KR101295786B1 - 마모율을 이용한 미세공구전극 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세공구전극의 가공 후에 블록전극에 테이퍼 형상이 남게 되는 것이 방지되어 가공 효율이 향상될 수 있는 미세공구전극 가공방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세공구전극 가공방법은 수평 방향으로 왕복이동되는 블록전극과 블록전극의 두께방향으로 이동되는 미세공구전극 사이에 방전을 발생시킴으로써 미세공구전극의 형상을 가공하는 미세공구전극 가공방법에 있어서, 블록전극과 미세공구전극 사이의 방전시 발생되는 블록전극의 마모량과 미세공구전극의 마모량 사이의 상관관계를 측정하는 단계와, 미세공구전극의 형상 가공이 완료되기까지 미세공구전극이 마모되는 전체 마모량과 상관관계를 이용하여, 미세공구전극의 형상 가공이 완료되기까지 블록전극이 마모되는 전체 마모량을 계산하는 단계와, 블록전극이 마모되는 영역에서 블록전극이 두께방향으로 균일하게 마모되도록, 블록전극의 두께와 블록전극의 전체 마모량을 기초로 블록전극이 왕복이동되는 이동거리를 설정하는 단계와, 설정된 이동거리로 블록전극을 왕복이동시키고, 미세공구전극을 블록전극의 두께방향으로 이동시키면서 블록전극과 미세공구전극 사이에 방전을 발생시켜 미세공구전극의 형상을 가공하는 단계를 포함한다.

Description

마모율을 이용한 미세공구전극 가공방법{Fabrication method of micro tool electrodes using wear ratio}

본 발명은 방전 가공에 이용되는 미세공구전극을 가공하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블록전극을 이용하여 미세공구전극을 가공하는 방법에 관한 것이다.

방전 가공에서는 미세공구전극이 이용되는데, 이 미세공구전극을 제작 방법은 일반적으로, 블록전극을 이용한 방법, 와이어를 이용한 방법, 역 방전가공 등을 이용한다. 이러한 방법 중, 특히 블록전극을 이용한 가공은 추가적 장치 없이 간단하게 미세공구전극을 제작할 수 있다는 장점이 있으며, 이에 관해서는 참조논문 등에 개시된 바 있다.

[참조논문 : “A multiprocess machine tool for compound micromachining”, M. Rahman, A.B.M.A. Asad, T. Masaki, T. Saleh, Y.S. Wong, A Senthil Kumar, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 50, No. 4, pp. 344-356]

도 1은 종래의 블록전극을 이용하여 미세공구전극을 가공하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 블록전극(1)은 직육면체 형상으로 형성되며, 수평 방향으로 일정 거리만큼 왕복이동된다. 미세공구전극(2)은 회전하면서 블록전극의 두께 방향(즉, 수직방향)으로 이동된다. 이때, 블록전극에 음극(-)의 전원을 인가하고, 미세공구전극에 양극(+)의 전원을 인가하여 블록전극과 미세공구전극 사이에 방전을 발생시키면, 미세공구전극이 방전에 의해 가공되어 일정한 형상으로 가공된다 (방전가공).

한편, 미세공구전극(2)이 가공되는 동안, 블록전극(1)도 마모(방전에 의한 마모)로 인해 미세공구전극보다는 작지만 일정 부분 가공이 된다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 결과적으로 블록전극의 가공면에 테이퍼 형상(즉, 블록전극의 측면에서 윗 부분이 많이 마모되고, 아랫 부분은 마모되지 않아서 아랫부분이 돌출되는 형상)이 남게 된다. 그런데, 이와 같이 가공면에 테이퍼 형상이 남으면 이 가공면은 다음번의 미세공구전극의 가공에는 활용할 수 없으며, 따라서 새로운 전극 면(예를 들어, 새 블록전극이나, 기존의 블록전극에서 테이퍼 지지 않은 다른 면)을 이용해야 하며, 그 결과 가공의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 미세공구전극의 가공 후에 블록전극에 테이퍼 형상이 남게 되는 것이 방지되어 가공 효율이 향상될 수 있는 미세공구전극 가공방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 미세공구전극 가공방법은 수평 방향으로 왕복이동되는 블록전극과 상기 블록전극의 두께방향으로 이동되는 미세공구전극 사이에 방전을 발생시킴으로써 상기 미세공구전극의 형상을 가공하는 미세공구전극 가공방법에 있어서, 상기 블록전극과 상기 미세공구전극 사이의 방전시 발생되는 상기 블록전극의 마모량과 상기 미세공구전극의 마모량 사이의 상관관계를 측정하는 단계와, 상기 미세공구전극의 형상 가공이 완료되기까지 상기 미세공구전극이 마모되는 전체 마모량과 상기 상관관계를 이용하여, 상기 미세공구전극의 형상 가공이 완료되기까지 상기 블록전극이 마모되는 전체 마모량을 계산하는 단계와, 상기 블록전극의 마모는 상기 블록전극이 왕복이동되는 영역에서 발생하며, 상기 블록전극이 마모되는 영역에서 상기 블록전극이 두께방향으로 균일하게 마모되도록, 상기 블록전극의 두께와 상기 블록전극의 전체 마모량을 기초로 상기 블록전극이 왕복이동되는 이동거리를 설정하는 단계와, 상기 설정된 이동거리로 상기 블록전극을 왕복이동시키고, 상기 미세공구전극을 상기 블록전극의 두께방향으로 이동시키면서 상기 블록전극과 상기 미세공구전극 사이에 방전을 발생시켜 상기 미세공구전극의 형상을 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 상기 미세공구전극의 형상이 가공된 이후, 상기 블록전극이 마모된 영역에서 돌출된 부분이 존재하는 경우, 상기 블록전극과 상기 미세공구전극에 연결된 전원의 극성을 교체한 후, 상기 블록전극과 상기 미세공구전극 사이에 방전을 발생시켜 상기 돌출된 부분을 마모시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 미세공구전극의 가공 후에 블록전극에 테이퍼 형상이 남게 되는 것이 방지되므로 가공 효율이 향상된다.

도 1은 종래의 블록전극을 이용하여 미세공구전극을 가공하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 블록전극의 왕복이동거리와 블록전극의 가공면이 마모되는 깊이와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세공구전극 가공방법에 따라 미세공구전극이 가공되는 과정을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세공구전극 가공방법에 관하여 설명한다.

도 2는 블록전극의 왕복이동거리와 블록전극의 가공면이 마모되는 깊이와의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세공구전극 가공방법에 따라 미세공구전극이 가공되는 과정을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3과 앞서 설명한 도 1을 함께 참조하여, 본 실시예에 따른 미세공구전극 가공방법에 관하여 설명한다.

먼저, 본 실시예에 따른 미세공구전극 가공방법은 블록전극(1)과 미세공구전극(2) 사이에 방전을 발생시켜 미세공구전극을 원하는 형상으로 가공하는 것이다.

블록전극(1)은 미세공구전극과의 사이에 방전을 발생시키기 위한 전극으로, 블록전극의 측면은 수직한 평면(즉, 돌출된 부분 없이 평평한 면)으로 형성된다. 특히, 본 실시예의 경우에는 블록전극은 직육면체 형상으로 형성된다. 그리고, 이 블록전극은 전원공급장치의 음극(-)에 연결되며, 수평 방향으로 일정한 이동거리만큼 왕복이동된다.

미세공구전극(2)은 방전가공에 사용되는 전극을 말하며, 미세공구전극(보다 정확하게는 미세공구전극을 이루는 모재(base metal))을 방전가공에 적합한 형상으로 가공함으로써 제조된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 미세공구전극(2)은 그 중심을 기준으로 회전하면서 블록전극(1)의 두께 방향으로 이동된다. 그리고, 미세공구전극(2)은 전원공급장치의 양극(+)에 연결된다.

한편, 위와 같이 블록전극과 미세공구전극으로 공급하면, 블록전극(1)과 미세공구전극(2) 사이에 방전이 발생되어 미세공구전극이 마모되면서 가공되고, 미세공구전극의 마모량 보다는 적지만 블록전극 역시 마모되게 된다. 이때, 블록전극에서는 블록전극이 왕복이동되는 영역, 보다 정확하게는 블록전극이 왕복이동됨에 따라 미세세공구전극이 지나가게 되는 영역에서 마모가 발생하게 된다. 이하에서는, 블록전극이 마모되는 영역을 가공면이라고 하기로 한다.

본 실시예에 따른 미세공구전극 가공방법에서는 사전 실험을 통해, 블록전극의 마모량과 미세공구전극의 마모량 사이의 상관관계, 즉 마모율을 측정한다. 그리고, 이 마모율(상관관계)을 기초로 하여 블록전극의 이동거리를 계산한다.

블록전극(1)의 이동거리를 계산하는 목적 및 과정에 관해 상세하게 설명하면, 먼저 미세공구전극(2)의 형상이 결정되면, 미세공구전극의 모재가 이 형상으로 가공되기 위해서 마모(가공)되어야 할 전체 마모량을 산출할 수 있다. 그리고, 미세공구전극(2)의 전체 마모량과 마모율을 이용하면, 미세공구전극이 가공되는 동안 블록전극(1)이 마모되는 전체 마모량을 산출할 수 있다. 그리고, 이와 같이 블록전극의 전체 마모량이 정해지면, 블록전극이 왕복이동되는 이동거리에 따라서 블록전극의 가공면(즉, 미세공구전극과의 사이에 방전이 일어나게 되는 면)이 마모되는 깊이가 변하게 된다.

즉, 블록전극의 전체 마모량이 일정할 때, 도 3의 (a)에 도시된 이동거리(L₁) 만큼 블록전극(1)이 왕복이동되면 비교적 얇은 깊이(T₁)로 마모되고, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 이동거리(L₂)가 짧아지면 마모되는 깊이(T₂)는 더 깊어지게 된다. 그러므로, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 블록전극이 왕복이동되는 이동거리(L₃)를 적절하게 설정하면, 블록전극이 마모되는 깊이(T₃)가 블록전극의 두께와 동일하게 된다.

그리고, 도 3의 (c)에서와 같이 블록전극의 마모되는 깊이와 블록전극의 두께가 동일하게 된다는 것은, 블록전극의 가공면이 두께 방향으로 균일하게 마모된다는 것을 의미한다. 즉, 가공면에 테이퍼 형상이 남지 않고, 가공면이 수직 방향으로 평평하게 마모된다. 따라서, 이 가공면을 다시 미세공구전극의 가공에 이용할 수 있으며, 그 결과 가공 효율이 향상된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 경우 블록전극과 미세공구전극의 마모율을 사전에 측정하고, 이 마모율을 기초로 블록전극의 이동거리를 가공면이 두께 방향으로 균일하게 가공될 수 있는 거리로 설정한 후, 설정된 이동거리로 블록전극을 왕복이동시키고 미세공구전극을 수직 방향으로 이동시키면서 방전을 발생시켜 미세공구전극을 가공하므로, 미세공구전극의 완료된 시점에서 블록전극의 가공면은 수직 방향으로 평평한 상태로 마모된다. 따라서, 블록전극의 가공면을 다시 미세공구전극의 가공에 이용할 수 있으며, 그 결과 가공 효율이 향상된다.

한편, 상술한 바와 같이 사전 측정 및 계산을 통해 블록전극의 이동거리를 설정하여 미세공구전극을 가공하더라도, 실제 가공시에는 여러 변수들이 존재하게 되며, 따라서 미세공구전극의 가공이 끝난 이후에 블록전극의 가공면(즉, 블록전극에서 마모가 발생된 영역)에 돌출된 부분이 존재할 수도 있다. 이 경우에는, 블록전극과 미세공구전극에 연결된 전원의 극성을 교체한 후 방전을 일으킴으로써 돌출된 부분을 제거할 수 있다.

이에 관해 구체적으로 설명하면, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 블록전극(1)에 음극을 인가하고, 미세공구전극(2)의 모재에 양극을 인가한 상태에서, 사전에 설정된 가공조건(즉, 블록전극가 왕복이동되는 이동거리, 미세공구전극의 이동속도 등)으로 미세공구전극을 가공한다(도 3의 b). 그리고, 이와 같이 가공한 경우 미세공구전극(2)의 가공이 완료되는 시점에서는 블록전극(1)의 가공면이 수직으로 평평한 상태가 되어야 한다. 그런데, 가공시 발생되는 변수들에 의해, 도 3에 (b)에 도시된 바와 같이 미세공구전극의 가공이 완료된 상태에서 블록전극의 가공면이 테이퍼진 상태(즉, 종래와 같이 하단 부분이 돌출됨)가 될 수 있다.

이 경우에는, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 블록전극(1)과 미세공구전극(2)에 연결된 전원의 극성을 교체하여 블록전극(1)에 양극(+)을 인가하고 미세공구전극(2)에 음극(-)을 인가한다. 그리고, 이 상태에서 블록전극(1)과 미세공구전극(2) 사이에 방전을 발생시키면, 양극이 인가되는 블록전극이 미세공구전극 보다 훨씬 더 많이 마모되게 되며, 이를 통해 블록전극(1)의 가공면에 돌출된 부분을 제거한다. 그러면, 블록전극의 가공면이 평평해지므로, 이 가공면을 다시 미세공구전극의 가공에 이용할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1...블록전극 2...미세공구전극

Claims (2)

1. 수평 방향으로 왕복이동되는 블록전극과 상기 블록전극의 두께방향으로 이동되는 미세공구전극 사이에 방전을 발생시킴으로써 상기 미세공구전극의 형상을 가공하는 미세공구전극 가공방법에 있어서,
   상기 블록전극과 상기 미세공구전극 사이의 방전시 발생되는 상기 블록전극의 마모량과 상기 미세공구전극의 마모량 사이의 상관관계를 측정하는 단계와,
   상기 미세공구전극의 형상 가공이 완료되기까지 상기 미세공구전극이 마모되는 전체 마모량과 상기 상관관계를 이용하여, 상기 미세공구전극의 형상 가공이 완료되기까지 상기 블록전극이 마모되는 전체 마모량을 계산하는 단계와,
   상기 블록전극이 마모되는 영역에서 상기 블록전극이 두께방향으로 균일하게 마모되도록, 상기 블록전극의 두께와 상기 블록전극의 전체 마모량을 기초로 상기 블록전극이 왕복이동되는 이동거리를 설정하는 단계와,
   상기 설정된 이동거리로 상기 블록전극을 왕복이동시키고, 상기 미세공구전극을 상기 블록전극의 두께방향으로 이동시키면서 상기 블록전극과 상기 미세공구전극 사이에 방전을 발생시켜 상기 미세공구전극의 형상을 가공하는 단계를 포함하되,
   상기 미세공구전극의 형상이 가공된 이후, 상기 블록전극이 마모된 영역에서 돌출된 부분이 존재하는 경우, 상기 블록전극과 상기 미세공구전극에 연결된 전원의 극성을 교체한 후, 상기 블록전극과 상기 미세공구전극 사이에 방전을 발생시켜 상기 돌출된 부분을 마모시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세공구전극 가공방법.
2. 삭제

Images