KR100622759B1 - 방전 가공 장치 및 방전 가공기용 장치 - Google Patents

방전 가공 장치 및 방전 가공기용 장치 Download PDF

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Abstract

전도성 피가공물(12)에 다수의 구멍을 방전 가공하기 위한 장치(10)는 제 1 전극(28)을 회전시키기 위한 방전 가공기(14)와, 적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 방전 유닛(18)을 포함한다. 이 방전 가공기(14)는 구동기(22)와 제어기(24)를 포함하며, 구동기(22)는 방전 가공기(14)와, 상기 제 1 전극(28)을 회전시키기 위한 방전 유닛(18)과, 적어도 하나의 제 2 전극(38)에 바람직하게 결합되며, 제어기(24)는 상기 방전 가공기(14)와 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 바람직하게 결합되며 제 1 전극(28)과 제 2 전극(38)으로부터 피가공물(12)로의 전기 에너지 공급을 제어한다.

Description

방전 가공 장치 및 방전 가공기용 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING MULTIPLE HOLES}
도 1은 다수의 구멍을 방전 가공하기 위한 본 발명의 장치의 개략적인 평면도,
도 2는 도 1의 2-2 화살표 방향으로 취한 도면,
도 3은 도 1의 3-3 선을 따라 취한 단면도,
도 4는 본 발명의 구동 기구의 변형예의 도면,
도 5는 도 4의 5-5 선을 따라 취한 단면도,
도 6은 다수의 구멍을 방전 가공하기 위한 본 발명에 따른 장치의 변형예의 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12 : 전도성 피가공물 14 : 방전 가공기
18 : 방전 유닛 22 : 구동기
24 : 제어기 28 : 제 1 전극
38 : 제 2 전극
본 발명은 일반적으로 방전 가공(Electrical Discharge Machining; EDM)에 관한 것으로, 특히 다수의 구멍을 방전 가공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
방전 가공을 사용하여 다수의 구멍을 천공하는 것은 아콤-툴(Acomb-tool)로 공지된 다수의 공구 조립체를 사용하여 수행된다. 이 공구 조립체는 EDM 장치의 램(ram)상에 장착된 다수의 고정형 또는 비회전형 전극을 구비한다. 이러한 공구 조립체의 결점은 작고 깊은 구멍으로부터 유전성 유체가 플러시되기 어려우므로, 공정이 매우 더디며, 다수의 비원형 구멍을 천공하는데에만 적합하다는 것이다.
고속 방전 가공에는 단일 원형 구멍을 천공하기 위해서 회전 관상 전극, 유전성 유체 및 전극 중심을 관통하는 고압 플러싱(high pressure flushing)을 사용한다.
이들 고속 EDM 기계는 한쌍의 구멍을 동시에 가공하기 위한 한쌍의 전극을 회전시키기 위해서 서로 인접하게 배치된 한쌍의 스핀들을 구비한다. 이러한 시스템에 있어서, 각각의 전극에 대한 개별 모터 구동부와 제어 시스템을 갖는 각각의 스핀들은 독립적으로 작동한다. 이런 유형의 시스템은 단일 스핀들 시스템보다 훨씬 더 고가이며, 이 스핀들은 서로에 대해서 고정된 위치에 있기 때문에 필요한 조정을 어렵게 한다.
따라서, 다수의 구멍을 동시에 천공할 수 있고 복수개의 회전가능한 전극이 서로에 대해서 조정가능하게 위치설정되는 고속 EDM의 필요성이 존재한다.
전술한 필요성은 본 발명에 의해서 충족될 수 있다. 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 전도성 피가공물에 다수의 구멍을 형성하는 방전 가공용 장치에 있어서, 제 1 전극을 회전가능하게 장착하기 위한 방전 가공기를 구비하며, 이 방전 가공기는 구동기, 제어기, 적어도 하나의 제 2 전극을 회전가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 방전 유닛을 구비하며, 상기 구동기는 방전 가공기와 제 1 전극 회전용 방전 유닛과 적어도 하나의 제 2 전극에 결합되며, 제어기는 방전 가공기와, 제 1 전극과 제 2 전극으로부터 피가공물로의 전기 에너지 공급을 제어하기 위한 적어도 하나의 방전 유닛과 결합한다.
제 2 특징에 따르면, 피가공물에 다수의 구멍을 가공하기 위한 방전 가공기에 사용되는 장치에 있어서, 복수개의 전극을 회전가능하게 장착하기 위한 복수개의 방전 유닛과, 이 방전 유닛에 결합되고 복수개의 전극을 회전시키기 위해서 방전 가공기의 구동기에 결합가능한 구동 기구를 구비한다.
도 1은 피가공물(12)에 다수의 구멍을 방전 가공하기 위한 예시적인 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 이 장치(10)는 방전 가공기(14)와, 복수개의 방전 유닛(18)을 갖는 부착 장치(16)를 구비한다. 방전 가공기(14)는 방전 유닛(20), 구동기(22) 및 제어기(24)를 구비한다.
방전 유닛(20)은 전극(28)에 분리가능하게 부착될 수 있는 메인 스핀들(26)을 구비한다. 메인 스핀들(26)은, 구동기(22)에 결합되고 이에 의해서 회전되는 전도성 본체(30)에 부착된다. 구동기(22)는 방전 유닛(20)을 회전시키거나 또는 수직 이동시키기 위한 모터 및 서보-제어 유닛(도시안함)을 포함할 수도 있다. 제어기(24)는 본체(30)에 결합되며, 전력 공급원(도시안함)을 거쳐서 전극(28)에 조정 전압을 제공하며, 피가공물(12)에 대해서 전극(28)을 수직 위치설정하기 위해서 서보 제어유닛을 제어한다. 제어기(24)는 또한 피가공물(12)에 전기적으로 결합된다. 본체(30)는 길이방향으로 본체를 관통하여 형성된 공급 보어(32)를 가진다. 공급 보어(32)는 커플러(36)를 사용하여 전극(28)에 유체 공급 도관(34)을 유체 결합한다. 유체 공급 도관(34)은 하나 또는 그 이상의 유체 탱크(도시안함)로부터 유전성 유체를 공급 받아 전극(28)에 공급한다.
삭제
복수개의 방전 유닛(18)이 방전 가공기(14)에 결합된다. 각각의 방전 유닛(18)은 서브 스핀들(40)에 장착되고 전도성 본체(42)에 결합된 전극(38)을 포함한다. 본체(42)는 그 길이방향으로 관통하여 형성된 공급 보어(44)를 구비한다. 공급 보어(44)는 커플러(48)에 의해서 전극(38)에 유체 공급 도관(46)을 유체 결합한다. 유체 공급 도관(46)은 하나 또는 그 이상의 유체 탱크(도시안함)로부터 유전성 유체를 공급 받아 전극(38)에 공급한다.
방전 유닛(18)은 예를 들면 구동 벨트 등의 구동 기구(50)에 의해서 방전 가공기(14)의 구동기(22)에 결합가능하다. 바람직하게는, 구동 기구(50)는 전극(38)을 회전시키기 위해서 메인 스핀들(26)의 본체(30)와 서브 스핀들(40)의 본체(42)를 결합하는 치형 또는 천공 벨트와 같은 확실한 결합 벨트이다.
삭제
가공하는 동안, 전극내의 공급 보어를 통해서 전극의 팁에 있는 유전성 출구를 향하도록 유전성 유체를 강제하기에 충분한 압력하에서 전극(28, 38)의 유전성 입구로 공급된다. 유전성 유체의 유동 속도는 각각의 유체 공급 도관(34, 44)에 배치된 독립적으로 조정되는 밸브(도시안함)에 의해서 조정 또는 조절될 수도 있다. 유전성 유체는 전극과 피가공물 사이에 형성된 간극을 충전한다. 유체가 이 간극을 통해서 천공중인 구멍을 빠져나올 때, 유전성 유체는 침식된 피가공물 재료와 같은 가공 배출물을 구멍 밖으로 플러싱한다.
제어기(24)는 방전 유닛(18, 20)에 전력을 제공한다. 전력은 각각의 유닛을 전력 공급원에 선택적으로 결합하는 전기적 커플링, 예컨대 금속 브러쉬를 통해서 제공될 수도 있거나, 또는 이 유닛은 전력 공급원에 전기적으로 결합되는 전도성 프레임내에 수납될 수도 있다. 따라서, 유닛(18)의 회전시에도, 전력 공급원으로부터의 전압이 프레임을 통해서 전극(38)에 인가될 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 방전 유닛(18)이 프레임 유닛(52)내에 장착된다. 각각의 방전 유닛은 베어링 블록(56)내에 수납된 베어링(54)상에 장착될 수도 있다. 각각의 방전 유닛(18)의 위치는 베어링 블록(56)내에서 베어링(54)을 소망 위치까지 이동시키고 잠금 너트, 클램프, 스크류 세트, 또는 기타 당해 기술분야에 공지된 기구와 같은 잠금 기구로 제위치에 고정 함으로써 조절될 수 있다. 또한, 구멍 위치의 정밀도가 높아야 하는 경우에, 베어링(54)은 프레임(52) 내부의 고정 위치에 고정될 수도 있다. 프레임(52)은 스테인레스강 또는 유사한 특성을 갖는 다른 적절한 재료 등의 전도성 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
도 3은 방전 유닛(18)에 회전 운동을 전달하기 위해 방전 가공기(14)와 결합하는 구동 기구(50)를 도시한다. 모든 방전 유닛이 효과적으로 회전될 수 있도록 구동 기구(50)의 장력을 조정하는데 벨트 조정 기구(58)가 사용될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 복수개의 전극(138)(도 4)의 회전을 위해 복수개의 방전 유닛(118)에 조작 가능하게 결합되는 구동기(122)(도 5)로부터 회전 운동을 전달하기 위한 변형된 구동 기구(150)를 도시한다. 방전 유닛(118)은 전술한 바와 유사하게 프레임(152) 내부의 베어링 블록(156) 안에 수납되는 베어링(154)상에 장착될 수도 있다.
구동기(122)는 방전 유닛(120)에 결합되어 화살표(158) 방향으로 방전 유닛(120)을 회전시킨다. 방전 유닛(120)에 장착된 메인 기어(160)는 복수개의 서브 기어(162)와 결합된다. 서브 기어(162)는 방전 유닛(118)상에 개별적으로 장착되며, 서브 기어가 회전하면 서브 스핀들(140)이 화살표(164) 방향으로 회전한다. 메인 기어(160)와 서브 기어(162)는 스테인레스강 등과 같은 전도성 재료로 구성될 수도 있으며, 또한 플라스틱 또는 고무 재료로 구성될 수도 있다. 메인 기어(160)와 서브 기어(162)는 비교적 견고하고 신뢰할 만한 회전 제어를 제공하도록 톱니 모양이 될 수 있거나, 또는 필요에 따라서는 매끈한 모양이 될 수 있다. 도 5는 방전 유닛 구성의 예를 도시한다. 그러나, 방전 유닛(118)은 선형으로 배치될 수도 있거나, 또는 필요에 따라서는 다른 변형된 구성으로 배치될 수도 있다.
제어기(124)는 방전 유닛(120)에 결합될 수도 있으며, 전력 공급원(도시 안함)을 거쳐 전극(128)에 조정 전압을 제공하며, 전극(128)을 수직으로 위치설정하기 위한 서보 제어 유닛을 제어한다. 제어기(124)는 방전 유닛(118)에 결합되어 조정 전압을 전극(138)에 제공할 수도 있거나, 또는 제 2 제어기(166)가 방전 유닛(118)에 결합되어 조정 전압을 전극(138)에 제공할 수도 있다.
구멍의 중심 위치의 정밀도가 고도로 요구되는 경우에, 방전 유닛을 위치설정하기 위해서 조정불가능한 베어링 시트를 갖는 템플릿(template)이 사용될 수도 있다.
동시에 많은 구멍을 가공할 필요가 있는 경우에, 다수의 제어기, 구동기 및 전력원이 사용될 수도 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 방전 유닛(200)이 일련의 프레임(210)상에 장착될 수도 있다. 각각의 방전 유닛(200)은 개별 구동기(212)와 전력원(214)을 가질 수도 있다. 각각의 구동기(212)는 구동 벨트, 기어 또는 전술한 고무 롤러와 같은 구동 기구를 사용함으로써 일련의 방전 유닛(200)에 대해서 일련의 회전 운동을 제공할 수도 있다. 별도의 전력 공급원은 일련의 방전 유닛에 대해 단일 전력 공급원보다 효율적으로 설계 전압을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예가 본 명세서에 상세히 도시 및 설명되었지만, 당해 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 정신에서 벗어남없이 다양한 변형, 부가 및 대체 등이 있을 수 있으므로 이하 청구범위에서 정의된 바와 같이 본 발명의 청구범위내에서 고려되어야하는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 다수의 구멍을 도시에 천공할 수 있고 복수개의 회전가능한 전극이 서로에 대해서 조정가능하게 위치설정되는 고속 EDM을 제공할 수 있다.

Claims (19)

  1. 전도성 피가공물(12)에 다수의 구멍을 방전 가공하기 위한 장치(10)에 있어서,
    구동기(22)와 제어기(24)를 가지며, 제 1 전극(28)을 그 축선을 중심으로 회전가능하게 장착하기 위한 방전 가공기(14)와,
    적어도 하나의 제 2 전극(38)을 그 축선을 중심으로 회전가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 방전 유닛(18)을 포함하며,
    상기 구동기(22)는 상기 방전 가공기(14) 및 상기 방전 유닛(18)에 결합되어, 상기 제 1 전극(28) 및 상기 적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전시키며, 상기 제어기(24)는 상기 방전 가공기(14) 및 상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어, 상기 제 1 전극(28) 및 상기 제 2 전극(38)로부터 피가공물(12)로의 전기 에너지 공급을 제어하는
    방전 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동기(22)는 상기 방전 가공기(14) 및 상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제 1 전극(28) 및 상기 적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전시키는
    방전 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(24)는 상기 방전 가공기(14) 및 상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제 1 전극(28) 및 상기 적어도 하나의 제 2 전극(38)으로부터 피가공물(12)로의 전기 에너지를 제어 가능하게 공급하는
    방전 가공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동기(22)는 상기 방전 가공기(14) 및 상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제 1 전극(28) 및 상기 적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전시키며, 상기 제어기(24)는 상기 방전 가공기(14) 및 상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 제 1 전극(28) 및 적어도 하나의 제 2 전극(38)으로부터 피가공물(12)로의 전기 에너지 공급을 제어하는
    방전 가공 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)은 상기 전극(38)을 탈착가능하고 회전가능하게 장착하기 위한 스핀들(40)을 포함하는
    방전 가공 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)은 유전성 유체의 공급원에 유체 결합가능한 유전성 커플러(48)를 포함하는
    방전 가공 장치.
  8. 피가공물(12)에 다수의 구멍을 가공하기 위한 방전 가공기(14)에 사용하기 위한 장치(16)에 있어서,
    복수개의 전극(28, 38)을 회전가능하게 장착하기 위한 복수개의 방전 유닛(18, 20)과,
    상기 복수개의 방전 유닛(18)에 결합되며, 상기 복수개의 전극(38)을 회전시키기 위해서 방전 가공기(14)의 구동기(22)에 결합가능한 구동 기구(50, 150)를 포함하는
    방전 가공기용 장치.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극(38)으로의 전기 에너지 공급을 제어하기 위한 제어기(124, 166)를 더 포함하는
    방전 가공기용 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18)의 각각은 전극(38)을 탈착가능하고 회전가능하게 장착하기 위한 스핀들(30)을 포함하는
    방전 가공기용 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18)의 각각은 유전성 유체 공급원에 유체 결합가능한 절연 커플러(48)를 포함하는
    방전 가공기용 장치.
  13. 전도성 피가공물(12)에 다수의 구멍을 방전 가공하기 위한 장치(10)에 있어서,
    복수개의 전극(28, 38)을 회전가능하게 장착하기 위한 복수개의 방전 유닛(18, 20)과,
    상기 방전 유닛(18, 20)을 수평으로 조정가능하게 위치설정하기 위한 수단(52)과,
    상기 복수개의 전극(28, 38)을 회전시키기 위해서 상기 복수개의 방전 유닛(18, 20)에 결합되는 수단(22, 50, 150)과,
    상기 복수개의 방전 유닛(18, 20)으로부터 상기 피가공물(12)로의 전기 에너지 공급을 제어하기 위한 수단(24)을 포함하는
    방전 가공 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18, 20)이 유전성 유체 공급원에 유체 결합가능한 절연 커플러(36, 48)를 포함하는
    방전 가공 장치.
  15. 피가공물(12)에 다수의 구멍을 가공하기 위한 방전 가공기(14)에 사용하기 위한 장치(16)에 있어서,
    복수개의 전극(38)을 회전가능하게 장착하기 위한 복수개의 방전 유닛(18)과,
    방전 가공기(14)의 구동기(22)에 결합가능하며, 복수개의 전극(38)을 회전시키기 위한 수단(50, 150)을 포함하는
    방전 가공기용 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18)으로부터 상기 피가공물(12)로의 전기 에너지 공급을 제어하기 위한 수단(24)을 더 포함하는
    방전 가공기용 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극(38)을 회전시키기 위한 수단(50, 150)이 구동기(22)를 포함하는
    방전 가공기용 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)은 프레임 유닛(52) 내의 베어링 블록(56) 내부에 수용되는 베어링(54) 상에 장착되는
    방전 가공 장치.
  19. 제 8 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)은 프레임 유닛(52) 내의 베어링 블록(56) 내부에 수용되는 베어링(54) 상에 장착되는
    방전 가공기용 장치.
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