KR100594082B1

KR100594082B1 - 마이크로 방전 트루잉 장치 및 이를 이용한 미세 가공방법

Info

Publication number: KR100594082B1
Application number: KR1019990034104A
Authority: KR
Inventors: 히토시 오오모리; 유타까 야마가타
Original assignee: 리까가쿠 켄큐쇼
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2006-06-28
Also published as: CA2280342A1; SG81297A1; EP0980735B1; EP0980735A3; DE69937324D1; DE69937324T2; JP2000061839A; KR20000017369A; US6244939B1; EP0980735A2; CA2280342C; TW436367B

Abstract

본 발명은 마이크로 방전 트루잉 장치 및 이를 이용한 미세 가공방법에 관한 것으로, 피가공물(1)을 가공하기 위한 도전성 연삭숫돌(12)과, 상기 도전성 연삭숫돌의 가공면(12a)에 근접가능한 외주변(14a)을 갖는 원판상의 방전 전극(14)과, 상기 방전 전극을 그 축심 Z를 중심으로 회전구동하는 전극 회전장치(16)와, 전극의 외주변과 연삭숫돌과의 상대위치를 제어하는 위치 제어장치(18)와, 연삭숫돌과 전극 사이에 소정의 전압을 펄스적으로 인가하는 전압 인가장치(20)와, 연삭숫돌과 전극 사이에 알카리성 액체를 공급하는 가공액 공급장치(22)를 구비한다. 회전하는 방전 전극(14)의 외주변(14a)과 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a) 사이에 마이 크로 방전을 안정하게 발생시키도록 하여, 도전성 연삭숫돌의 메탈본드 부분을 접촉없이 고정밀도로 용융제거하고, 연삭숫돌표면을 원하는 형상으로 수정한다.

도전성 연삭숫돌, 외주변, 방전 전극, 전극회전장치, 위치제어장치, 전압인가장치, 가공액 공급장치

Description

마이크로 방전 트루잉 장치 및 이를 이용한 미세 가공방법{Micro-discharge truing device and fine machining method using the device}

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 방전 트루잉 장치(micro-discharge truing device)의 전체 구성도이고,

도 2는 도 1의 펄스 방전(pulse discharge) 회로도이며,

도 3은 방전 트루잉에 있어서의 전압과 전류의 변화를 나타낸 실시예이고,

도 4는 트루잉 시간과 잔류 진동의 관계를 나타낸 실시예이며,

도 5는 입력전압과 최대 갭(gap)의 관계를 나타낸 실시예이고,

도 6(도 6a 내지 도 6c)은 본 발명에 따른 미세 가공방법을 나타낸 공정 설명도이며,

도 7은 초기 전해 드레싱에 있어서의 동작 전압의 변화를 나타낸 실시예이다.

본 발명은 극히 미세하거나 극히 얇은 도전성 연삭숫돌을 트루잉(truing; 형수정)하는 마이크로 방전 트루잉 장치 및 이를 이용한 미세 가공방법에 관한 것이 다.

최근, 마이크로 머신(micro-machine) 등의 개발을 위해, 이것을 구성하는 미세부품을 고정밀하게 가공하는 가공기술이 요구되고 있다. 이러한 미세부품의 홀(hole)이나 채널(channel)가공에 특히 적합한 가공방법으로서, 전해 인-프로세스 드레싱 연삭법(electrolytic in-process dressing grinding method)(이하, ELID 연삭법)이 주목되고 있다.

전해 인-프로세스 드레싱 연삭법(ELID 연삭법)은, 미세 다이아몬드 결정입자를 이용한 극히 미세한 도전성 연삭숫돌, 또는 극히 얇은 도전성 연삭숫돌을 이용하고, 이 연삭숫돌을 전해 드레싱하면서 피가공물(작업물)을 가공하는 가공법이며, 가공 정밀도가 높고, 고품질의 표면 거칠기가 얻어지고 또한 경질의 3차원 형상 부품의 가공이 비교적 용이한 등의 특징이 있다.

마이크로 가공에 적용하는 극히 미세하고 극히 얇은 연삭숫돌이더라도, 제작시에는 반드시 편심(offset)이나 진동이 있다. 이 때문에, ELID 연삭가공과 같은 정밀가공에 적용하기 전에 이 편심이나 진동을 트루잉(truing)에 의해 제거할 필요가 있다.

그러나, ELID 연삭가공에 사용하는 메탈본드(metal bond) 연삭숫돌은, 본드재료의 경도가 높고, 종래의 트루잉법으로는 수정 효율(correction precision)이 낮으며, 또한 수정 정밀도에도 한계가 있어 적용이 어려웠다. 즉, 마이크로 가공에 적용하는 연삭숫돌은 극히 미세하거나 극히 얇기 때문에(예를 들어, 직경 1mm이하, 두께 1mm이하), 기계적인 트루잉을 위해 공구가 접촉되면 연삭숫돌 자체가 변형하 기 때문에, 고정밀도의 트루잉이 불가능한 문제가 있었다.

한편, 접촉하지 않고 작업물을 가공하는 가공법으로서 방전가공(electric discharge machining)이 알려져 있다. 이 가공법은 피가공물(작업물)과 가공전극을 절연성의 가공액중에서 간격을 두어 대향시키고, 단시간의 펄스성 아크 방전(short time pulse arc discharge)을 반복하여, 제거가공을 실시하는 것이다.

그러나, 이러한 가공법에는, (1)전극의 형상을 원하는 가공형상으로 미리 맞추어 둘 필요가 있고, (2)전극과 작업물과의 간격을 일정하게 유지하기 위해 정밀한 위치제어가 필요하며, (3)전극과 작업물과의 사이에 큰 전류 펄스를 공급할 필요가 있고, 대형이고 복잡한 전원설비를 필요로 하며, (4)전극소모에 의해 전극형상이 변하기 때문에 전극의 빈번한 교환이 필요하게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것이다.

즉, 본 발명의 목적은 극히 미세하거나 극히 얇은 연삭숫돌의 편심이나 진동을 효율적으로 제거할 수 있고, 연삭숫돌 자체의 변형이 없이 고정밀한 트루잉이 가능하며, 전원설비가 소형, 소출력으로도 충분하고, 복잡한 제어회로나 제어장치가 불필요하며, 전극 등 소모품의 제작/재가공이 용이한 마이크로 방전 트루잉 장치와 이를 이용한 미세 가공방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 발명자들은 원판상의 전극을 회전시켜 그 외주변과 연삭숫돌과의 사이에 미세한 스파크(spark)(마이크로 방전)를 발생시켜서, 접촉없이 효율적으로 고정밀도의 트루잉이 가능할 뿐만 아니라, 전원설비를 소형, 소출력화할 수 있고, 또한 전극의 소모에 따른 형상 변화를 큰폭으로 저감할 수 있는 것에 창안하였다. 바꾸어 말하면, ELID 연삭가공에 사용하는 메탈본드 연삭숫돌의 도전성을 이용하여 연삭숫돌과 전극의 미소한 갭에 있어서의 마이크로 방전현상에 의해, 메탈본드 부분을 접촉없이 고정밀하게 용융 제거하고, 연삭숫돌의 표면을 원하는 형태로 수정할 수 있다. 본 발명은 이러한 신규한 사실에 기초한 것이다.

즉, 본 발명에 따르면, 피가공물(1)을 가공하기 위한 도전성 연삭숫돌(12)과, 상기 도전성 연삭숫돌의 가공면(12a)에 근접가능한 외주변(14a)을 갖는 원판상의 방전 전극(14)과, 상기 방전 전극을 그 축심 Z를 중심으로 회전구동하는 전극 회전장치(16)와, 전극의 외주변과 연삭숫돌과의 상대위치를 제어하는 위치 제어장치(18)와, 연삭숫돌과 전극 사이에 소정의 전압을 펄스적으로 인가하는 전압 인가장치(20)와, 연삭숫돌과 전극 사이에 알카리성 액체를 공급하는 가공액 공급장치 (22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 방전 트루잉 장치가 제공된다.

상기 본 발명의 구성에 따르면, 회전하는 원판상의 방전 전극(14)의 외주변과 위치 제어장치(18)로 위치제어된 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a)과의 사이에, 전압 인가장치(20)에 의해서 상술한 스파크(마이크로 방전)를 안정하게 발생시킴으로써, 도전성 연삭숫돌의 메탈본드 부분을 접촉없이 고능률 또한 고정밀하게 용융 제거하고, 연삭숫돌 표면을 원하는 형상으로 수정할 수 있다.

또한, 방전 전극(14)은, 전극 회전장치(16)에 의해 축심 Z를 중심으로 회전하고 있기 때문에, 마이크로 방전에 의해 소모해도 진원도(roundness)를 유지할 수 있고, 장시간 연속하여 사용할 수 있다.

또한, 가공액 공급장치(22)에 의해 연삭숫돌과 전극 사이에 알카리성 액체를 공급하기 때문에, 건조한 상태나 절연성 액체를 공급하는 경우와 비교하여, 낮은 전압으로 높은 전류의 마이크로 방전을 안정하게 발생시킬 수 있고, 전원설비를 소형, 소출력화할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 전압 인가장치(20)는 소정의 직류전압을 발생시키는 직류전원(24)과, 콘덴서(capacitor)(C), 저항(R), 및 한 쌍의 출력단자를 갖고, 단자 사이가 개방되었을 때에 콘덴서를 충전하고 단자 사이의 저항이 저감되었을 때 콘덴서를 방전하는 펄스 방전회로(25)와, 상기 출력단자의 플러스(+) 쪽을 연삭숫돌에 접속하고 마이너스(-) 쪽을 전극에 접속하는 전류 공급라인(26)으로 이루어진다.

이 구성에 의해, 직류전력은 저항(R)을 통해, 콘덴서(C)에 충전되고, 콘덴서의 갭(출력단자 사이)이 일정한 전압으로 상승하고, 또한 전극과 연삭숫돌이 근접하여 그 사이의 저항이 저감되면, 전극과 연삭숫돌 사이의 매체(알카리성 액체)의 절연파괴가 생기고, 방전상태가 된다. 방전이 시작되면 콘덴서내의 에너지가 방출되고, 매체의 절연성이 회복되고 다시 충전상태가 된다. 이와 같은 싸이클의 빈도를 높이는 것으로써 양호한 마이크로 방전 트루잉을 실현할 수 있다. 따라서, 이 구성에 의해, 종래의 방전가공과 비교하면, 전원설비를 큰폭으로 소형, 소출력화할 수 있고, 또한 복잡한 제어회로나 제어장치가 불필요하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, (A)도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a)에 근접가능 한 외주변(14a)을 갖는 원판상의 방전 전극(14)과, 상기 방전 전극을 그 축심 Z를 중심으로 회전구동하는 전극 회전장치(16)를 구비하고, 연삭숫돌과 전극 사이에 알카리 액체를 공급하면서, 도전성 연삭숫돌과 방전 전극과의 사이에 직류전압을 펄스적으로 인가하여 방전에 의해 가공면을 정형하는 마이크로 방전 트루잉 공정과, (B)상기 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면으로부터 간격을 두었던 대향면(28a)을 갖는 드레싱 전극(dressing electrode)(28)을 구비하고, 연삭숫돌과 드레싱 전극과의 사이에 알카리성 액체를 공급하면서, 도전성 연삭숫돌과 드레싱 전극 사이에 직류전압을 인가하고, 도전성 연삭숫돌을 전해에 의해 드레싱하는 전해 드레싱 공정과, (C)도전성 연삭숫돌로 피가공물을 가공하는 연삭공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 가공방법이 제공된다.

이 방법에 의해, 마이크로 방전 트루잉 공정(A)에서 편심이나 진동을 제거한 극히 미세하거나 극히 얇은 도전성 연삭숫돌을 이용하여, 전해 드레싱 공정(B)과 연삭공정(C)을 동시 또는 반복하여 실시할 수 있고, 편심이나 진동의 악영향을 없애고 마이크로 머신등의 미세부품을 효율적으로 고정밀하게 가공할 수 있다.

본 발명의 상기 다른 목적 및 유리한 특징은 첨부한 도면을 참조한 이하 설명에서 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각도에 있어서 공통하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 중복한 설명은 생략한다.

도 1은, 본 발명에 따른 마이크로 방전 트루잉 장치의 전체 구성도이다. 이 도에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 마이크로 방전 트루잉 장치(10)는 도전성 연 삭숫돌(12), 원판상의 방전 전극(14), 전극 회전장치(16), 위치 제어장치(18), 전압 인가장치(20), 및 가공액 공급장치(22)를 구비한다.

도전성 연삭숫돌(12)은, 이 예에서는, 미세한 다이아몬드 결정입자를 이용한 미세한 메탈본드 연삭숫돌이고, 이 도에서 상하방향으로 이동시켜 피가공물(1)에 홀 가공을 하도록 되어 있다. 또한, 이 도전성 연삭숫돌(12)은 그 축심을 중심으로 회전구동되고, 위치 제어장치(18)에 의해 전극(14)의 외주변(14a)과 연삭숫돌(12)과의 상대위치를 제어하도록 되어 있다.

또한, 미세한 메탈본드 연삭숫돌의 직경은 임의이고, 예를 들어, 1mm이하라도 좋다. 또한, 도전성 연삭숫돌(12)은 극히 얇은 메탈본드 연삭숫돌이어도 좋고, 이 경우에는 도 1에 2점 점선으로 나타낸 것과 같이, 수평한 축심을 중심으로 회전구동되도록 되어 있다.

원판상의 방전 전극(14)은, 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a)에 근접가능한 외주변(14a)을 갖는다. 방전 전극(14)의 외주변(14a)은, 그 축심 Z를 중심으로 하는 완전한 진원으로 형성되어 있다. 이 방전 전극(14)의 두께는 안정한 마이크로 방전이 얻어지도록, 진원도를 유지할 수 있는 범위에서 얇을수록 바람직하고, 예를 들어, 2mm이하로 하는 것이 좋다.

방전 전극(14)은 전극 회전장치(16)(예를 들어, 전동기)의 회전축에 부착되고, 그 축심 Z를 중심으로 회전구동되도록 되어 있다.

전압 인가장치(20)는, 직류전원(24), 펄스 방전회로(25), 및 전류 공급라인 (26)으로 이루어진다. 직류전원(24)은 소정의 직류전압(예를 들어, DC 103∼110V) 을 발생시키고, 펄스 방전회로(25)의 입력단자에 인가하도록 되어 있다. 또한, 전류 공급라인(26)은 연삭숫돌(12)의 회전축과 방전 전극(14)의 표면에 접동하면서 접촉하는 브러시(brush)(26a)(급전자(power feeder))와, 이 브러시(26a)와 펄스 방전회로(25)의 출력단자를 전기적으로 접속하는 접속선(26b)으로 이루어지고, 출력단자의 플러스 쪽을 연삭숫돌에 접속하고 마이너스 쪽을 전극에 접속하고 있다.

가공액 공급장치(22)는, 연삭숫돌(12)과 전극(14)의 사이에 알카리성 액체를 공급하도록 되어 있다. 이 알카리성 액체는, 예를 들어 ELID 연삭에 사용하는 수용성 연삭액이고, 완전한 절연액이 아니라, 어느 정도의 전기전도도(예를 들어 1300∼1800μS/cm)를 갖고 있고, 연삭숫돌(12)과 전극(14) 사이의 전기 저항을 저감시키는 기능을 갖고 있는 것도 좋다.

도 2는 도 1의 펄스 방전 회로도이다. 이 도에 나타난 바와 같이, 펄스 방전회로(25)는, 플러스 쪽의 입출력단자(25a, 25b)사이에 위치하는 가변저항(R)과, 출력단자(25b)의 플러스/마이너스 사이에 위치하는 가변 콘덴서(C)를 갖는다. 이 구성에 의해, 간단한 회로로 출력단자(25b)의 단자 사이가 개방되었을 때에 콘덴서(C)를 충전하고, 출력단자(25b)의 단자 사이 저항이 저감할 때에 콘덴서(C)를 방전하여, 연삭숫돌(12)과 전극(14)사이에 소정의 전압을 펄스적으로 인가할 수 있다.

도 1에 나타난 마이크로 방전 트루잉 장치(10)의 구성에 의해, 방전 전극(14)을 일정한 주기의 속도로 회전시키고, 연삭숫돌(12)도 일정한 주기의 속도로 회전시키면서, 위치 제어장치(18)에 의해 연삭숫돌(12)을 축방향으로 왕복시키 고, 동시에 직경방향으로 소정의 속도로 보낸다. 또한, 연삭숫돌(12)과 전극(14)과의 사이에는 일정 간격을 유지하여, 소량의 연삭액(알카리성 액체)을 공급하고, 안정한 방전 스파크를 발생시켜 마이크로 방전 트루잉을 실시한다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 회전하는 방전 전극(14)의 외주변(14a)과 위치 제어장치(18)에서 위치제어된 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a)과의 사이에 전압 인가장치(20)에 의해 스파크(마이크로 방전)를 안정하게 발생시킴으로써, 도전성 연삭숫돌(12)의 메탈본드 부분을 접촉없이 고효율적으로 또한 고정밀하게 용융 제거하고, 연삭숫돌 표면을 원하는 형태로 수정할 수 있다.

또한, 방전 전극(14)은, 전극 회전장치(16)에 의해 축심 Z를 중심으로 회전하고 있기 때문에, 마이크로 방전에 의해 소모해도 진원도를 유지할 수 있고, 장시간 연속하여 사용할 수 있다.

또한, 가공액 공급장치(22)에 의해 연삭숫돌과 전극 사이에 알카리성 액체를 공급하기 때문에, 건조상태나 절연성 액체를 공급하는 경우와 비교하여, 낮은 전압으로 높은 전류의 마이크로 방전을 안정하게 발생시킬 수 있고, 전원설비를 소형, 소출력화하는 것이 가능하다.

실시예 1

도 3 내지 도 5는, 상술한 마이크로 방전 트루잉 장치(10)를 이용한 실시예이고, 도 3은 방전 트루잉에 있어서의 전압과 전류의 변화를 나타내고 있다.

이 도에서 나타난 바와 같이, 펄스 방전회로(25)는 단일의 콘덴서(C)와 저항(R)로 이루어진 간단한 회로이지만, 직류전력은 저항(R)을 통해 콘덴서(C)에 충전되고, 콘덴서의 갭(출력단자 사이)이 일정한 전압으로 상승하고, 또한 전극과 연삭숫돌이 근접하여 그 사이의 저항이 저감하면, 전극과 연삭숫돌 사이의 매체(알카리성 액체)의 절연파괴가 일어나고, 방전상태가 된다. 방전이 시작되면 콘덴서내의 에너지가 방출되고, 매체의 절연성이 회복되고 다시 충전상태가 된다. 이와 같은 싸이클의 빈도가 높아지는 것에 의해, 양호한 마이크로 방전 트루잉을 실현할 수 있다. 따라서, 이 구성에 의해, 종래의 방전가공과 비교하면, 전원설비를 큰폭으로 소형, 소출력화할 수 있고, 또한 복잡한 제어회로나 제어장치가 불필요하게 된다.

(실험장치 및 실험조건)

상술한 마이크로 방전 트루잉 장치(10)에 있어서, 연삭숫돌(12)에 마이크로 연삭용의 φ6mm 소경 메탈본드 연삭숫돌을 사용하고, 이것을 머시닝 센터 (machining center)에 붙여서, 일정한 스피드로 자동적으로 송부하도록 하였다. 또한, 정밀한 마이크로 방전을 위해, 방전 전극(14)으로서 φ100mm×2mm의 얇은 구리의 원판을 사용하였다. 방전 전원(20)에는 독자적으로 상술한 펄스 방전회로(25)를 실시제작하였다. 안정한 마이너스 방전을 위해, 전원전압을 0∼110V, 저항기(R)을 200Ω, 콘덴서(C)를 1㎌로 하였다. 방전의 매체로서, 전극과 연삭숫돌의 사이에 전해 드레싱용 수용성 연삭액을 소량 공급하였다.

(시험결과)

도 4는 방전 트루잉의 시간에 따른 연삭숫돌의 진원도의 변화를 나타내고 있다. 신품의 연삭숫돌(12)의 진원도는 대략 110㎛/φ6mm이고, 50분까지는 수정의 효 율이 보다 높고, 50분 이후에는 연삭숫돌의 진원도의 변화가 완화되고, 트루잉 시간 55분에 2㎛/φ6mm의 진원도를 갖는 양호한 연삭숫돌 표면이 얻어졌다. 이 상태를 방전 트루잉 완료로 하였다.

(매체에 의한 방전 트루잉 상태의 변화)

상술한 방전 트루잉에 있어서, 연삭액을 전극과 연삭숫돌과의 사이에 공급하여, 그 사이의 매체의 성질이 변하기 때문에, 방전 트루잉의 상태도 변화함을 알았다. 즉, 연삭액을 공급하는 경우에는, 방전 불꽃도 억제되고 방전 에너지를 작은 영역에 집중할 수 있기 때문에, 연삭숫돌의 트루잉 정밀도를 향상할 수 있다.

하기 표 1은 방전 트루잉에 있어서의 전류와 전압의 변화 범위를 나타낸다. 이 표에 나타난 바와 같이, 연삭액을 공급하는 경우에는, 전극과 연삭숫돌과의 사이의 매체의 절연성이 낮기 때문에, 전압이 보다 낮고, 전류가 보다 높아지지만, 전압과 전류의 변화는 적고, 방전 스파크도 보다 안정하기 때문에 정밀한 마이크로 트루잉을 실시할 수 있음을 알았다.

	연삭액 있음	연삭액 없음
작동전류(A)	0.4∼0.5	0.1∼0.3
작동전압(V)	30∼35	50∼70

(방전 조건과 방전의 최대 갭과의 관계)

도 5는 방전 트루잉에 있어서의 설정 전압과 최대 갭과의 관계를 나타내고 있다. 연삭액을 공급하지 않는 경우에는, 방전이 보다 쉽게 일어나기 때문에, 최대의 방전 갭이 보다 큰 것을 알았다. 연삭액을 공급하지 않는 경우에는 최대 방전 갭이 대략 86㎛, 또한 연삭액을 공급하는 경우에는 최대 방전 갭이 대략 68㎛가 되면, 전압에 의한 최대 방전 갭이 별로 변하지 않게 되었다. 이것은 방전 조건에 있어서의 방전이 일어나기 쉬운 최대 갭이라고 생각된다.

상술한 실시예로부터 이하의 점이 확인되었다.

1. 단일의 콘덴서(C)와 저항(R)로 이루어진 펄스 방전회로(25)는 간단한 회로이지만, 저항값과 콘덴서 용량을 최적화함으로써, 마이크로 방전 트루잉을 실현할 수 있다.

2. 연삭숫돌과 전극 간에 연삭액을 소량 공급하는 경우에는, 안정한 마이크로 방전 트루잉을 실현할 수 있고, 연삭숫돌의 트루잉 정밀도를 향상시킬 수 있다.

3. 방전조건에 의해, 방전이 쉽게 일어나는 최대 갭이 존재한다.

도 6은 본 발명에 따른 미세 가공방법을 나타낸 공정 설명도이다. 이 도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 미세 가공방법은 마이크로 방전 트루잉 공정(A), 전해 드레싱 공정(B), 및 연삭공정(C)으로 이루어진다.

마이크로 방전 트루잉 공정(A)은, 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a)에 근접가능한 외주변(14a)을 갖는 원판상의 방전 전극(14)과, 방전 전극(14)을 그 축심 Z를 중심으로 회전구동하는 전극 회전장치(16)를 구비하고, 연삭숫돌(12)과 전극(14)의 사이에 알카리성 액체를 공급하면서, 도전성 연삭숫돌(12)과 방전 전극(14) 사이에 직류전압을 펄스적으로 인가하여 방전에 의해 가공면을 정형한다. 즉, 이 공정은 상술한 마이크로 방전 트루잉 장치(10)를 이용하여 실시할 수 있다.

전해 드레싱 공정(B)은 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a)으로부터 간격을 두었던 대향면(28a)을 갖는 드레싱 전극(28)을 구비하고, 연삭숫돌(12)과 드레싱 전극(28)과의 사이에 알카리성 액체를 공급하면서, 도전성 연삭숫돌(12)과 드레싱 전극(28)과의 사이에 직류전압을 인가하고, 도전성 연삭숫돌을 전해에 의해 드레싱 한다. 이 공정에 있어서, 상술한 마이크로 방전 트루잉 장치(10)의 전압 인가장치(20)와 가공액 공급장치(22)를 이용할 수도 있다. 단, 이 경우에는, 펄스 방전회로(25)는 불필요하고, 일정전압을 인가한다.

연삭공정(C)에서는, 도전성 연삭숫돌(12)으로 피가공물(1)을 가공한다. 이 가공은 미세부품의 홀 가공이나 채널 가공이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 외의 미세가공에도 적용할 수 있다.

이 방법에 의해, 마이크로 방전 트루잉 공정(A)으로 편심이나 진동을 제거한 극히 미세한 또는 극히 얇은 도전성 연삭숫돌을 이용하여, 전해 드레싱 공정(B)과 연삭공정(C)를 동시 또는 반복하여 실시할 수 있고, 편심이나 진동의 악영향을 없애서 마이크로 머신등의 미세부품을 효율적으로 고정밀하게 가공할 수 있다.

도 7은 초기 전해 드레싱에 있어서의 작동전압의 변화를 나타낸 실시예이다. 이 도에 있어서, 3개의 선은 각각 피크 전류가 1A, 2A, 3A의 경우를 나타내고 있다.

이 도로부터, 피크 전류의 차이에 의해 작동전압의 변화곡선은 약간 다르지만, 어느 경우에서나, 최대 작동전압은 거의 동일하고, 또한 비선형인 것을 알 수 있다.

본 발명에서는, 전기적 트루잉 수단으로서 마이크로 방전 트루잉을 적용하고, 마이크로 연삭가공에 사용하는 메탈본드 연삭숫돌의 미세한 트루잉을 정밀하게 실시하고, ELID 연삭에 필요한 가공정밀도를 확보할 수 있음을 확인하였다.

또한, 상술한 마이크로 방전 트루잉을 적용하여, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

1. 메탈 본드나 드레싱 복합 본드 등의 도전성 본드 연삭숫돌의 트루잉에 적용할 수 있다.

2. 방전 트루잉법은 비접촉의 가공법이기 때문에, 작은 직경의 연삭숫돌과 얇은 블래이드(blade)의 연삭숫돌의 정밀 트루잉이 가능하다.

3. NC 머신에 의해 복잡한 형상표면의 연삭숫돌의 마이크로 트루잉이 가능하다.

4. 방전 트루잉에 의해, 연삭숫돌의 진동이 제거될 수 있을 뿐만 아니라, 초결정입자도 본드 부분으로부터 돌출할 수 있고, 연삭숫돌 형상을 유지하면서, 복잡한 형상면의 정밀한 연삭가공이 가능하다.

따라서, 본 발명의 마이크로 방전 트루잉 장치와 이것을 이용한 미세 가공방법은, 극히 미세하거나 극히 얇은 편심이나 진동을 효율적으로 제거할 수 있고, 연삭숫돌 자체의 변화가 없어 고정밀도의 트루잉이 가능하고, 전원설비가 소형, 소출력으로 충분하며, 복잡한 제어회로나 제어장치가 불필요하고, 전극 등 소모품의 제작/재가공이 용이한 등의 우수한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명을 몇개의 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명에 포함되는 권리범위는 이러한 실시예에 한정되지 않음을 이해할 수 있다. 반대로, 본 발명의 권리범위는 첨부한 청구범위에 포함되는 모든 개량, 수정 및 균등물을 포함하는 것이다.

Claims

피가공물(1)을 가공하기 위한 도전성 연삭숫돌(12)과, 상기 도전성 연삭숫돌의 가공면(12a)에 근접하여 방전에 의해 소모(消耗)가능한 외주변(14a)을 갖는 원판상의 방전 전극(14)과, 상기 방전 전극을 그 축심 Z를 중심으로 회전구동하는 전극 회전장치(16)와, 전극의 외주변과 연삭숫돌과의 상대위치를 제어하는 위치 제어장치(18)와, 연삭숫돌과 전극 사이에 소정의 전압펄스를 인가하는 전압 인가장치(20)와, 연삭숫돌과 전극 사이에 알카리성 액체를 공급하는 가공액 공급장치(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 방전 트루잉 장치.
제1항에 있어서, 상기 전압 인가장치(20)는 소정의 직류전압을 발생시키는 직류전원(24)과, 콘덴서(C), 저항(R), 및 한 쌍의 출력단자를 갖고, 단자 사이가 개방되었을 때에 콘덴서를 충전하고 단자 사이의 저항이 저감되었을 때 콘덴서를 방전하는 펄스 방전회로(25)와, 상기 출력단자의 플러스(+) 쪽을 연삭숫돌에 접속하고 마이너스(-) 쪽을 전극에 접속하는 전류 공급라인(26)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 방전 트루잉 장치.
(A)도전성 연삭숫돌(12)의 가공면(12a)에 근접하여 방전에 의해 소모(消耗)가능한 외주변(14a)을 갖는 원판상의 방전 전극(14)과, 상기 방전 전극을 그 축심 Z를 중심으로 회전구동하는 전극 회전장치(16)를 구비하고, 연삭숫돌과 전극 사이에 알카리 액체를 공급하면서, 도전성 연삭숫돌과 방전 전극과의 사이에 직류전압펄스를 인가하여 방전에 의해 가공면을 정형하는 마이크로 방전 트루잉 공정과,

(B)상기 도전성 연삭숫돌(12)의 가공면으로부터 간격을 두었던 대향면(28a)을 갖는 드레싱 전극(28)을 구비하고, 연삭숫돌과 드레싱 전극과의 사이에 알카리성 액체를 공급하면서, 도전성 연삭숫돌과 드레싱 전극과의 사이에 직류전압을 인가하고, 도전성 연삭숫돌을 전해에 의해 드레싱하는 전해 드레싱 공정과,

(C)도전성 연삭숫돌로 피가공물을 가공하는 연삭공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 가공방법.