KR101039464B1 - 미세방전 디버링 가공장치 및 가공공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세방전 디버링 가공장치 및 가공공정에 관한 것으로, 피가공물에 형성되는 버(Burr)를 정전용량 센서로 추적하여 스캔한 후 측정된 버의 높이 신호에 따라 디버링 가공조건을 설정하고, 설정된 가공조건에 따라 피가공물의 버를 정밀하게 디버링 가공할 수 있는 미세방전 디버링 가공장치 및 가공공정을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 특징은, 방전가공장치에 있어서, 피가공물에 형성되는 버의 위치를 추적하면서 버를 스캔하는 스캔부; 및 상기 스캔부에서 스캔한 버의 상부를 이동하면서 디버링 가공을 수행하는 전극; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

미세방전, 디버링, 스캔부, 전극, 정전용량 센서, 가공조건

Description

미세방전 디버링 가공장치 및 가공공정{Device and method for machining of micro-discharge deburring}

본 발명은 미세방전 디버링 가공장치 및 가공공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피가공물에 형성되는 버(Burr)를 스캔하여 버의 높이를 측정하고, 버의 높이 신호에 따라 미세방전 디버링 가공조건을 설정한 후 전극에 전압을 가변적으로 인가하여 피가공물에서 버(Burr)를 제거하는 미세방전 디버링 가공장치 및 가공공정에 관한 것이다.

일반적으로, 방전가공이란, 전기적인 방전현상을 이용한 가공법으로 전극과 피가공물 간에 고주파 펄스 파형의 전압을 가하여 방전을 행함으로써 피가공물의 표면층을 제거하여 원하는 형상으로 가공하는 가공법이다.

이러한 방전가공의 원리는, 절연성이 있는 가공액에 공구전극과 공작물 등의 피가공물을 넣고 지속적인 아크방전을 발생시켜 피가공물의 일부를 제거하는 가공방법으로서, 전극과 피가공물 간의 고주파 펄스 파형의 전압을 인가하여 방전을 행함으로써 피가공물 표면층을 제거하는 것이다.

상술한 바와 같은 방전가공의 원리를 이용한 방전가공장치(Elestric Discharge Machine : EDM)는 가공상의 제약을 받지 않고, 형상을 비교적 좋은 정밀도로 가공가능하며, 가공면이 균일하고, 후가공이 필요없다는 등의 장점으로 인해 최근 들어 많이 사용되고 있다.

이러한 방전가공장치의 동작은, 먼저 가공액에 전극과 피가공물을 넣고, 전극과 피가공물 사이에 작은 갭(Gap)을 유지한 후 전극과 피가공물에 전압을 인가한다.

이로 인해, 전극과 피가공물 사이에 방전이 시작되며, 이때 전극과 피가공물 사이의 갭을 방전갭이라고 한다.

여기서, 전극과 피가공물 간에는 고주파 펄스 전원에 의해 무수히 많은 펄스 파형이 생성되고, 생성된 펄스 파형이 피가공물의 최단점으로 흘러들어가며, 전류밀도가 높은 전기가 피가공물을 가열하여 용해시킨다.

이러한 지점을 방전점이라고 하고, 이 방전점에서 온도 상승이 급속도로 이루어져 전극과 피가공물간에 높은 압력이 발생하여 증발 현상 및 기화 현상이 발생하고, 피가공물의 용해된 금속은 작은 알갱이로 변환되며, 가공액의 흐름에 의해 제거된다.

상술한 과정 및 방법을 지속적으로 반복함으로써 방전가공을 수행한다.

이러한 방전가공장치는 현재 일반 범용 공작기계로 가공에 어려움이 있는 내열재료, 형상가공, 절단, 난삭성재료를 주로 사용하는 분야 등에서 필수적으로 적용되고 있으며, 비철금속재료의 가공에도 활용되고 있다.

그러나, 작업속도 측면에서 방전가공은 일반적인 절삭가공에 비하여 많은 작업시간을 요구한다는 문제점이 있었다.

반면, 절삭가공은 절삭작업 시 버(Burr)가 발생하고, 이 버를 워터제트 분사 또는 샌드블라스팅 등과 같은 후가공에 의하여 제거해주어야 한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 피가공물에 형성되는 버(Burr)를 정전용량 센서로 추적하여 스캔한 후 측정된 버의 높이 신호에 따라 디버링 가공조건을 설정하고, 설정된 가공조건에 따라 피가공물의 버를 정밀하게 디버링 가공할 수 있는 미세방전 디버링 가공장치 및 가공공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 방전가공장치에 있어서, 피가공물에 형성되는 버의 위치를 추적하면서 버를 스캔하는 스캔부; 및 상기 스캔부에서 스캔한 버의 상부를 이동하면서 디버링 가공을 수행하는 전극; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스캔부는 피가공물에 형성되는 버의 분포에 따른 정전기력을 측정하는 정전용량 센서와, 상기 정전용량 센서를 통해 측정된 정전기력을 저장하고, 기준 정전기력이 기 설정되어 있는 데이터 베이스를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 데이터 베이스에 저장된 버의 정전기력과 기 설정된 기준 정전기력을 비교하여 버의 높이를 연산하기 위한 제어부가 구비된다.

여기서, 상기 제어부는 버의 높이 데이터에 의해 피가공물과 전극 사이의 갭, 전극의 위치 및 버의 높이에 따라 전극에 가변적으로 입력되는 전압을 설정 및 제어하도록 이루어진다.

더불어, 상기 정전용량 센서에서 측정된 정전기력을 증폭하는 증폭기가 더 구비된다.

한편, 미세방전 디버링 가공장치의 가공공정에 있어서, 피가공물에 형성되는 버를 스캔하는 단계; 측정된 정전기력을 전송하는 단계; 버의 높이를 연산하는 단계; 미세방전 디버링 가공조건을 설정하는 단계; 설정된 미세방전 디버링 가공조건을 저장하는 단계; 설정된 미세방전 디버링 가공조건에 따라 전극을 위치시키는 단계; 및 미세방전 디버링 가공공정을 수행하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 피가공물에 형성되는 버의 분포에 따라 각기 다르게 발생되는 정전기력을 측정하는 단계; 및 측정된 정전기력을 증폭하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.

그리고, 측정된 정전기력을 기준 정전기력과 비교하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.

더불어, 버의 높이 데이터에 따라 전극과 버 사이의 갭을 설정하는 단계; 버의 높이 데이터에 따라 전극의 위치를 설정하는 단계; 및 버의 높이 데이터에 따라 전극에 인가할 전압을 가변적으로 설정하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.

이때, 버의 높이가 높을 경우, 높은 전압이 전극에 인가되어 버를 제거하는 단계; 및 버의 높이가 낮을 경우, 낮은 전압이 전극에 인가되어 버를 제거하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 피가공물에 형성되는 버(Burr)를 정전용량 센서로 추적하여 스캔한 후 전극으로 피가공물에 미세방전 디버링 가공공정을 수행함으로써 피가공물에 형성되는 버가 정밀하게 제거되는 효과를 거둘 수 있다.

또한, 정전용량 센서에 의해 측정된 버의 높이 신호에 따라 미세방전 디버링 가공조건을 설정하여 피가공물의 크기에 관계없이 버의 제거가 가능할 뿐만 아니라, 버의 높, 낮이에 관계없이 균일한 버의 제거가 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 스캔부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 전극을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6은 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 가공공정을 개략적으로 나타내는 단계도이고, 도 7은 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 가공공정을 나타내는 블럭도이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치(1)는 스캔부(10)와 전극(30)을 포함하여 구성된다.

상기 스캔부(10)는 피가공물(3)에 형성되는 버(Burr : 5)의 위치를 추적하면서 버(5)를 스캔하기 위한 것으로서, 피가공물(3)에 형성되는 버(5)의 분포에 따라 측정되는 정전기력의 차이로 버(5)의 높이를 측정하기 위한 정전용량 센서(Capacitive Sensor : 11)와 상기 정전용량 센서(11)에 의해 측정된 정전기력을 저장하기 위한 데이터 베이스(DB : 15)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 피가공물(3)에 형성되는 버(5)는 그 높이에 따라 정전기력이 가변적으로 발생되기 때문에 상기 정전용량 센서(11)로 버(5)의 스캔 시 버(5)의 불규칙적인 높이에 따른 정전기력을 측정한다.

그리고, 상기 데이터 베이스(15)에 저장된 버(5)의 정전기력과 기 설정된 기준 정전기력을 비교하여 버(5)의 높이를 연산하기 위한 제어부(17)가 구비된다.

여기서, 상기 정전용량 센서(11)를 통해 측정된 버(5)의 정전기력으로 버(5)의 높이를 연산하기 위하여 상기 데이터 베이스(15)에는 피가공물(3)의 표면에서 발생되는 기준 정전기력에 대한 데이터기 기 설정되는 것이 바람직하다.

이를 기준으로 제어부(17)에서 피가공물(3)의 버(5)에서 측정된 가변적인 정전기력과 기준 정전기력을 비교하여 버(5)의 높이를 연산한다.

상기한 바와 같이, 상기 제어부(17)가 기준 정전기력과 피가공물(3)의 버(5)에서 측정된 가변적인 정전기력을 비교하여 전극(30)과 버(5) 사이의 갭(Gap), 전 극(30)의 위치 및 버(5)의 높이 변화에 따라 전극(30)에 인가되는 전압의 변화 등의 미세방전 디버링 가공조건을 설정한다.

본 발명의 일 실시예에서는 정전기력에 의해 연산된 버(5)의 높이 데이터를 통해 제어부(17)가 자동으로 미세방전 디버링 가공조건을 설정하도록 이루어져 있으나, 정전기력에 의해 연산된 버(5)의 높이 데이터를 작업자가 모니터링한 후 직접 미세방전 디버링 가공조건을 설정하도록 이루어지는 것도 가능하다.

여기서, 정전기력에 의해 연산된 버(5)의 높이 데이터 변화에 따라 미세방전 디버링 가공조건을 설정하는 제어부(17)가 데이터 베이스(15) 내에 구비되는 것도 가능하고, 상기 데이터 베이스(15)가 정전기력에 의해 연산된 버(5)의 높이 데이터를 저장함과 동시에 미세방전 디버링 가공조건을 설정하도록 이루어지는 것도 가능하다.

한편, 상기 정전용량 센서(11)에서 측정된 정전기력을 증폭하기 위한 증폭기(13)가 구비된다.

그리고, 상기 스캔부(10)에는 전원을 공급하기 위한 별도의 전원공급장치(Power Supply : 19)가 구비된다.

상기 전극(Electrode : 30)은 일반적인 방전가공에 적용되는 전극(30)으로서, 상기 스캔부(10)의 정전용량 센서(11)에 의해 스캔된 피가공물(3)의 버(5)를 따라 이동하면서 미세방전 디버링 가공공정을 수행한다.

이때, 상기 전극(30)은 상기 제어부(17)에서 설정된 미세방전 디버링 가공조건에 따라 피가공물(3)의 미세방전 디버링 가공공정을 수행한다.

즉, 상기 정전용량 센서(11)에서 측정된 정전기력에 의해 연산된 버(5)의 높이 데이터에 의해 전극(30)과 버(5) 사이의 갭(Gap), 전극(30)의 위치 및 버(5)의 높이 변화에 따라 전극(30)에 인가되는 전압의 변화 등 미세방전 디버링 가공조건에 따라 전극(30)이 피가공물(3)을 이동하면서 미세방전 디버링 가공공정을 수행한다.

이로 인해, 상기 전극(30)으로 피가공물(3)의 미세방전 디버링 가공공정 수행 시 버(5)의 높이가 높을 경우, 전극(30)에 인가되는 전압이 커지고, 버(5)의 높이가 낮을 경우, 전극(30)에 인가되는 전압이 작아지는 등 버(5)의 높이에 따라 인가되는 전압이 변화되면서 미세방전 디버링 가공공정을 수행한다.

이하, 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치(1)의 가공공정을 설명한다.

먼저, 상기 스캔부(10)의 정전용량 센서(11)로 피가공물(3)에 형성되는 버(5)를 스캔한다(S10).

이때, 상기 정전용량 센서(11)가 피가공물(3)에 형성되는 버(5)의 불규칙적인 분포에 따라 각기 다르게 발생되는 정전기력을 측정한다(S11).

그리고, 상기 정전용량 센서(11)에 의해 측정된 정전기력을 증폭기(13)로 증폭한다(S12).

본 발명의 일 실시예에서는 하나의 정전용량 센서(11)가 피가공물(3)의 상부를 이동하면서 버(5)를 스캔하여 버(5)의 높이를 측정하도록 이루어져 있으나, 다수개의 정전용량 센서(11)가 피가공물(3)의 상부를 이동하면서 피가공물(3) 전체에 형성되는 버(5)를 스캔하여 버(5)의 높이를 측정함으로써 한번의 스캔으로 피가공물(3)에 형성되는 모든 버(5)의 높이를 측정하도록 이루어지는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이, 상기 정전용량 센서(11)를 통해 측정된 후 증폭기(13)를 통하여 증폭된 정전기력을 데이터 베이스(15)로 전송한다(S20).

그리고, 상기 제어부(17)가 데이터 베이스(15)로 전송된 정전기력으로 버(5)의 높이를 연산한다(S30). 이때, 상기 제어부(17)는 상기 데이터 베이스(15)에 기 설정된 피가공물(3) 표면의 기준 정전기력과 측정된 정전기력을 비교한다(S31).

여기서, 상기 피가공물(3)의 표면에서 발생되는 기준 정전기력에 대한 데이터가 데이터 베이스(15)에 기 설정되어 저장되어 있으며, 상기 기준 정전기력을 기준으로 가변적으로 발생되는 정전기력을 측정하여 버(5)의 높이를 연산하게 된다.

이렇게 상기 피가공물(3)에 형성되는 버(5)의 높이에 따른 정전기력과 기준 정전기력을 비교하여 연산한 후 연산된 버(5)의 높이 데이터에 따라 제어부(17)가 미세방전 디버링 가공조건을 설정한다(S40).

여기서, 상기 버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)과 버(5) 사이의 갭을 설정하고(S41), 상기 버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)의 위치를 설정하며(S42), 버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)에 인가할 전압을 가변적으로 설정한다(S43).

즉, 상기 버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)과 버(5) 사이의 최적화된 갭을 설정하고, 전극(30)의 위치를 설정하며, 가변되는 버(5)의 높이 데이터에 따라 디버링하기 위하여 전극(30)에 가변적으로 인가할 전압을 설정한다.

상기한 바와 같이, 상기 제어부(17)에서 설정된 미세방전 디버링 가공조건을 데이터 베이스(15)에 저장한다(S50).

그 다음, 설정 및 저장된 미세방전 디버링 가공조건에 따라 전극(30)을 피가공물(3)에 위치시킨다(S60). 이때, 미세방전 디버링 가공조건에 따라 설정된 전극(30)과 버(5) 사이의 갭 및 전극(30)의 위치에 따라 전극(30)을 피가공물(3)의 상부에 위치시킨다.

그리고, 설정된 미세방전 디버링 가공조건에 따라 피가공물(3)에 전극(30)으로 미세방전 디버링 가공공정을 수행한다(S70).

이때, 상기 전극(30)으로 피가공물(3)에 미세방전 디버링 가공공정의 수행 시 버(5)의 높이가 높을 경우, 높은 전압이 전극(30)에 인가되어 버(5)를 제거하고(S71), 버(5)의 높이가 낮을 경우, 낮은 전압이 전극(30)에 인가되어 버(5)를 제거한다(S72).

즉, 상기 제어부(17)에서 설정된 미세방전 디버링 가공조건에 따라 버(5)의 높이가 높을 경우, 전극(30)에 인가되는 전압을 크게 하고, 버(5)의 높이가 낮을 경우, 전극(30)에 인가되는 전압을 작게 하는 등 전극(30)에 인가되는 전압을 변화시키면서 피가공물(3)에 미세방전 디버링 가공공정을 수행한다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 데이터 베이스(15)에 저장된 버(5)의 높이 데이터에 따라 제어부(17)에서 자동으로 미세방전 디버링 가공조건을 설정한 후 설정된 미세방전 디버링 가공조건에 따라 전극(30)을 버(5)의 상부에 위치시켜 미세방전 디버링 가공공정을 수행하도록 이루어져 있으나, 작업자가 저장된 버(5)의 높이 데이터를 모니터링한 후 직접 미세방전 디버링 가공조건을 설정하고, 설정된 조 건에 따라 전극(30)을 버(5)의 상부에 위치시켜 미세방전 디버링 가공공정을 수행하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 스캔부(10)에서 피가공물(3)을 스캔하여 버(5)의 높이를 측정한 후 측정된 버(5)의 높이에 따른 미세방전 디버링 가공조건을 설정하고, 설정된 가공조건에 따라 미세방전 디버링 가공공정을 수행하는 등 미세방전 디버링 가공공정이 순차적으로 진행되도록 이루어져 있으나, 상기 스캔부(10)에서 피가공물(3)의 스캔작업을 진행하면서 버(5)의 높이에 따른 미세방전 디버링 가공조건을 설정함과 동시에 설정된 가공조건에 따라 미세방전 디버링 가공공정이 동시에 수행되도록 이루어지는 것도 가능하다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 스캔부를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 전극을 개략적으로 나타내는 도면,

도 3, 도 4, 도 5, 도 6은 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 가공공정을 개략적으로 나타내는 단계도,

도 7은 본 발명에 의한 미세방전 디버링 가공장치의 가공공정을 나타내는 블럭도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 미세방전 디버링 가공장치, 3 : 피가공물,

5 : 버, 10 : 스캔부,

11 : 정전용량 센서, 13 : 증폭기,

15 : 데이터 베이스, 17 : 제어부,

19 : 전원공급장치, 30 : 전극.

Claims (10)

1. 방전가공장치에 있어서,

   피가공물(3)에 형성되는 버(5)의 위치를 추적하면서 버(5)를 스캔하는 스캔부(10); 및

   상기 스캔부(10)에서 스캔한 버(5)의 상부를 이동하면서 디버링 가공을 수행하는 전극(30);

   을 포함하며,

   상기 스캔부(10)는 피가공물(3)에 형성되는 버(5)의 분포에 따른 정전기력을 측정하는 정전용량 센서(11)와, 상기 정전용량 센서(11)를 통해 측정된 정전기력을 저장하고, 기준 정전기력이 기 설정되어 있는 데이터 베이스(15) 및 상기 데이터 베이스(15)에 저장된 버(5)의 정전기력과 기 설정된 기준 정전기력을 비교하여 버(5)의 높이를 연산하기 위한 제어부(17)를 포함하며,

   상기 제어부는 상기 연산된 버(5)의 높이 데이터에 의해 피가공물(3)과 전극(30) 사이의 갭, 전극(30)의 위치 및 버(5)의 높이에 따라 전극(30)에 가변적으로 입력되는 전압을 설정 및 제어하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세방전 디버링 가공장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 정전용량 센서(11)에서 측정된 정전기력을 증폭하는 증폭기(13)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 미세방전 디버링 가공장치.
6. 미세방전 디버링 가공장치(1)의 가공공정에 있어서,

   피가공물(3)에 형성되는 버(5)를 스캔하는 단계(S10);

   상기 피가공물(3)에 형성되는 버(5)의 분포에 따라 각기 다르게 발생되는 정전기력을 측정하는 단계(S11);

   상기 측정된 버(5)의 정전기력을 전송하는 단계(S20);

   버(5)의 높이를 연산하는 단계(S30);

   측정된 정전기력을 기준 정전기력과 비교하는 단계(S31);

   미세방전 디버링 가공조건을 설정하는 단계(S40);

   설정된 미세방전 디버링 가공조건을 저장하는 단계(S50);

   설정된 미세방전 디버링 가공조건에 따라 전극(30)을 위치시키는 단계(S60); 및

   미세방전 디버링 가공공정을 수행하는 단계(S70)를 포함하며,

   상기 미세방전 디버링 가공조건을 설정하는 단계(S40)는

   버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)과 버(5) 사이의 갭을 설정하는 단계(S41);

   버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)의 위치를 설정하는 단계(S42); 및

   버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)에 인가할 전압을 가변적으로 설정하는 단계(S43)를 포함하며,

   상기 미세방전 디버링 가공조건을 설정하는 단계(S40)는

   버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)과 버(5) 사이의 갭을 설정하는 단계(S41);

   버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)의 위치를 설정하는 단계(S42); 및

   버(5)의 높이 데이터에 따라 전극(30)에 인가할 전압을 가변적으로 설정하는 단계(S43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세방전 디버링 가공장치의 가공공정.
7. 제6항에 있어서,

   측정된 정전기력을 증폭하는 단계(S12);

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세방전 디버링 가공장치의 가공공정.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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