[논문]플로우 터닝 공정에서의 성형성 연구

최석우; 김승수; 나경환; 차달준

플로우 터닝 공정에서의 성형성 연구
Formability of Flow Turning Process 원문보기

최석우 (한국생산기술연구원 생산공정기술연구팀) , 김승수 (한국생산기술연구원 생산공정기술연구팀) , 나경환 (한국생산기술연구원 생산공정기술연구팀) , 차달준 ((주)경창산업 신세대사업부)

The flow turning process, an incremental forming process, is a cost-effective forming method for axi-symmetric intricate parts to net shape. However, the flow turning process shows a fairly complicated deformation, it is very difficult to obtain satisfactory results. Therefore extensive experimental and analytical research has not been carried out. In this study, an fundamental experiment was conducted to improve productivity with process parameters such as tool path, angle of roller holder($\alpha$), feed rate(v ) and comer radius of forming roller(Rr). These factors were selected as variables in the experiment because they were most likely expected to have an effect on spring back. The clearance was controlled in order to achieve the precision product which is comparable to deep drawing one. And also thickness and diameter distributions of a multistage cup obtained by flow turning process were observed and compared with those of a commercial product produced by conventional deep drawing.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이와 같은 스프링 백 현상은 제품에 적극적인 두께 변화를 유도하는 공정설계를 통하여 충분히 해소될 것으로 판단된다. 그러나 본 연구는 종래의 드로잉 제품을 후속 공정의 변화 없이 플로우 터닝 공정으로 대체하는 것이 주요 목적임으로 제품의 두께분포가 드로잉 제품과 다른 제품을 성형하는 적극적인 두께 변화 공정을 채택할 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 맨드렐 형상을 일부 수정하여 역테이퍼(테이퍼 각 3.
그러므로 본 실험에서는 Fig. 4와 같이 선정된 롤러 이송 경로와 롤러 코너반경을 이용하여, 롤러 이송속도, 롤러 성형각 등의 성형변수를 최적화하고, 양호한 품질의 제품을 생산하기 위한 방안을 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 제품의 허용공차 이내에서 제품의 두께를 변화시키는 방법을 적용하여 보았다. Fig.
본 연구는 종래 딥드로잉 공정으로 생산되어 왔던 자동차용 자동밋션 부품을 플로우 터닝 공정으로 대체하고자 수행된 연구로서, 후속 공정과의 원활한 연계를 위하여 기존의 프레스 드로잉 제품과 같은 규격으로 제품을 생산하기 위한 공정 지식 및 최적 공정 변수를 제시하기 위하여 수행되었다.
1 참고), 본 연구에서는 이와 같은 주요 공정 변수들이 제품 정밀도에 미치는 영향을 살펴보았다. 특히 본 연구는 종래의 드로잉 제품을 대체하고자 수행된 연구임으로, 딥드로잉 제품과 동등한 두께 특성과 형상 특성을 갖는 제품을 성형하기 위한 공정변수에 대한 연구와 성형 방법 연구에 주력하였다.

제안 방법

그러나 본 연구는 종래의 드로잉 제품을 후속 공정의 변화 없이 플로우 터닝 공정으로 대체하는 것이 주요 목적임으로 제품의 두께분포가 드로잉 제품과 다른 제품을 성형하는 적극적인 두께 변화 공정을 채택할 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 맨드렐 형상을 일부 수정하여 역테이퍼(테이퍼 각 3.0°)를 갖는 맨드렐을 사용하여 (Fig. 4참고), 제품이 오버밴딩(Over bending)될 수 있는 실험을 수행하였다.
플로우 터닝 공정의 주요 공정 변수는 롤러 이송 경로(Tool path), 롤러 이송속도(v), 롤러 성형각도(a°), 롤러 코너 반경 (Rr), 클리어런스(c) 등이 있으며(Fig. 1 참고), 본 연구에서는 이와 같은 주요 공정 변수들이 제품 정밀도에 미치는 영향을 살펴보았다. 특히 본 연구는 종래의 드로잉 제품을 대체하고자 수행된 연구임으로, 딥드로잉 제품과 동등한 두께 특성과 형상 특성을 갖는 제품을 성형하기 위한 공정변수에 대한 연구와 성형 방법 연구에 주력하였다.

대상 데이터

본 연구의 대상 제품은 자동차용 자동밋션 부품으로 내경 144.5 #mm, 두께 2.8t(Fig. 2 참고) 규격을 가지고 있으며, 열연압연강판(SPHD)를 블랭킹하여 원소재로 사용하고 있다.

이론/모형

이 중에 이송경로 및 코너 반경 값은 그 동안의 연구결과^[11,12,13]를 통하여 얻은 지식을 활용하여 사용하였다. Fig.

성능/효과

(1) 롤러 이송속도는 상대적으로 빨라질수록 품질이 우수한 결과를 나타내었으며, 본 제품 성형시에는 1.5mm/rev인 경우가 가장 알맞은 것으로 나타났다.
(2) 또한 선정된 가공경로에서 성형롤러 코너반경 12mg일 때 롤러 성형각 5, 7, 10°로 실험한 결과, 롤러 성형각도가 상대적으로 작아질수록 두께분포가 양호하였다. 그러나 성형각이 5° 이하가 되면 제품표면 불량이 발생하였다.
(3) 클리어런스 2.77, 2.80, 2.83mm로 각각 적용하여 성형했을 때, 상대적으로 작277mm일 때 스프링백이 최소화되어 직경(내경)정밀도가 우수하였으며 두께오차도 양호하였다.
(4) 따라서 성형변수를 코너반경 12mm, 성형 이송속도 1.5mm/rev, 성형 각 7°, 클리어런스 2.77mm, 맨드렐에 역 테이퍼(3°)를 주었을 때 제품의 두께분포, 직경(내경)정밀도가 허용공차 내에 근접하여 성형성이 가장 우수하였으며, 프레스드로잉과 같은 제품정밀도를 구현할 수 있는 최적 공정변수를 구할 수 있었다.
80mm 적용한 성형품과 비교해볼 때 측벽부 내경이 줄어서 제품이 요구하는 공차에 적합한 제품을 성형할 수 있었다. Table 1에 나타내었듯이 두께 값은 약간 감소하는 경향이 있으나 두께분포는 오히려 딥드로잉제품 보다 우수하여 졌으며, 직경(내경)분포도 허용오차 범위를 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 코너반경 12mm, 이송속도 1.
1 참고)에서 소재와 롤러의 측벽이 접촉하는 이상 접촉에 의하여 발생하는 현상으로 롤러 성형각은 작을수록 제품두께 분포에 유리하나, 본 실험에서는 롤러의 성형각 7°가 한계인 것으로 판단된다. 따라서 제품 두께 분포의 측면에서 살펴보면 롤러 코너반경 12mm, 롤러 이송속도 1.5mn/rev, 롤러 성형각 7°가 가장 적합한 공정 변수값임을 알 수 있다.
Table 1에 나타내었듯이 두께 값은 약간 감소하는 경향이 있으나 두께분포는 오히려 딥드로잉제품 보다 우수하여 졌으며, 직경(내경)분포도 허용오차 범위를 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 코너반경 12mm, 이송속도 1.5mm/rev, 설치각 7°, 맨드렐에 역테이퍼를 적용하고 클리어런스를 원 소재 두께(2.8t)보다 약간 작은 2.77mm로 성형하는 본 공정으로 프레스드로잉과 같은 제품정밀도를 구현할 수 있었다.
본 연구에서는 프레스 드로잉 성형제품의 측벽부 내경 144.5mm, 두께 2.8t인 제품을 플로터닝 공정을 이용하여 성형한 결과, 성형각(a), 이송속도(V), 클리어런스(c)등의 성형변수들이 제품의 두께분포와 직경(내경)정밀도에 미치는 영향을 파악할 수 있었다.
실험 결과 제품의 두께분포는 Fig. 9에서 살펴볼 수 있듯이 롤러 이송속도가 1.5mm/rev인 경우 다른 공정과 마찬가지로 매우 양호하고, 직경분포도 144.80mm~ 144.98mm에 이르는 등 비교적 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 아직 드로잉 제품의 측벽부 내경공차 144.
클리어런스를 원소재 두께보다 작은 2.77mm로 적용, 실험한 결과 소재가 맨드렐에 완전히 밀착되어 클리어런스 2.80mm 적용한 성형품과 비교해볼 때 측벽부 내경이 줄어서 제품이 요구하는 공차에 적합한 제품을 성형할 수 있었다. Table 1에 나타내었듯이 두께 값은 약간 감소하는 경향이 있으나 두께분포는 오히려 딥드로잉제품 보다 우수하여 졌으며, 직경(내경)분포도 허용오차 범위를 만족하는 것으로 나타났다.

후속연구

(5) 플로터닝 공정에서 원 소재의 두께와 최종 제품의 각 부위별 두께가 일정한 제품을 얻기 위한 성형의 경우, 스프링백을 완전히 없게 하는 것은 대단히 어려운 것을 알 수 있으며, 본 연구결과가 다른 제품 성형시 참고자료로 활용되었으면 한다.
본 연구가 플로우 터닝 공정의 정밀도 향상과 부품 정밀도 향상에 토대가 되어 본 공정이 고정밀 제품 성형에 널리 활용되는 계기가 되기를 기대한다.

원문 보기

ScienceON 원문보기

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

[논문] 지능형 민첩 생산시스템을 적용한 렌즈 조립 자동화

저작권 관리 안내

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

저장형식

Text(ASCII format)
Excel format
RefWorks Direct Export
RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley

메일정보

받는사람 (필수): @
보내는사람 (선택): @
제목
내용: KISTI 검색결과 이메일 서비스

안내

총 건의 자료가 검색되었습니다.

다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000)

검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다.

데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요)

다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다.
파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오.

Text(ASCII format)
Excel format

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

연합인증

플로우 터닝 공정에서의 성형성 연구
Formability of Flow Turning Process 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper