KR0131584Y1 - 방전 연마 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방전 연마 장치에 관한 것이다.

본 고안의 방전 연마 장치는 코팅시편과의 사이에서 방전을 일으킴으로써 코팅시편을 가공하는 전극휠과, 상기 전극휠에 연결되어 회전구동력을 주는 회전구동부와, 상기 전극휠에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부와 회전구동부 사이에 접속되어 회로의 전류를 단속하는 스위칭부를 구비하여 된 점에 그 특징이 있다.

본 고안에 따른 방전 연마 장치는 종래의 기계적 마찰에 의한 연마방식과는 달리 나선형의 골을 가진 전극휠에 의한 그라인딩 및 폴리싱을 하게 되므로, 코팅층 표면에 손상홈 및 크랙, 그리고 라운드 에지 및 스텝의 발생 등을 방지할 수 있어 용사코팅의 정확한 현미경 조직검사를 가능하게 하여 제품의 양품생산률을 더욱 향상시키게 될 것이다.

Description

방전 연마 장치

제1도는 종래 용사코팅에 의해 마운팅된 시편의 그라인딩 및 폴리싱 작업 후의 단면상태도.

제2도는 시편의 그라인딩 및 폴리싱 시 라운드 에지 현상과 스텝이 발생된 상태도.

제3도는 본 고안에 따른 방전 연마 장치의 제1실시예에 다른 개략적인 장치구성도.

제4도(a)(b)는 제3도의 방전 연마 장치에서 전극휠 및 그 주변부의 부분발췌도.

제5도(a)(b)는 본 고안에 따른 방전 연마 장치의 제2실시예에 있어서, 전극의 형태 및 방전연마시의 코팅시편과 전극과의 작동상태를 보여주는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 모재 2 : 코팅층

2c : 크랙(crack) 2h : 손상 홈

2r : 라운드 에지(round edge) 3 : 스텝

10 : 방전 연마 장치 11 : 전극휠

12 : 회전구동부 13 : 전원공급부

14 : 스위칭부 15 : 제어부

본 고안은 방전연마(放電硏磨)장치에 관한 것으로서, 특히 시편(workpiece)의 그라인딩(grinding), 폴리싱(polishing) 및 코팅면 가공시에 발생하는 손상홈 및 크랙(crack)을 방지할 수 있는 수단이 구비된 방전 연마 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장에서 철금속 혹은 비철금속의 모재(母材)에 코팅처리를 함에 있어 용사코팅(thermal spray coating)을 할 때가 있다. 용사코팅이란 금속 또는 비철금속의 피막물질을 용융상태로 하여 준비된 모재에 적층시켜 코팅을 형성하는 것을 말한다. 그리고, 피막물질을 용융시키기 위한 열원으로는 보통 전기아크 또는 가스연소열을 이용하며, 피막물질의 형태는 분말 또는 와이어의 형태를 가지게 된다. 용사장치는 연소가스 또는 전기아크에 의해 열원을 형성하며, 피막물질이 가열됨에 따라 용융상태로 되고 화염 또는 공기에 의해 가속되어 분사된다. 분사된 용융입자는 모재에 부딪치면서 박막의 층상구조로 적층된다.

한편, 상기와 같은 용사코팅처리 후에, 대개 코팅시편을 그라인딩 및 폴리싱을 하게 되고, 최종적으로 현미경에 의한 조직검사를 실시하게 된다.

그런데, 종래의 이와 같은 일련의 과정에 있어서, 코팅시편을 그라인딩 및 폴리싱할 시, 코팅시편과 휠(wheel) 사이의 마찰력에 의해 코팅층(2) 표면에는 제1도에 도시된 바와 같이 홈(2h)이 패이거나, 크랙(2c)이 발생된다. 이러한 현상은 현미경에 의한 조직검사 시, 본래의 코팅면의 다공성 및 크랙과의 혼동을 일으키게 하며, 결국 정확한 조직검사를 어렵게 만드는 결과를 초래한다.

또한, 코팅시편의 그라인딩 및 폴리싱 시, 제2도에 도시된 바와 같이, 코팅층(2)의 단부 양측에 라운드 에지(round edge:2r)발생 및 코팅층(2)과 모재(1)와의 경도 차이에 따른 마모정도의 차이로 인해 스텝(step:3)이 발생되어, 이 역시 현미경에 의한 조직검사의 정확성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 뿐만 아니라, 용사코팅면의 연삭가공시 강한 마찰력으로 인해 코팅면에 전술한 바와 같은 홈 및 크랙이 발생되어 코팅층의 내구성을 저하시킬 우려가 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 안출된 것으로서, 방전가공원리 및 전극휠을 이용하여 종래의 방법에서 문제시 되는 마찰효과를 제거함으로써 코팅시편의 그라인딩, 폴리싱 및 코팅면 가공시의 손상홈 및 크랙을 방지할 수 방전 연마 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 방전 연마 장치는, 코팅시편과의 사이에서 방전을 일으킴으로써 코팅시편을 가공하는 전극휠과, 상기 전극휠에 연결되어 회전구동력을 주는 회전구동부와, 상기 전극휠에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부와 회전구동부 사이에 접속되어 회로의 전류를 단속하는 스위칭부를 구비하여 된 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 고안은 기계적 마찰력이 발생되지 않는 방전가공원리를 이용한 전극휠을 이용함으로써 코팅층 표면에 손상홈 및 크랙, 그리고 라운드 에지 및 스텝의 발생 등을 방지할 수 있어 용사코팅의 정확한 현미경 조직검사를 할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

제3도는 본 고안에 따른 방전 연마 장치의 개략적인 장치 구성도이다. 이를 참조하면, 본 고안의 방전 연마 장치(10)는 코팅시편(w)과의 사이에서 방전을 일으킴으로써 코팅시편(w)을 가공하는 전극휠(11)과, 상기 전극휠(11)에 연결되어 회전구동력을 주는 회전구동부(12)와, 상기 전극휠(11)에 전원을 공급하는 전원공급부(13)와, 상기 전원공급부(13)와 회전구동부(12) 사이에 전기적으로 접속되어 회로의 전류를 단속하는 스위칭부(14)로 구성된다. 여기서, 상기 스위칭부(14)의 스위칭소자로는 트랜지스터가 사용된다. 미설명된 부호 15는 트랜지스터에 온/오프(on/off) 반복명령을 내리는 제어부이다.

제4도(a)(b)는 제3도의 방전 연마 장치에서 전극휠 및 그 주변부 장치의 부분발췌도로서,(a)도는 전극휠의 평면도이고 (b)도는 (a)도의 A-A선에 따른 전극휠의 측단면 및 주변의 장치구성도이다. (a)도에 도시된 바와 같이, 전극휠(11)의 상면에는 삼각나사산 및 골(11a)이 와류형태로 형성되며, 이는 전극휠(11)이 회전할 때, 이 전극휠에 접촉된 채 방전가공되는 코팅시편(w)을 연속적으로 이동시켜 폴리싱효과를 얻게 한다. 또한, 가공된 칩은 골을 따라 배출되어져 표면조도를 좋게 하는 효과도 있다.

(b)도를 참조하면, 전극휠(11)의 상면에는 나선형의 골(11a)이 형성되어 그 단면이 요철부를 이루며, 전극휠(11)의 하부에는 베벨기어(12g)가 설치된다. 그리고, 이 베벨기어(12g)에는 구동모터(12m)가 연결된다. 여기서, 상기 베벨기어(12g)는 경우에 따라서는 다른 메커니즘으로 얼마든지 변경응용이 가능하다.

한편, 제5도(a)(b)는 본 고안에 따른 방전 연마 장치의 제2실시예에 있어서, 전극의 형태 및 방전연마시의 코팅시편과 전극과의 작동상태를 보여주는 개략도이다. (a)도를 참조하면, 제2실시예의 전극휠(11')은 외주면에 소정 피치의 스크류(11's)가 형성된다. 이는 (b)도에서와 같이 원통형의 코팅제품(w')을 방전연마할 경우 전극휠이 연속적으로 이동하면서 스크류의 다수개의 나사산이 수회 반복해서 코팅면을 연마하게 되므로 좋은 연마가공면을 얻을 수 있다.

그러면, 이상과 같은 구성을 가진 본 고안에 따른 방전 연마 장치의 동작관계를 상기 제3도 및 제4도를 참조하면서 설명해 보기로 한다.

제어부(15)의 제어명령신호에 의해 스위칭부(14)의 트랜지스터가 온/오프의 스위칭작동을 반복함에 따라 코팅시편(w)과 전극휠(11)간에는 펄스전압이 가해진다. 이때, 물론 전극휠은 별도의 전원에 의해 전원공급을 받는 구동모터(12m)에 의해 회전되고 있는 상태이다. 코팅시편과 전극휠 사이에 펄스전압이 가해지면, 전극휠과 코팅시편간에는 방전이 발생하며, 이에 따라 코팅시편은 방전가공된다. 여기서, 이때의 방전가공원리(단발방전의 경우)에 대해 좀 더 상세히 설명해 보면 다음과 같다.

전극과 피가공물과는 수 미크론의 거리로 근접해 있고, 거리가 가장 가장 가까운 곳에서 불꽃이 일어난다. 불꽃은 즉시 미세한 아아크 기둥으로 되고, 그 즉시 전류밀도가 높은 전자(electron)가 흘러 피가공체의 한 점을 때리게 된다. 전자의 흐름은 여기서 열로 되고 피가공체의 한 점은 3000-12000℃의 고온으로 된다. 이 경우 전자흐름이 금속증기에 부딪쳐서 발생된 이온에 의해 전극도 동시에 가열된다. 이때 이 열에 의해 주변의 가공유는 기화상태로 된다. 그런 후, 방전에 의해 생성된 가공유의 급격한 기화팽창에 의해 녹은 피가공체와 전극에 커다란 압력이 미치게 된다. 이 압력은 피가공체나 전극 전체로 보면 작은 것이지만 단위면적당 충격으로는 매우 큰 것이라도 볼 수 있다.

한편, 금속의 녹은 부분은 작은 구슬모양으로 비산하여 가공액 안으로 확산되면서 피가공체와 전극에 남게 된다. 용해된 금속이 비산되고 나면 그 뒤에는 그 부근의 차가운 기름이 들어와서 아직 남아 있는 열을 급격하게 없앤다. 그리고 방전이 발생한 극간도 절연이 회복된다. 그러나, 실제의 방전가공에 있어서는 1초간에 수천 회에서 수십만 회의 방전을 발생시키게 되며, 이에 의해 생긴 수많은 방전흔적이 누적됨으로써 가공이 이루어진다.

이상의 설명에서와 같이 본 고안에 따른 방전 연마 장치는 종래의 기계적 마찰에 의한 연마방식과는 달리 나선형의 골을 가진 전극휠에 의한 그라인딩 및 폴리싱을 하게 되므로, 코팅층 표면에 손상홈 및 크랙, 그리고 라운드 에지 및 스텝의 발생 등을 방지할 수 있어 용사코팅의 정확한 현미경 조직검사를 가능하게 하여 제품의 양품생산률을 더욱 향상시키게 될 것이다.

Claims (3)

1. 코팅시편과의 사이에서 방전을 일으킴으로써 코팅시편을 가공하는 전극휠과, 상기 전극휠에 연결되어 회전구동력을 주는 회전구동부와, 상기 전극휠에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부와 회전구동부 사이에 접속되어 회로의 전류를 단속하는 스위칭부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 방전 연마 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전극휠의 축에 수직인 일면에는 나사산 및 골이 와류형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 연마 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전극휠의 축에 평행한 외주면에는 소정 피치의 스크류가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 연마 장치.