KR100582109B1

KR100582109B1 - 공정완료 자동인식 ｃｎｃ 세혈 방전가공기

Info

Publication number: KR100582109B1
Application number: KR1020060014120A
Authority: KR
Inventors: 임창영
Original assignee: 임창영
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2006-05-22

Abstract

본 발명은 CNC 세혈 방전가공기에 관한 것으로서, 특히 공작물 특성 선택메뉴와 센서가 구비되어 가공전극이 공작물을 관통하는 것을 자동인식함으로써, 공작물의 형상에 상관없이 신속, 편리, 정확하게 가공할 수 있는 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기에 관한 것이다.

본 발명은 전극종류, 가공전압, 펄스폭, 가공전류 등의 가공조건을 선택하는 조건설정부, 가공조건이 세부적인 데이터로 분류되어 저장된 데이터저장부, 가공조건 데이터를 데이터저장부로부터 활성화시키는 연산제어부, 가공조건 데이터에 따라 가공을 실행하는 방전가공부 및 가공조건 데이터와 가공상태를 나타내는 디스플레이부 등으로 이루어지는 CNC 세혈 방전가공기에 있어서, 상기 조건설정부는 공작물의 평균 깊이와 상하 편차를 설정할 수 있는 공작물 특성 선택메뉴를 포함하고, 상기 방전가공부에는 가공전극의 높이와 가공상태를 감지하는 센서가 구비되며; 상기 센서에 의해 가공전극이 공작물을 관통한 것으로 인식되면 방전가공부는 해당 공정을 완료한다.

방전가공, 세혈, 자동인식, 공정완료, 공작물 특성 선택메뉴, 센서

Description

공정완료 자동인식 ＣＮＣ 세혈 방전가공기{CNC SMALL HOLE ELECTRIC DISCHARGE MACHINE WHICH RECOGNIZES THE END OF PROCESSING AUTOMATICALLY}

도 1은 본 발명에 따른 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 CNC 세혈 방전가공기의 공작물 평균깊이와 상하 편차를 설정하는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기의 사용방법을 나나태는 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: X, Y, Z축 이송대 2: 가공전극(드릴부재)

3: 작업대 4: 입력부(키보드, 마우스)

5: 표시부(모니터) J: 지그(Jig)

W: 공작물(Work) 10: 조건설정부

11: 공작물특성 선택메뉴 12: 공작물 평균깊이 및 상하 편차 선택메뉴

20: 데이터 저장부 30: 연산제어부

40: 방전가공부 41: 센서

P: 가공점 G: 중간부 홈

Ha: 공작물 평균깊이 D: 상하 편차

Hs: 가공전극 높이

본 발명은 CNC 세혈 방전가공기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 메뉴입력에 의해 공작물의 관통여부를 파악하여 불균일한 형태의 공작물도 신속, 편리하게 가공할 수 있는 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기에 관한 것이다.

일반적으로 방전가공(Electric discharge: 放電加工)은 금속(공작물)을 양극(+)으로 가공전극을 음극(-)으로 하여 절연성의 액에 넣고 전극에 전류를 가하여 펄스성 방전을 반복시켜서 전자충격에 의해 공작물표면을 고온, 침식시키는 가공법이다.

그리고, 방전가공기는 와이어컷 방전가공기와 형조 방전가공기로 분류되는데, 이 중 형조 방전가공기는 총형전극을 이용한 가공기로서 주로 금형의 제작에 이용되며, 기본적으로 기계본체, 전원장치, 가공액 공급장치, 서보기구 및 가공기구 등으로 구성된다.

한편, CNC 방전가공기는 컴퓨터에 의해 일련의 가공작업을 메뉴얼화한 것으로서, 가공조건을 선택하는 조건설정부, 가공조건이 데이터로 분류되어 저장된 데 이터저장부, 가공조건 데이터를 활성화시키는 연산제어부, 가공조건 데이터에 따라 가공을 실행하는 방전가공부 등으로 이루어진다.

상기 CNC 방전가공기를 이용한 가공은 공작물이 전도성을 갖고 있으면 경도, 점도 등의 제약을 받지 않고, 원하는 형상을 비교적 좋은 정도로 가공할 수 있으며, 전극과 공작물에 기계적인 힘을 가하지 않고도 가공이 되는 장점이 있다.

또한, 무인운전이 가능하고 가공면이 균일하며 불가능한 가공이 거의 없어서 미세한 구멍(細穴), 홈, 나사구멍 및 굽은 가공도 가능하므로, 금형, 전자, 원자력 공업 등에서 정밀가공의 대명사처럼 불려지고 있다.

이 중에서, CNC 세혈 방전가공기는 분사식과 비분사식으로 구분되는데, 이 중 분사식 CNC 세혈 방전가공기는 가공전극(드릴부재)의 내부에 길이방향으로 가공액이 계속적으로 원활하게 공급, 분사될 수 있도록 분사로가 형성되어 있다.

그런데, 종래의 CNC 방전가공기를 이용하여 세혈(細穴)가공을 할 때 공작물의 형상이 불균일하여 각 가공위치마다 방전깊이를 달리하는 경우에 작업자는 일일이 두께가 다른 해당 위치와 방전깊이를 모두 측정해서 입력해야만 하는 번거로움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공작물의 평균깊이와 상하 편차만 입력하면 재료의 관통때 나타나는 가공전극(드릴부재)의 증상을 파악하여 공정의 완료를 자동으로 인식하는 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기는, 전극종류, 가공전압, 펄스폭, 가공전류 등의 가공조건을 선택하는 조건설정부, 가공조건이 세부적인 데이터로 분류되어 저장된 데이터저장부, 가공조건 데이터를 데이터저장부로부터 활성화시키는 연산제어부, 가공조건 데이터에 따라 가공을 실행하는 방전가공부 및 가공조건 데이터와 가공상태를 나타내는 디스플레이부 등으로 이루어지는 CNC 세혈 방전가공기에 있어서,

상기 조건설정부는 공작물의 평균 깊이와 상하 편차를 설정할 수 있는 공작물 특성 선택메뉴를 포함하고,

상기 방전가공부에는 가공전극의 높이와 가공상태를 감지하는 센서가 구비되며;

상기 센서에 의해 가공전극이 공작물을 관통한 것으로 인식되면 방전가공부는 해당 공정을 완료하는;

것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 센서는 가공전극 일시 상승, 방전속도 저하 및 가공전극 이동속도 증가 중 어느 하나 이상의 경우가 발생하면 가공전극이 공작물을 관통한 것으로 인식하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서는 가공전극의 높이가 공작물의 평균 깊이에 상하 편차를 더한 값과 감한 값의 사이값에 위치할 때 가공전극이 공작물을 관통한 것으로 인식하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기를 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 CNC 세혈 방전가공기의 공작물 평균깊이와 상하 편차를 설정하는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기의 사용방법을 나나태는 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기는 일반적인 CNC 방전가공기처럼 표면적으로 X, Y, Z축 이송대(1), 가공전극(드릴부재)(2), 전원장치(도면에 미도시), 작업대(3), 입력부(키보드,마우스)(4), 표시부(모니터(5) 등이 구비된다.

도면에서, 미설명 부호 J와 W는 각각 지그(Jig)와 피가공물인 공작물(Work)이다.

구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기의 내부구성은 조건설정부(10), 데이터저장부(20), 연산제어부(30), 방전가공부(40) 및 디스플레이부(50)로 이루어진다.

조건설정부(10)에는 공작물(W)의 종류나 용도 등에 맞추어 가공전압, 전극(드릴부재)종류, ON/OFF 펄스폭, OFF/TIME 펄스폭, 가공공정, 점프 및 기타 특수 사양을 선택하여 입력할 수 있는 메뉴가 구성된다.

이 조건설정부(10)에는 가공되는 공작물특성 선택메뉴(11)가 구비되며, 이 공작물특헝 선택메뉴(11)는 공작물의 평균깊이(Ha)와 상하 편차(D)를 설정(선택, 입력)할 수 있는 메뉴를 포함한다.

이 공작물의 평균깊이(Ha)와 상하 편차(D)는 가공전극(드릴부재)이 공작물의 중간부 홈(G)을 관통할 때 후술할 연산제어부(30)에서 가공전극이 공작물(W)의 하부면을 완전히 관통한 것으로 오인하는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 공작물특성 선택메뉴(11)는 공작물(W)의 특성인 크기(두께, 폭 등), 공작물의 재질 및 용도 등을 입력할 수 있도록 구성함과 아울러, 도 3에서 보는 바와 같이 공작물(W)의 최대깊이와 최소깊이의 평균값인 공작물 평균깊이(Ha) 및 이 공작물 평균깊이(Ha)와 최대(최소)깊이와의 차이값인 상하 편차(D)를 입력할 수 있도록 구성된다.

데이터저장부(20)에는 상기 조건설정부(10)에서 설정된 가공조건인 가공전압, 전극(드릴부재)종류, 공작물(W)의 특성인 공작물의 평균깊이(Ha)와 상하 편차(D) 등이 분류되어 저장된다.

이에 더하여, 이 데이터저장부(20)에는 해당 공정완료에 대한 데이터가 저장되며, 이 공정완료에 대한 데이터는 가공전극(드릴부재)(2)이 공작물(W)을 관통한 것을 판단하는 데이터로서 가공전극의 일시 상승, 방전속도 저하, 가공전극 이동속도 증가에 관한 기록이다.

이것은 CNC 방전가공기에서 공작물(재료) 관통시 다음 세 가지 증상 중 어느 하나 이상의 증상이 반드시 발생하는 것을 고려한 것이며, 첫째, 순간적으로 가공전극(2)과 공작물(W)의 쇼트(접촉)가 자주 발생하며, 이 경우 순간적으로 Z축 이송 대(1)가 방전방향과 반대(상방향)로 이동한 후 다시 방전이 진행되므로 방전속도가 저하된다.

둘째, 방전이 적게 일어나서 가공전류가 소량 사용되기 때문에 (가공)평균전압이 상승하게 되며, 이 경우 가공전극(드릴부재)(2)의 이동속도가 증가한다.

셋째, 일정시간 가공전극(2)과 공작물(W)의 쇼트(접촉)가 발생한 후 해제되며, 이 경우 Z축 이송대(1)이 방전방향과 반대(상방향)로 이동하고 일정시간 방전이 일어나지 않는다.

연산제어부(30)는 상기 데이터저장부(20)에 분류되어 저장된 단계별 가공조건 및공정완료의 데이터를 순차적으로 활성화시켜 후술할 방전가공부(40) 및 디스플레이부(50)를 제어해서 가공 및 디스플레이시킨다.

방전가공부(40)는 상기 연산제어부(30)의 제어에 의해 데이터저장부(20)에 저장된 단계별 가공조건에 따라 가공전극(드릴부재)(2) 및 공작물(W)에 직류전원을 인가하여 실질적인 방전가공을 수행한다.

특히, 이 방전가공부(40)에는 Z축 이송대(상하방향 이송)(1)와 연결되어 가공전극(2)의 높이(가공깊이)(Hs)와 방전(ON/OFF)상태를 감지하는 센서(41)가 구비되며, 이 센서(41)가 가공전극의 높이(Hs)를 연산제어부(30)에 송출함으로써 가공의 진행상황을 파악할 수 있도록 한다.

디스플레이부(50)는 기본적으로 상기 조건설정부(10)에서 가공조건을 선택할 수 있도록 선택메뉴가 표시되고, 연산제어부(30)의 제어에 의해 단계별 가공조건 및 실제 가공시 가공경로와 가공상태 등 방전가공에 관한 전반적인 내용이 디스플 레이된다.

본 발명의 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기의 사용방법을 살펴보면, 도 4에서 보는 바와 같이 먼저 조건설정부(10)의 공작물특성 선택메뉴(11)를 이용하여 공작물(W)의 특성을 선택하여 입력한다(S10).

이때, 작업자는 미리 측정해 둔 공작물(W)의 평균깊이(Ha)와 상하 편차(D) 및 기타 가공전류, 가공전압, ON/OFF 펄스폭, OFF/TIME 펄스폭, 가공공정을 같이 입력하고 (S10), 이렇게 조건설정부(10)에서의 선택이 완료되면 방전가공을 시작한다(S20).

따라서, 불균일한 형태의 공작물(W)이라 하더라도 작업자가 공작물(W)의 평균깊이(Ha)와 상하 편차(D)만 입력하면 일일이 해당 가공점(P)에 대한 위치와 깊이를 입력하지 않아도 되기 때문에 간편하면서도 신속한 공정이 이루어진다.

그리고, 방전가공부(40)에 의해 해당 가공점(P)에 대한 공정(방전가공)이 진행되다가 Z축 이송대(상하방향 이송)(1)와 연결된 센서(41)가 가공전극(드릴부재)(2)이 공작물(W)을 관통할 때의 현상인 가공전극 일시 상승, 방전속도 저하 및 가공전극 이동속도 증가 중 어느 하나 이상의 경우가 발생하는지를 판단한다(S30).

여기서, 센서(41)에 의해 상기 현상들이 파악되지 않는 경우 가공전극(2)이 공작물(W)을 관통하지 않은 것으로 파악하고 방전가공을 계속해서 수행한다(S20).

한편, 상기 현상들이 인식되는 경우에 계속해서 가공전극(2)의 위치(높이)(Hs)가 공작물의 최소깊이값(Ha-D)과 최대깊이값(Ha+D)의 사이값인 경우에 가공전극(2)이 공작물(W)의 하부면을 완전히 관통한 것으로 판단하여 해당 방전가공 공정 을 완료하고, 그렇지 않은 경우 상기 S30단계로 리턴시킨다(S40,S50).

상기 S40단계는 도 3(b)에서처럼 가공전극(2)이 공작물(W)의 중간부 홈(G)을 관통할 때(가공전극(2)의 위치(높이)(Hs)가 공작물의 최소깊이값(Ha-D) 보다 작은 경우)에는 계속해서 방전가공을 진행하기 위한 것이다.

이로써, 해당 가공점(P)에 대한 공정이 끝나고 X, Y, Z축 이송대(1)는 가공전극(2)을 다음 가공점(P)으로 이동시켜 새로운 방전가공 공정을 계속해서 반복할 수 있으므로 작업자가 상주하지 않더라도 자동으로 연속적인 가공이 가능하고 가공오차의 발생이 적으며 가공점(P)의 실제 깊이까지 세혈(細穴)이 정확하게 가공될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기는 공작물의 형상에 상관없이 평균깊이와 상하 편차만 입력하면 재료의 관통때 나타나는 가공전극(드릴부재)의 증상을 자동으로 파악하여 공정을 완료해서 작업자가 상주하지 않고서도 신속, 간편, 정확한 세혈(細穴)의 방전가공이 수행되는 유용한 효과를 발휘한다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형하여 실시할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 자명한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims

전극종류, 가공전압, 펄스폭, 가공전류 등의 가공조건을 선택하는 조건설정부, 가공조건이 세부적인 데이터로 분류되어 저장된 데이터저장부, 가공조건 데이터를 데이터저장부로부터 활성화시키는 연산제어부, 가공조건 데이터에 따라 가공을 실행하는 방전가공부 및 가공조건 데이터와 가공상태를 나타내는 디스플레이부 등으로 이루어지는 CNC 세혈 방전가공기에 있어서,

상기 조건설정부는 공작물의 평균 깊이와 상하 편차를 설정할 수 있는 공작물 특성 선택메뉴를 포함하고,

상기 방전가공부에는 가공전극의 높이와 가공상태를 감지하는 센서가 구비되며;

상기 센서에 의해 가공전극이 공작물을 관통한 것으로 인식되면 방전가공부는 해당 공정을 완료하는;

것을 특징으로 하는 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기.
제 1항에 있어서,

상기 센서는 가공전극 일시 상승, 방전속도 저하 및 가공전극 이동속도 증가 중 어느 하나 이상의 경우가 발생하면 가공전극이 공작물을 관통한 것으로 인식하는 것을 특징으로 하는 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기.
제 2항에 있어서,

상기 센서는 가공전극의 높이가 공작물의 평균 깊이에 상하 편차를 더한 값과 감한 값의 사이값에 위치할 때 가공전극이 공작물을 관통한 것으로 인식하는 것을 특징으로 하는 공정완료 자동인식 CNC 세혈 방전가공기.