링, 우레탄 또는 공유압을 사용하여 그 기능을 대체할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

본 발명의 슈퍼버니싱장치는 자동차의 휠을 연결하는 허브 베어링의 모듈화의 핵심 기술인 표면 슈퍼피니싱공정을 위한 슈퍼버니싱장치로서, 국내외 관련 자동차산업에 한세대 높은 부품을 공급할 수 있을 것으로 기대되며, 슈퍼피니싱이 요구되는 공정에는 다목적으로 적용가능하다.

향후 다양한 곡면궤도를 가진 부품에도 확대 적용 할 수 있으며, 특히 하이엔드 기술이 요구되는 항공기 부품에도 적용 가능할 것으로 기대되는 매우 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 곡면궤도를 가진 슈퍼니니싱용 슈퍼버니싱 장치 를 나타낸 단면구성도

도 2는 도1의 사시도

도 3은 본 발명의 실시예로 베어링허브내륜의 단면구성도

도 4는 본 발명의 실시예로 베어링허브외륜의 단면구성도

도 5는 종래의 제조공정에 따른 불록 구성도

도 6은 본 발명에 따른 제조공정의 블록 구성도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(10); 슈퍼버니싱장치 (12); 슈퍼버니싱휠 슬리브

(14); 휠 홀더 (16); z축 슬리브

(18); x축 습동홀더 부착 z축 슬리브 (20); 록붙이 x축 슬리브

(22); z축 압력조절기 (24); x축 압력조절기

(26); 휠 고정구 (28); z축 가압 완충장치

(30); -z축 가압 완충장치 (32); -x축 가압 완충장치

(34); x축 가압 완충장치 (36); 축 키 안내 핀 볼스트더

(38); x축 압력 조절 스크류 (40); z축 압력조절 스크류

(42); 곡면궤도 (44); 이송경로

(45); 슈퍼버니싱휠 접촉부 반지름 (46); 허브내륜 슈퍼피니싱 구간

(48); 허브외륜 슈퍼피니싱 구간 (50); 종래의 슈퍼피니싱 공정

(52); 본 발명에 따른 슈퍼버니싱 공정

Claims (3)

1. 곡면궤도를 가진 휠베어링 허브 및 베어링 내·외륜과 같은 정밀부품의 표면 처리 슈퍼피니싱 공정에 있어서 도 5와 같이 종래의 CBN선삭후 연삭숫돌을 사용하여 슈퍼피니싱 표면처리를 하던 제조공정(50)을 도 6과 같이 CBN선삭공정과 동시에슈퍼버니싱공정(52)을 특징으로 하는 제조방법.
2. 곡면궤도를 가진 슈퍼니니싱용 슈퍼버니싱 장치에 있어서 슈퍼버니싱휠(12)이 휠고정구(26)로 휠홀더(14)에 장치되어 있고, 휠홀더(14)는 z축방향으로 상호 가압과 완충기능을 할 수 있는 z축가압완충장치(28)과 -z축가압완충장치(30)가 장치된 z축슬리브(16)에 z축방향으로 가압력에 따라 습동이 가능하도록 설치되어있는장치.

   가압력의 미세조절을 위하여 z축가압력조절스크류(40)가 부착된 z축가압력조절기(22)가 장치되어있고, 한편, z축 슬리브(16)에는 x축 방향의 습동이 가능하도록 x축습동홀더부착z축슬리(18가 부착되어 있고, 이 x축습동홀더부착z축슬리(18) 에 x축방향으로 상호 가압과 완충기능을 할 수 있는 x축가압완충장치(34)과 -x축가압완충장치(32)가 장치된 블록 붙이x축슬리브(20)에 z축방향으로 가압력에 따라 습동이 가능하도록 설치되어있는장치.

   또한 가압력의 조절을 할 수 있도록 x축가압력조절스크류(38)가 부착된 x축가압력조절기(24)장치로 구성되어 있고, 가압완충장치(28),(30),(32),(34)는 슈퍼버니싱휠(12)의 이송방향과 곡면궤도의 형상에 따라 상호 가압기능과 완충기능을 하도록 고안된 제조장치.

   본 장치의 추가적인 유리한 구성에 따르면 상기 제조장치에 있어서, z축가압완충장치(28)와 -z축가압완충장치(30),x축가압완충장치(34)와 -x축가압완충장치(329)의 기능에 있어서 스프링, 우레탄 또는 공유압 등을 사용하여 그 기능을 대체할 수 있는 장치.
3. 제 2항에 있어서, 슈퍼버니싱휠(12)의 모양은 그 기능상 슈퍼버니싱휠 접촉부 반지름(45)의 크기와 휠의 크기를 다양하게 제조하여 사용할 수 있는 모양을 특징으로 하는 제조장치.

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