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전조란 금속의 소성변형을 이용하여 2개 또는 여러 개의 다이스 사이에 소재를 굴려서 점진적으로 나사산을 성형시키는 방법이다. 이 방법은 정밀도가 우수하고 균일한 나사산 생산이 가능하기 때문에 현재 대부분의 나사성형에 이용되고 있다. 최근 각종 전자, 통신 부품의 소형화 및 집적화에 따라 미세 정밀 전조부품이 여러 부분에서 필요로 하고 있다. 미세 부품인 경우 치수의 정도 유지가 어렵고 나사산 성형에도 어려움이 있다.
현재 국내에서의 전조 ...

전조란 금속의 소성변형을 이용하여 2개 또는 여러 개의 다이스 사이에 소재를 굴려서 점진적으로 나사산을 성형시키는 방법이다. 이 방법은 정밀도가 우수하고 균일한 나사산 생산이 가능하기 때문에 현재 대부분의 나사성형에 이용되고 있다. 최근 각종 전자, 통신 부품의 소형화 및 집적화에 따라 미세 정밀 전조부품이 여러 부분에서 필요로 하고 있다. 미세 부품인 경우 치수의 정도 유지가 어렵고 나사산 성형에도 어려움이 있다.
현재 국내에서의 전조 제품개발에 관한 생산공정은 숙련된 기술자의 경험이나 시행착오에 의존하고 있기 때문에 전조제품 생산시 단가상승, 생산성 저하, 품질향상의 한계 등의 어려움이 있다. 따라서 소성가공 이론과 유한요소해석을 통한 제품의 결함예측 및 신속한 대책방안의 연구가 필요한 실정이다.
고정밀 전조제품 생산을 위해서는 초기소재경 선정이 중요하다. 초기소재경은 제품의 형상에 따라 약간의 차이가 있다. 전조시 초기소재경 치수공차가 최종 제품의 치수공차에 직접적인 영향을 주는 것이 전조가공의 특이성이고 절삭가공과 다른 점이다.
본 연구에서는 전조공정에 관한 전반적인 이해와 전조시 영향을 줄 수 있는 공정변수를 예측하고 공정변수에 대한 특성을 2D FE-simulation 평가하였다. 그리고, 평가된 공정변수를 사용하여 roll dies와 rack dies의 설계방법을 제시하였다.
Lead screw 같이 형상이 복잡한 경우에는 전조 된 나사의 치형 끝단부가 편평하다고 가정한 A. Yamamoto, A. Yoshimoto의 초기소재경 계산식은 적용하기가 어렵다. 따라서, 기존의 계산식을 이용하여 lead screw 치형형상을 고려하여 수정된 초기소재경 계산식을 제시하였다. 이 결과를 검증하기 위해 FE-simulation과 전조실험을 수행하였으며, 그 결과 해석결과와 실험결과의 치수가 잘 일치하므로 본 연구에서 제시한 수정된 초기소재경 계산방법이 유효함을 알 수 있었다. 마지막으로 초기소재형상 변화를 줌으로써 worm shaft의 직진도 개선에 관한 FE-simulation과 실험을 수행하였다. FE-simulation과 실험결과 초기소재형상에 chamfer를 주는 것이 진직도 개선에 좋은 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 현재 생산되는 공정변수에 대한 성형해석 및 실험으로 다양한 공정변수들에 대한 영향을 분석하기 위한 기반을 마련하였으며, 고 품질 전조제품 개발을 위한 시행착오를 줄이며 생산기간을 단축 할 수 있었다.
향후 고정밀 전조제품 생산을 위해서는 roll dies 보다 rack dies로 생산비중이 증가되므로 rack dies에 대한 체계적인 설계기술 연구가 필요하다.

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