KR-102961510-B1 - Method for machining a ball nut for an electric power steering device

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Abstract

본 발명은 볼너트 가공방법에 있어서, 소정의 길이로 절단된 원통형상의 원소재의 외경을 척에 의해 고정시켜 수평방향으로 위치한 상태에서 회전시키면서 피가공물의 제1외경가공부(10)와 내경을 가공하는 단계와, 제1외경가공부(10)가 가공된 피가공물의 타측 내경을 척에 의해 고정시켜 수평방향으로 위치한 상태에서 회전시키면서 피가공물의 제2외경가공부(20)와 내경을 가공하는 단계와, 제1외경가공부(10)가 가공된 위치의 피가공물 외경을 양측방향에서 압착하여 고정시켜 수직방향으로 위치한 상태에서 상부 단면에 키홈(30)을 가공하는 단계와, 키홈(30)이 가공된 단면에 다수의 탭홀(40)을 가공하는 단계와, 피가공물의 외면 상하 어긋난 위치에 볼순환홀(50)을 가공하는 단계와, 볼순환홀(50)이 연결되도록 피가공물의 측면에 볼이 순환될 수 있는 사선 슬릿홈(60)을 가공하는 단계로 이루어져 조향장치에 설치되는 볼너트를 정밀가공함으로써 반원 형상의 볼순환홀과 사선 슬릿홈의 진원도 확보 및 진위치가 안정적으로 형성되도록 가공할 수 있는 효과가 있다.

Inventors

박석규

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20260106

Claims (5)

볼너트 가공방법에 있어서, 소정의 길이로 절단된 원통형상의 원소재의 외경을 척에 의해 고정시켜 수평방향으로 위치한 상태에서 회전시키면서 피가공물의 제1외경가공부(10)와 내경을 가공하는 단계와, 제1외경가공부(10)가 가공된 피가공물의 타측 내경을 척에 의해 고정시켜 수평방향으로 위치한 상태에서 회전시키면서 피가공물의 제2외경가공부(20)와 내경을 가공하는 단계와, 제1외경가공부(10)가 가공된 위치의 피가공물 외경을 양측방향에서 압착하여 고정시켜 수직방향으로 위치한 상태에서 상부 단면에 키홈(30)을 가공하는 단계와, 키홈(30)이 가공된 단면에 다수의 탭홀(40)을 가공하는 단계와, 피가공물의 외면 상하 어긋난 위치에 볼순환홀(50)을 가공하되, 볼순환홀(50)의 가공을 위해 피가공물의 상,하단에 볼순환홀(50)을 가공하기 위한 예비홀의 위치를 앤드밀에 의해 미리 가공하고, 가공된 예비홀을 드릴에 의해 피가공물의 측면을 완전히 관통하도록 홀을 가공하며, 피가공물에 가공된 관통홀을 볼이 순환될 수 있도록 설정된 치수에 맞게 다시 확공 가공하는 단계와, 볼순환홀(50)이 연결되도록 피가공물의 측면에 볼이 순환될 수 있는 사선 슬릿홈(60)을 가공하되, 피가공물의 외면에 상하 어긋난 위치에 가공된 볼순환홀(50)이 연결되도록 볼 앤드밀(BALL ENDMILL)에 의해 사선 슬릿홈(60)을 1차로 황삭가공하는 단계와, 1차 황삭가공된 사선 슬릿홈(60)은 정밀 치수확보를 위해 중삭가공하는 단계와, 중삭가공 후 사선 슬릿홈(60)을 디버링하여 모서리와 함께 사선 슬릿홈(60)과 볼순환홀(50)이 맞나는 위치의 버를 제거하는 단계와, 피가공물의 사선 슬릿홈(60)의 버를 제거한 후 볼순환홀(50)이 형성된 피가공물의 내경을 디버링하여 버를 제거하는 단계와, 피가공물의 외측과 내측의 버를 모두 제거한 후 볼순환홀(50)을 엔드 리머(END REAMER)에 의해 중삭가공하는 단계와, 볼순환홀(50)을 리머에 의해 정삭가공하여 최종 치수 및 볼순환홀(50)의 원형도를 확보하도록 가공하는 단계와, 볼순환홀(50)의 가공이 완료된 후 사선 슬릿홈(60)을 볼 엔드밀에 의해 정삭가공하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 진원도와 진위치 공정능력 확보를 위한 전동식 조향장치의 볼너트 가공방법.
제1항에 있어서, 피가공물의 상부 단면에 키홈(30)을 가공하는 단계에서, 키홈(30)이 형성될 위치를 확인한 후 엔드밀(ENDMILL)에 의해 황삭가공하여 홈을 파게 되는 단계와, 황삭가공된 홈을 디버링공정에 의해 버를 제거하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 진원도와 진위치 공정능력 확보를 위한 전동식 조향장치의 볼너트 가공방법.
제2항에 있어서, 키홈(30)을 가공한 이후, 피가공물의 상단부에 설치된 드릴이 하강작동되어 피가공물의 단면에 볼너트의 체결용 탭홀(40) 형성을 위한 홀을 가공하는 단계와, 다수개의 탭홀(40) 가공을 위해 피가공물을 설정된 각도만큼 회전시키면서 반복적으로 단면에 홀을 가공하는 단계와, 홀을 가공한 후 탭드릴에 의해 탭을 가공하여 탭홀(40)가공하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 진원도와 진위치 공정능력 확보를 위한 전동식 조향장치의 볼너트 가공방법.
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Description

진원도와 진위치 공정능력 확보를 위한 전동식 조향장치의 볼너트 가공방법{Method for machining a ball nut for an electric power steering device} 본 발명은 전동식 조향장치에 설치되는 볼너트의 가공방법에 관한 것이다. 자동차의 동력보조 조향장치는 일반적으로 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 최근에는 모터를 이용한 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화 되어 가고 있다. 일반적인 전동식 조향장치는 조향휠부터 양측 바퀴에까지 이어지는 조향 계통 및 조향 계통에 조향 보조 동력을 공급하는 보조 동력 기구를 포함하여 구성된다. 보조 동력 기구는 운전자가 조향휠에 가하는 조향 토크를 감지하고 감지된 조향 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서, 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit), 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 조향 보조 동력을 발생시키는 모터 및 벨트를 매개로 모터에서 발생한 보조 동력을 랙바에 전달하는 벨트식 전동장치를 포함하여 구성된다 종래 기술에 의한 볼 스크류형 전동식 조향장치는 자동차의 횡 방향으로 연장되어 외주면 일측에 랙 기어를 구비하는 랙바, 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비하는 피니언축, 볼을 매개로 스크류홈과 맞물리는 볼너트, 볼너트와 모터축을 연결하는 벨트식 전동장치 및 모터를 포함하여 구성된다. 상기 볼너트와 상기 랙바의 볼스크류 사이에는 다수개의 볼이 삽입되어, 볼너트와 볼스크류에 각기 형성된 스크류홈을 통해 회전 이동하면서 순환하게 된다. 특히, 볼너트는 가공과정에서 내,외경에 대한 진위치 허용차 및 공차의 발생으로 인한 편차가 발생으로 인해 조향시스템의 이질감 또는 걸림감이 발생되는 문제가 있게 되며, 이를 해결하기 위한 볼너트의 정밀 가공방법 기술이 요구되고 있다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트 가공방법을 설명하는 흐름도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 볼너트가 가공되는 구성을 도시한 도면, 도 3 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트 가공방법에 의해 가공되는 순서를 도시한 도면이다. 이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트 가공방법을 설명하는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 볼너트가 가공되는 구성을 도시한 도면이다. 본 발명의 볼너트 가공방법은 소정의 길이로 절단된 원통형상의 원소재의 외경을 척에 의해 고정시켜 수평방향으로 위치한 상태에서 회전시키면서 피가공물의 제1외경가공부(10)와 내경을 가공하는 단계와, 제1외경가공부(10)가 가공된 피가공물의 타측 내경을 척에 의해 고정시켜 수평방향으로 위치한 상태에서 회전시키면서 피가공물의 제2외경가공부(20)와 내경을 가공하는 단계와, 제1외경가공부(10)가 가공된 위치의 피가공물 외경을 양측방향에서 압착하여 고정시켜 수직방향으로 위치한 상태에서 상부 단면에 키홈(30)을 가공하는 단계와, 키홈(30)이 가공된 단면에 다수의 탭홀(40)을 가공하는 단계와, 피가공물의 외면 상하 어긋난 위치에 볼순환홀(50)을 가공하는 단계와, 볼순환홀(50)이 연결되도록 피가공물의 측면에 볼이 순환될 수 있는 사선 슬릿홈(60)을 가공하는 단계로 이루어진다. 도 3에서와 같이 원통형상으로 소정의 길이로 절단된 피가공물은 제1외경가공부(10)를 가공하기 위해 척에 의해 피가공물이 수평방향으로 놓여진 상태에서 외경을 고정시켜 회전시키면서 도 4에서와 같이 제1외경가공부(10)와 함께 피가공물의 내경을 가공하게 된다. 피가공물의 제1외경가공부(10)와 내경을 가공한 후 척에 의해 피가공물이 수평방향을 놓여진 상태에서 내경을 고정시켜 회전시키면서 도 5에서와 같이 제1외경가공부(10)가 가공된 반대방향인 피가공물의 제2외경가공부(20)와 함께 내경을 가공하게 된다. 피가공물의 제1,제2외경가공부(10)(20)와 내경을 가공한 후에는 피가공물을 수직방향으로 위치하도록 놓은 상태에서 외경을 양측에서 밀착시켜 고정시키게 되며, 피가공물의 단면이 상부로 노출되도록 위치한 상태에서 도 6 내지 도 7에서와 같이 단면에 키홈(30)과 탭홀(40)을 가공하게 된다. 도 8을 참고하여 피가공물의 단면에 가공되는 키홈(30)과 탭홀(40)의 가공방법을 상세히 설명한다. 먼저 키홈(30)이 형성될 위치를 확인한 후 엔드밀(ENDMILL)에 의해 황삭가공하여 홈을 파게 되며, 황삭가공된 홈을 디버링공정에 의해 버를 제거하게 된다. 키홈(30)을 가공한 후 피가공물의 상단부에 설치된 드릴이 하강작동되어 피가공물의 단면에 볼너트의 체결용 탭홀(40) 형성을 위한 홀을 가공하게 되며, 다수개의 탭홀(40) 가공을 위해 피가공물을 설정된 각도만큼 회전시키면서 반복적으로 단면에 홀을 가공하게 된다. 홀을 가공한 후 탭드릴에 의해 탭을 가공하여 탭홀(40)가공을 완료하게 된다. 피가공물의 일측 단면에 키홈(30)과 탭홀(40)을 가공한 후 디버링 가공된 키홈(30)을 정삭가공하게 된다. 다음으로, 피가공물의 외측 및 내측 및 단면을 디버링하면서 제품의 변위를 워크프로브(work prove)에 의해 측정하여 진위치를 확보하게 되며, 측정된 치수는 변위량 보정을 위해 매크로를 사용하여 자체적으로 보정되도록 함으로써 피가공물의 최종 가공치수를 확보하게 된다. 즉, 피가공물의 외경, 탭홀(40) 및 키홈(30)의 위치를 측정하고 실제가공기준과 매크로 입력된 기준 사이의 변위량을 가공공정에 반영되도록 함으로서 사선 슬릿홈(60)의 가공지 진위치의 보정이 이루어지게 되는 것이다. 다시 도 1을 참고하면, 피가공물의 단면에 키홈(30)과 탭홀(40)을 가공한 후에는 도 9에서와 같이 피가공물의 외면에 볼순환홀(50)과 사선 슬릿홈(60)을 가공하게 된다. 도 10 내지 도 11을 참고하여 볼순환홀(50)과 사선 슬릿홈(60)을 가공하는 방법을 상세히 설명한다. 먼저 사선 슬릿홈(60)이 가공되기 위해 피가공물의 상하 어긋난 위치에 볼순환홀(50)을 가공하게 된다. 볼순환홀(50) 가공을 위해 피가공물의 상,하단에 볼순환홀(50)을 가공하기 위한 예비홀의 위치를 앤드밀에 의해 미리 가공하게 되고, 가공된 예비홀을 드릴에 의해 피가공물의 측면을 완전히 관통하도록 홀을 가공하게 되며, 피가공물에 가공된 홀을 볼이 순환될 수 있도록 설정된 치수에 맞게 다시 확공 가공하게 된다. 피가공물의 외면에 상하 어긋난 위치에 가공된 볼순환홀(50)이 연결되도록 볼 앤드밀(BALL ENDMILL)에 의해 사선 슬릿홈(60)을 1차로 황삭가공하게 된다. 1차 황삭가공된 사선 슬릿홈(60)은 정밀 치수확보를 위해 중삭가공하게 되며, 중삭가공 후 사선 슬릿홈(60)을 디버링하여 모서리와 함께 사선 슬릿홈(60)과 볼순환홀(50)이 맞나는 위치의 버를 제거하게 된다. 피가공물의 사선 슬릿홈(60)의 버를 제거한 후 볼순환홀(50)이 형성된 피가공물의 내경을 디버링하여 버를 제거하게 된다. 피가공물의 외측과 내측의 버를 모두 제거한 후 볼순환홀(50)을 엔드 리머(END REAMER)에 의해 중삭가공하게 되며, 리머에 의해 다시 정삭가공하여 최종 치수 및 볼순환홀(50)의 원형도를 확보하도록 한다. 볼순환홀(50)의 가공이 완료된 후에는 사선 슬릿홈(60)을 볼 엔드밀에 의해 정삭가공하여 피가공물의 가공을 완료하게 된다. 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 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.