KR20170068821A

KR20170068821A - Hole cutting device

Info

Publication number: KR20170068821A
Application number: KR1020150175763A
Authority: KR
Inventors: 최정훈; 박순철; 하동현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-06-20

Abstract

홀 가공 장치가 개시된다. 개시된 홀 가공 장치는 금속 판재에 홀을 가공하기 위한 것으로서, ⅰ)금속 판재의 홀 가공 부위를 설정된 압입력으로 압입하며 홀 가공 부위에 압축 잔류응력을 생성하는 압입 툴과, ⅱ)압입 툴과 상대 이동 가능하게 연결되고, 압입 툴에 압입력을 인가하며, 금속 판재의 홀 가공 부위에 홀을 커팅하는 홀 커터를 포함할 수 있다.A hole processing apparatus is disclosed. The disclosed hole processing apparatus is for machining a hole in a metal plate, comprising: i) a press-in tool for press-fitting a hole machining portion of a metal plate into a set pressure input and generating a compressive residual stress at a hole machining portion, and ii) And may include a hole cutter which is movably connected, applies a pressing input to the press-in tool, and cuts the hole at the hole-machining portion of the metal plate.

Description

[0001] HOLE CUTTING DEVICE [0002]

본 발명의 실시예는 홀 가공 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리벳 또는 볼트를 이용하여 금속 판재를 기계적으로 접합하기 위해 금속 판재에 접합용 홀을 가공하는 홀 가공 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hole forming apparatus, and more particularly, to a hole forming apparatus for machining a joining hole in a metal plate to mechanically join a metal plate using a rivet or a bolt.

자동차 산업에서는 환경 문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등과 같은 비철 소재를 통하여 차체의 경량화를 도모하는 사례가 널리 적용되고 있는 추세이다.In the automobile industry, in order to improve the fuel efficiency due to environmental problems, there is a tendency that the weight of the vehicle body is reduced through non-ferrous materials such as aluminum alloy and magnesium alloy.

상기한 바와 같은 비철 소재를 가공하고 제품을 성형하는 기술은 활발히 진행되고 있다. 하지만, 비철 소재와 스틸 소재의 이종 소재를 접합하는 방법에 대해서는 두 소재의 물성적 특성에 의해 레이저, 아크 및 스폿 용접 등과 같은 용접 방식의 적용이 불가능하기 때문에, 기계적인 접합이나 본딩 방식에 국한되어 있는 실정이다.BACKGROUND ART [0002] Techniques for processing non-ferrous materials and molding products as described above are actively under way. However, the method of joining different materials of nonferrous material and steel material is limited to the mechanical joining or bonding method because it is impossible to apply the welding method such as laser, arc and spot welding depending on the physical properties of the two materials. In fact.

비철 소재와 스틸 소재의 이종 재질을 접합하는 대표적인 방법으로는 비철 소재와 스틸 소재에 리벳 접합용 구멍을 가공하고 그 구멍에 리벳을 삽입한 후 소성 변형시킴으로써 비철 소재와 스틸 소재를 기계적으로 체결하는 리벳 접합 방식을 사용하고 있다. 이러한 리벳 접합 방식은 이종 소재간의 용이한 결합, 그 결합 부위의 열전 손상 무결, 더 나아가서는 친환경적인 결합 방법으로서 각광받고 있다.A typical method of joining different materials of non-ferrous materials to steel materials is to process rivets for non-ferrous materials and steel materials, insert rivets in the holes, and plasticize the non-ferrous materials and steel materials Bonding method is used. Such a rivet bonding method is attracting attention as an easy bonding between dissimilar materials, a thermal damage of the bonding part, and a more environmentally friendly bonding method.

그 외에 비철 소재와 스틸 소재의 이종 재질을 접합하는 다른 방법으로는 비철 소재와 스틸 소재에 홀을 가공하고, 그 홀에 볼트를 삽입하며, 볼트에 너트를 체결함으로써 이종 재질의 비철 소재와 스틸 소재를 기계적으로 체결하는 볼트 접합 방식을 사용하고 있다.Other methods of bonding non-ferrous materials to steel materials include machining holes in non-ferrous and steel materials, inserting bolts in the holes, and fastening the nuts to the bolts to form a non-ferrous material and steel material A bolt joint method is used in which the bolts are mechanically fastened.

한편, 이와 같은 기계적인 접합 방식을 적용하기 위해서는 접합 대상 판재에 접합용 홀을 가공해야 하는데, 일반적인 홀 가공 장치로서 접합 대상 판재에 홀을 가공하게 되면, 그 가공 홀의 주변에 인장 응력이 생성되므로, 홀에 체결된 체결부재(리벳 또는 볼트)에 외력이 가해져 체결부재 주위에 피로 파손이 발생하는 등 접합 부위의 내구 수명이 저하될 수 있다.On the other hand, in order to apply such a mechanical joining method, a joining hole must be formed in a plate to be joined. When a hole is formed in a plate to be joined as a general hole forming apparatus, tensile stress is generated around the hole, An external force is applied to the fastening member (rivet or bolt) fastened to the hole, fatigue breakage occurs around the fastening member, and the service life of the joint portion may be reduced.

이를 개선하기 위해 종래 기술에서는 홀 확장(Cold-Expanded) 기법을 적용하여 접합 대상 판재에 홀을 가공하고 있다. 이와 같은 홀 확장 기법을 적용하여 접합 대상 판재에 홀을 가공하는 방식으로는 일 예로서, 도 1의 (a)에서와 같이 홀 커터(1)를 통해 접합 대상 판재(P)에 1차 가공 홀(H1)을 가공하고, (b)에서와 같이 1차 가공 홀(H1) 보다 큰 직경의 홀 확장 툴(3)을 1차 가공 홀(H1)에 강제 삽입하며, (c)에서와 같이 1차 가공 홀(H1) 보다 큰 직경의 2차 가공 홀(H2)로 확장하는 방법을 사용하고 있다.In order to solve this problem, a hole is formed in a plate to be bonded by applying a cold-expanding technique in the prior art. As a method of forming holes in the plate to be joined by applying the hole expanding technique as described above, there is a method in which, for example, as shown in FIG. 1 (a), a first machining hole The hole expanding tool 3 having a diameter larger than that of the primary machining hole H1 is forcibly inserted into the primary machining hole H1 as shown in FIG. The secondary machining hole H2 having a diameter larger than that of the car machining hole H1 is used.

따라서, 상기와 같은 홀 확장 기법을 적용하는 경우, 1차 가공 홀(H1)에 홀 확장 툴(3)을 관통시키게 되면, 1차 가공 홀(H1)의 주변이 홀 확장 툴(3)에 의해 확장되는 소성 변형이 일어나면서 그 확장된 2차 가공 홀(H2) 주변에 압축 잔류 응력을 생성하게 된다.Therefore, when the hole expanding technique as described above is applied, when the hole expanding tool 3 is passed through the primary machining hole H1, the periphery of the primary machining hole H1 is moved by the hole expanding tool 3 The expanded plastic deformation occurs, and the compression residual stress is generated around the expanded secondary machining hole (H2).

이에 따라, 도 1의 (d)에서와 같이 상기 홀 확장 기법에 의해 가공된 2차 가공 홀(H2)에 체결부재(5)를 체결한 경우, 2차 가공 홀(H2)의 주변에 압축 잔류응력이 생성되어 있기 때문에, 체결부재(5)에 외력으로서의 인장응력이 인가되더라도 압축 잔류응력과 인장응력이 상쇄되면서 접합 부위의 내구 수명을 향상시킬 수 있다.1 (d), when the fastening member 5 is fastened to the secondary processing hole H2 processed by the hole expanding technique, Therefore, even if a tensile stress is applied to the fastening member 5 as an external force, the compression residual stress and the tensile stress are canceled, and the service life of the joint portion can be improved.

그런데, 이와 같은 종래 기술의 홀 확장 기법은 접합 대상 판재에 1차 가공 홀을 가공한 후, 1차 가공 홀을 확장하는 소성 가공 공법을 추가적으로 적용함에 따라, 홀을 가공하기 위한 공정 추가로 인해 생산성 및 작업성이 저하될 수 있다.However, according to the hole expansion technique of the related art as described above, since the plastic processing method for expanding the primary processing holes is further applied after processing the primary processing holes in the plate to be joined, And workability may be deteriorated.

또한, 종래 기술의 홀 확장 기법은 두께가 두꺼운 접합 대상 판재 또는 초고강도 열연강판과 같은 고강도 재료의 접합 대상 판재에 홀을 가공하는 경우, 홀 확장 가공 시 매우 큰 힘의 하중이 요구됨에 따라, 홀 확장 가공이 난해하고, 홀 가공 설비의 하중 용량이 증가하게 되어 제작 원가를 상승시킬 수 있다.In addition, when a hole is to be formed on a plate to be joined of a high-strength material such as a plate to be bonded or an ultra-high-strength hot-rolled steel sheet having a large thickness in the prior art, Expansion processing is difficult, and the load capacity of the hole processing equipment is increased, so that the production cost can be increased.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시예들은 홀 주변의 압축 잔류응력 생성과 홀 가공을 동시에 실시하며, 홀을 확장하는 소성 가공 공정을 삭제할 수 있도록 한 홀 가공 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a hole machining apparatus capable of eliminating the plastic forming process for expanding holes and simultaneously performing compression residual stress generation and hole machining around the holes.

본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치는, 금속 판재에 홀을 가공하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 금속 판재의 홀 가공 부위를 설정된 압입력으로 압입하며 상기 홀 가공 부위에 압축 잔류응력을 생성하는 압입 툴과, ⅱ)상기 압입 툴과 상대 이동 가능하게 연결되고, 상기 압입 툴에 압입력을 인가하며, 상기 금속 판재의 홀 가공 부위에 홀을 커팅하는 홀 커터를 포함할 수 있다.The hole machining apparatus according to the embodiment of the present invention is for machining a hole in a metal plate, the hole machining apparatus comprising: i) a press-in portion for press-fitting a hole machining portion of the metal plate with a set pressure input, And ii) a hole cutter connected to the press-fitting tool so as to be movable relative to the press-in tool, for applying a pressing force to the press-in tool, and cutting the hole at the hole-machining site of the metal plate.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 홀 커터는 작동 실린더에 의해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.Further, in the hole machining apparatus according to the embodiment of the present invention, the hole cutter may be installed to be capable of reciprocating up and down by an operating cylinder.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 압입 툴은 상기 홀 커터가 관통하는 중공을 지닌 원통 형상으로 구비되되, 상기 홀 가공 부위를 압입하는 압입단을 하단에 형성할 수 있다.Further, in the hole forming apparatus according to the embodiment of the present invention, the press-fitting tool is provided in a cylindrical shape having a hollow through which the hole cutter passes, and a press-in end for press-fitting the hole- have.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 홀 커터는 상기 압입 툴의 상단과 스프링을 통해 연결될 수 있다.Further, in the hole processing apparatus according to the embodiment of the present invention, the hole cutter may be connected to the upper end of the press-fitting tool through a spring.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 홀 커터는 상기 스프링과 연결되는 헤드부와, 상기 헤드부에 일체로 형성되며 상기 홀 가공 부위를 커팅하는 커팅부를 포함할 수 있다.Further, in the hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the hole cutter may include a head portion connected to the spring, and a cutting portion formed integrally with the head portion and cutting the hole processing portion .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 스프링은 상기 홀 커터의 헤드부와 상기 압입 툴의 상단 사이에 배치되며, 일단이 상기 홀 커터의 헤드부에 연결되고, 타단이 상기 압입 툴의 상단에 연결될 수 있다.Further, in the hole processing apparatus according to the embodiment of the present invention, the spring is disposed between the head portion of the hole cutter and the upper end of the press-in tool, one end is connected to the head portion of the hole cutter, And may be connected to the upper end of the press-fitting tool.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 압입 툴은 상기 홀 가공 부위에 먼저 접촉되며, 상기 홀 커터의 하강 시, 그 홀 커터에 의해 압축되는 상기 스프링의 탄성력으로서 상기 홀 가공 부위에 압입력을 제공할 수 있다.Further, in the hole forming apparatus according to an embodiment of the present invention, the press-fitting tool is first brought into contact with the hole machining portion, and when the hole cutter is lowered, as the elastic force of the spring compressed by the hole cutter, It is possible to provide a pressing input to the machining area.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 압입 툴은 상기 스프링의 강성 변경으로 상기 홀 가공 부위에 제공되는 압입력을 조절할 수 있다.Further, in the hole processing apparatus according to the embodiment of the present invention, the press-in tool can control the press-in input provided at the hole machining area by changing the stiffness of the spring.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치에 있어서, 상기 홀 커터는 상기 압입 툴에 의해 상기 홀 가공 부위에 압입력을 제공한 후, 상기 홀 가공 부위를 커팅하며 가공 홀을 형성할 수 있다.Further, in the hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the hole cutter may be provided with a pressing tool that presses the hole machining portion and then cuts the hole machining portion to form a machining hole have.

본 발명의 실시예는 압입 툴을 통해 금속 판재의 홀 가공 부위에 압축 잔류응력을 생성함과 동시에 홀 커터를 통해 홀 가공 부위에 가공 홀을 가공함에 따라, 종래 기술에서와 같이 가공된 홀을 확장하는 별도의 소성 가공 공정을 삭제할 수 있다.The embodiment of the present invention is characterized in that a compressive residual stress is generated in a hole machining portion of a metal plate material through a press-in tool and a machining hole is machined in a hole machining portion through a hole cutter, A separate plastic forming process may be omitted.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 홀 확장을 위한 소성 가공 공정을 삭제할 수 있으므로, 생산성 및 작업성을 향상시킬 수 있고, 두께가 두꺼운 금속 판재 또는 초고강도 열연강판과 같은 고강도 재료의 금속 판재에 홀을 가공하는 경우에 홀 가공 하중을 감소시킬 수 있기 때문에 제작 원가를 절감할 수 있고, 전체 장치의 작동 안정성을 도모할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the plastic forming process for hole expansion can be eliminated, so that the productivity and workability can be improved, and a hole can be formed in a metal plate material of high strength material such as a thick metal plate material or ultra high strength hot- Since the hole processing load can be reduced in the case of machining, the manufacturing cost can be reduced and the operation stability of the entire apparatus can be achieved.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 홀 확장 기법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치를 도시한 결합 단면 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치의 작동 및 홀 가공 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치에 의해 가공된 가공 홀에 체결부재를 체결한 상태를 도시한 도면이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a process diagram for explaining a hole extending technique according to the related art.
2 is an exploded perspective view showing a hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are views for explaining the operation and the hole forming process of the hole processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
5 is a view showing a state in which a fastening member is fastened to a machining hole machined by a hole machining apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...부", ""...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.Also, the terms " part, "" means," and the like, which are described in the specification, refer to a unit of a comprehensive configuration that performs at least one function or operation.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치를 도시한 결합 단면 구성도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a coupling cross-sectional configuration view illustrating a hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)는 프레임과 같은 차체(샤시) 부품을 리벳 또는 볼트 등과 같은 체결부재(5: 이하 도 5 참조)를 이용하여 차체에 기계적으로 접합하는 차체 조립 공정에 적용될 수 있다.2 and 3, the hole machining apparatus 100 according to the embodiment of the present invention includes a body (chassis) part such as a frame by using a fastening member 5 such as a rivet or a bolt The present invention can be applied to a body assembly process of mechanically joining to a vehicle body.

예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)는 비철 소재와 스틸 소재의 이종 소재를 리벳과 같은 체결부재(5)를 통해 기계적으로 체결하는 리벳 접합 방식에 적용될 수 있다.For example, the hole forming apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can be applied to a rivet joining method in which a non-ferrous material and a steel material are mechanically fastened through a fastening member 5 such as a rivet.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)는 비철 소재와 스틸 소재의 이종 소재를 볼트와 같은 체결부재(5)를 통해 기계적으로 체결하는 볼트 접합 방식에 적용될 수 있다.The hole machining apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can be applied to a bolting method in which a non-ferrous material and a steel material are mechanically fastened through a fastening member 5 such as a bolt.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)는 리벳 또는 볼트 등의 체결부재(5)를 이용하여 비철 소재 및 스틸 소재와 같은 금속 판재(P)를 기계적으로 접합할 수 있도록 그 금속 판재(P)에 접합용 홀을 가공하기 위한 것이다.The hole machining apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can be manufactured by using a fastening member 5 such as a rivet or a bolt so as to mechanically join a metal plate P such as a non- And to process the joining holes in the plate material P. [

상기에서는 기계적인 접합 대상체로서 차체 부품의 금속 판재(P)를 예로 들었으나, 본 발명이 차체 부품으로서의 금속 판재(P)에 홀을 가공하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 구조물에 적용되는 금속 판재의 부품에 홀을 가공하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.Although the metal plate material P of the body part is taken as an example of the mechanical joining object in the above description, it should not be understood that the present invention is limited to machining the hole in the metal plate material P as the body part, The technical idea of the present invention can be applied if the hole is machined on the part of the metal plate material applied to the structure of the present invention.

여기서, 상기 금속 판재(P)는 비철 소재로서 차체의 경량화를 도모하기 위한 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금을 포함할 수 있고, 스틸 소재는 강판 소재를 포함할 수 있다.Here, the metal plate P may be a non-iron material, and may include an aluminum alloy or a magnesium alloy to reduce the weight of the vehicle body, and the steel material may include a steel sheet material.

본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)는 홀 주변의 압축 잔류응력 생성과 홀 가공을 동시에 실시하며, 종래 기술에서와 같이 홀을 확장하는 소성 가공 공정을 삭제할 수 있는 구조로 이루어진다.The hole machining apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is configured so as to simultaneously perform the compression residual stress generation around the hole and the hole machining and to eliminate the plastic forming process for expanding the hole as in the prior art.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 홀 가공 장치(100)는 기본적으로, 압입 툴(10) 및 홀 커터(50)를 포함하고 있으며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.To this end, the hole processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention basically includes a press-in tool 10 and a hole cutter 50. The hole-cutting tool 10 will be described as follows.

본 발명의 실시예에서, 상기 압입 툴(10)은 금속 판재(P)의 표면을 설정된 압입력으로 압입하며 그 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 압축 잔류응력을 생성하기 위한 것이다.In the embodiment of the present invention, the indentation tool 10 is for pressing the surface of the metal sheet P into a predetermined pressure input, and generating a compressive residual stress at the hole-processed portion of the metal sheet P.

상기 압입 툴(10)은 뒤에서 더욱 설명될 홀 커터(50)가 관통하는 중공(11)을 지닌 원통 형상으로 구비된다. 즉, 상기 압입 툴(10)은 상단 및 하단이 개방된 중공(11)을 형성하고 있다. 그리고 상기 압입 툴(10)은 금속 판재(P)의 홀 가공 부위를 압입하기 위한 압입단(13)을 하단에 형성하고 있다.The press-fitting tool 10 is provided in a cylindrical shape having a hollow 11 through which the hole cutter 50, which will be described later, penetrates. That is, the press-fitting tool 10 forms a hollow 11 having open upper and lower ends. The press-fitting tool 10 has a press-in end 13 formed at the lower end thereof for press-fitting the hole-machined portion of the metal plate P.

본 발명의 실시예에서, 상기 홀 커터(50)는 압입 툴(10)에 설정된 압입력을 인가하고, 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 홀을 컷팅 가공하기 위한 것이다. 상기 홀 커터(50)는 압입 툴(10)과 상대 이동 가능하게 연결되며, 작동 실린더(51)에 의해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.In the embodiment of the present invention, the hole cutter 50 is for applying the pressure input to the press-fitting tool 10, and cutting the hole at the hole-machining portion of the metal plate P. The hole cutter 50 is connected to the press-fitting tool 10 so as to be movable relative to the press-in tool 10, and is installed so as to reciprocate vertically by the operation cylinder 51.

구체적으로, 상기 홀 커터(50)는 헤드부(53)와, 그 헤드부(53)에 일체로 형성되며 금속 판재(P)의 홀 가공 부위를 커팅하는 커팅부(55)를 포함한다. 상기 헤드부(53)는 작동 실린더(51)의 작동압을 제공받는 부분이고, 커팅부(55)는 헤드부(53)의 하면에 일체로 연결되며, 압입 툴(10)의 중공(11)에 끼워지며 그 중공(11)을 따라 상하 방향으로 안내된다.Specifically, the hole cutter 50 includes a head portion 53 and a cutting portion 55 formed integrally with the head portion 53 and cutting a hole machining portion of the metal plate P. The head portion 53 is integrally connected to the lower surface of the head portion 53 and the hollow portion 11 of the press-fitting tool 10 is integrally connected to the head portion 53, And is guided along the hollow 11 in the vertical direction.

이와 같은 홀 커터(50)는 압입 툴(10)에 설정된 압입력을 인가하기 위해 그 압입 툴(10)의 상단과 스프링(61)을 통해 연결된다. 여기서 상기 스프링(61)은 홀 커터(50)의 헤드부(53)에 작용하는 작동 실린더(51)의 작동압(하중)에 의해 압축되며, 이 때의 탄성력을 압입 툴(10)에 제공할 수 있다.The hole cutter 50 is connected to the upper end of the press-fitting tool 10 through the spring 61 to apply the press-in force set to the press-in tool 10. Here, the spring 61 is compressed by the operating pressure (load) of the operating cylinder 51 acting on the head portion 53 of the hole cutter 50, and provides the pressing force to the pressing tool 10 .

이러한 스프링(61)은 홀 커터(50)의 헤드부(53)와 압입 툴(10)의 상단 사이에 배치되며, 일단은 홀 커터(50)의 헤드부(53)에 연결되고, 타단은 압입 툴(10)의 상단에 연결된다.The spring 61 is disposed between the head portion 53 of the hole cutter 50 and the upper end of the press fitting tool 10 and has one end connected to the head portion 53 of the hole cutter 50, Is connected to the top of the tool (10).

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)는 프레임과 같은 지지대에 고정되게 구성될 수 있으며, 휴대 및 이동이 용이한 포터블 타입으로 구성될 수도 있다.The hole processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention configured as described above may be configured to be fixed to a support such as a frame, or may be configured as a portable type that is easy to carry and move.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)의 작동 및 홀 가공 과정을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the hole forming apparatus 100 and the hole forming process according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치의 작동 및 홀 가공 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 4A and 4B are views for explaining the operation and the hole forming process of the hole processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

우선, 본 발명의 실시예에서는 도 3에서와 같이, 홀을 가공하고자 하는 금속 판재(P)를 셋팅한 상태에서, 압입 툴(10)의 압입단(13)을 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 위치시킨다. 이 때, 상기 압입 툴(10)의 압입단(13)은 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 먼저 접촉되고, 홀 커터(50)의 커팅부(55)는 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에서 상측으로 이격된 상태에 있다.3, the press-in end 13 of the press-in tool 10 is subjected to hole machining of the metal plate P in a state in which the metal plate P to be machined is set in the embodiment of the present invention, . At this time, the press-in end 13 of the press-in tool 10 is first brought into contact with the hole machining portion of the metal plate P, and the cutting portion 55 of the hole cutter 50 is subjected to hole machining And is spaced upward from the site.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 도 4a에서와 같이 작동 실린더(51)의 작동압을 홀 커터(50)의 헤드부(53)에 인가하며 그 홀 커터(50)를 하측 방향으로 이동시킨다.4A, the operating pressure of the operating cylinder 51 is applied to the head portion 53 of the hole cutter 50 and the hole cutter 50 is moved downward .

그러면, 상기 홀 커터(50)의 커팅부(55)는 작동 실린더(51)의 작동압에 의해 압입 툴(10)의 중공(11)을 따라 하측 방향으로 안내되며, 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 접촉된다.The cutting portion 55 of the hole cutter 50 is guided downward along the hollow 11 of the press-fitting tool 10 by the operating pressure of the operating cylinder 51, And is in contact with the machining area.

여기서, 스프링(61)은 홀 커터(50)의 헤드부(53)와 압입 툴(10)의 상단 사이에서 헤드부(53)에 의해 압축되며, 이 때의 탄성력을 압입 툴(10)에 제공한다. 이에 상기 압입 툴(10)은 홀 커터(50)의 하강 시, 헤드부(53)에 의해 압축되는 스프링(61)의 탄성력으로서 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 압입력을 제공한다.Here, the spring 61 is compressed by the head portion 53 between the head portion 53 of the hole cutter 50 and the upper end of the press-in tool 10, and the elastic force at this time is provided to the press- do. The pressing tool 10 provides a pressing force to the hole machining portion of the metal plate P as the elastic force of the spring 61 compressed by the head portion 53 when the hole cutter 50 is lowered.

그리고 도 4b에서와 같이 작동 실린더(51)를 통해 계속하여 홀 커터(50)를 하강시키게 되면, 본 발명의 실시예에서는 스프링(61)의 탄성력으로서 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 충분한 압입력을 제공한 상태에서, 홀 커터(50)의 커팅부(55)를 통해 금속 판재(P)의 홀 가공 부위를 커팅하며 가공 홀(H)을 형성한다.4B, when the hole cutter 50 is lowered continuously through the operating cylinder 51, in the embodiment of the present invention, as the elastic force of the spring 61, a sufficient pressure is applied to the hole machining portion of the metal plate P The machining hole H is formed by cutting the hole machining portion of the metal plate P through the cutting portion 55 of the hole cutter 50 with the input being provided.

이 과정에서는 상기 압입 툴(10)을 통해 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 압입력을 제공하며 그 홀 가공 부위에 압축 잔류응력을 생성한 후, 커팅부(55)를 통해 홀 가공 부위를 커팅하며 가공 홀(H)을 형성할 수 있다.In this process, a pressing input is provided to the hole machining portion of the metal plate P through the press-in tool 10, and a compressive residual stress is generated in the hole machining portion, So that a machining hole H can be formed.

상기와 같이 금속 판재(P)에 가공 홀(H)을 가공한 상태에서, 작동 실린더(51)에 의한 작동압을 해제하게 되면, 홀 커터(50)는 스프링(61)의 탄성 복원력에 의해 원래의 위치로 되돌아가게 된다. When the operating pressure by the operating cylinder 51 is released in the state that the machining hole H is machined on the metal plate P as described above, the hole cutter 50 is rotated in the original direction by the elastic restoring force of the spring 61, Quot ;.

상술한 바와 같은 과정을 통해 금속 판재(P)에 가공 홀(H)을 가공한 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 도 5에서와 같이 가공 홀(H)에 리벳 또는 볼트와 같은 체결부재(5)를 체결한다.In the embodiment of the present invention, in the state where the machining hole H is machined to the metal plate P through the above-described process, the fastening member 5 (e.g., rivet or bolt) ).

이로써, 본 발명의 실시예에서는 압입 툴(10)에 의하여 가공 홀(H)의 주변에 압축 잔류응력(도면에서의 실선 화살표)이 생성되어 있기 때문에, 체결부재(5)에 인장응력(도면에서의 점선 화살표)의 외력이 인가되더라도 그 압축 잔류응력과 인장응력이 상쇄되면서 체결부재(5) 접합 부위의 내구 수명을 향상시킬 수 있다.Thus, in the embodiment of the present invention, since the compression residual stress (solid line arrow in the drawing) is generated around the machining hole H by the press-fitting tool 10, the tensile stress The compressive residual stress and the tensile stress thereof are canceled, and the service life of the joint portion of the fastening member 5 can be improved.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공 장치(100)에 의하면, 압입 툴(10)을 통해 금속 판재(P)의 홀 가공 부위에 압축 잔류응력을 생성함과 동시에 홀 커터(50)를 통해 홀 가공 부위에 가공 홀(H)을 가공할 수 있다.According to the hole machining apparatus 100 according to the embodiment of the present invention as described so far, the compression residual stress is generated in the hole machining portion of the metal plate P through the press-in tool 10, and the hole cutter 50 The machining hole H can be machined at the hole machining portion.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 홀 주변에 대한 압축 잔류응력 생성과 홀 가공이 동시에 이루어지므로, 종래 기술에서와 같이 가공된 홀을 확장하는 별도의 소성 가공 공정을 삭제할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the compression residual stress generation around the hole and the hole machining are performed at the same time, a separate plastic working process for expanding the hole as in the prior art can be eliminated.

이로 인해 본 발명의 실시예에서는 홀 확장을 위한 소성 가공 공정을 삭제할 수 있으므로, 생산성 및 작업성을 향상시킬 수 있으며, 제작 원가를 절감할 수 있다.As a result, in the embodiment of the present invention, the plastic working process for the hole expansion can be eliminated, so that the productivity and workability can be improved and the production cost can be reduced.

또한, 본 발명의 실시예에서는 홀 확장을 위한 소성 가공 공정을 삭제할 수 있으므로, 두께가 두꺼운 금속 판재(P) 또는 초고강도 열연강판과 같은 고강도 재료의 금속 판재(P)에 홀을 가공하는 경우에 홀 가공 하중을 감소시킬 수 있기 때문에 전체 장치의 작동 안정성을 도모할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, since the plastic forming process for hole expansion can be eliminated, when holes are machined into a metal plate material P of high strength material such as a thick metal plate P or an ultra high strength hot- The hole machining load can be reduced, so that the operation stability of the entire apparatus can be achieved.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

1, 50... 홀 커터
3... 홀 확장 툴
5... 체결부재
10... 압입 툴
11... 중공
13... 압입단
51... 작동 실린더
53... 헤드부
55... 커팅부
61... 스프링
H, H1, H2... 가공 홀
P... 접합 대상 판재, 금속 판재1, 50 ... hole cutter
3 ... hole extension tool
5: fastening member
10 ... indentation tool
11 ... hollow
13 ... indentation stage
51 ... working cylinder
53 ... head portion
55 ... cutting portion
61 ... spring
H, H1, H2 ... machining hole
P ... Plate to be bonded, metal plate

Claims

A hole processing apparatus for processing a hole in a metal plate,
A press-in tool for press-inserting a hole-machining portion of the metal plate into a set pressure input and generating a compressive residual stress at the hole-machining portion; And
A hole cutter connected to the press-fitting tool so as to be movable relative to the press-in tool, for applying a press-in force to the press-in tool, and cutting the hole at the hole-machining site of the metal plate;
Wherein the hole forming apparatus comprises:

The method according to claim 1,
Wherein the hole cutter is installed so as to be vertically reciprocable by an operating cylinder.

3. The method of claim 2,
The press-
Wherein a hole having a hollow through which the hole cutter penetrates is formed in a cylindrical shape, and a press-in end for press-fitting the hole-processed portion is formed at a lower end.

The method of claim 3,
Wherein the hole cutter comprises:
And is connected to the upper end of the press-fitting tool through a spring.

5. The method of claim 4,
Wherein the hole cutter comprises:
A head connected to the spring,
A cutting part integrally formed on the head part and cutting the hole machining part,
Wherein the hole forming apparatus comprises:

6. The method of claim 5,
The spring
A hole cutter disposed between the head portion of the hole cutter and an upper end of the press-fit tool, and having one end connected to the head portion of the hole cutter and the other end connected to the upper end of the press-

5. The method of claim 4,
The press-
First contacting the hole machining portion,
And when the hole cutter is lowered, provides a pressing force to the hole machining portion as an elastic force of the spring compressed by the hole cutter.

8. The method of claim 7,
The press-
And adjusting the pressure input provided on the hole machining area by changing the stiffness of the spring.

8. The method of claim 7,
Wherein the hole cutter comprises:
Wherein the machining hole is formed by cutting the hole machining portion after providing a pressing input to the hole machining portion by the press-fitting tool.