KR102206609B1 - Ultra-precision magnetic abrasive finishing device using rotational magnetic field - Google Patents

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KR102206609B1
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문상돈
김정수
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정회민
남성식
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전북대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an ultra-precision magnetic polishing processing apparatus using concentric magnetic fields, implemented for configuration of a concentric magnetic field system with a rare earth (Nd-Fe-B) permanent magnet, which has strong magnetic force while having a small size, and has a system configuration with small volume and a simple structure. The ultra-precision magnetic polishing processing apparatus using rotational magnetic fields comprises: a first drive spool to which one end of a wire-shaped workpiece is fastened and which winds or unwinds the workpiece; a second drive spool which is installed to be spaced apart from the first drive spool, and to which the other end of the workpiece is fastened, and which winds or unwinds the workpiece; a spool driving unit connected to the first drive spool and the second drive spool by a single driving belt and configured to rotate the driving belt so that the first drive spool and the second drive spool rotate equally; a magnetic polishing yoke which magnetically polishes a surface of the workpiece moving between the first drive spool and the second drive spool using a concentric magnetic field; and a reciprocating vibration unit which reciprocally vibrates a base plate on which the magnetic polishing yoke is installed to reciprocally vibrate the magnetic polishing yoke during the magnetic polishing process of the workpiece.

Description

동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치{ULTRA-PRECISION MAGNETIC ABRASIVE FINISHING DEVICE USING ROTATIONAL MAGNETIC FIELD}Ultra-precise magnetic polishing processing device using copper magnetic field{ULTRA-PRECISION MAGNETIC ABRASIVE FINISHING DEVICE USING ROTATIONAL MAGNETIC FIELD}

본 발명은 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직경이 작고 길이가 긴 와이어(wire)을 가공하고자 강력한 자력을 가지면서 가공장치 구성의 부피가 작고 단순한 구조를 가진 희토류(Nd-Fe-B) 영구자석을 적용하여 동자장 시스템을 구성할 수 있도록 구현한 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a copper magnetic field, and more particularly, a rare earth having a small volume and a simple structure of the processing apparatus while having a strong magnetic force to process a wire having a small diameter and a long length. (Nd-Fe-B) It relates to an ultra-precise magnetic polishing processing device using a copper magnetic field implemented to form a copper magnetic field system by applying a permanent magnet.

의료기술이 발달됨에 따라 직경이 매우 작은 와이어가 의료분야에서 다양하게 활용되고 있다. 특히 의료분야에서 사용되는 와이어는 인체의 몸에 사용되기 때문에 가공된 와이어에서 스크래치와 크랙이 없으면서 균일하여 하는데 지금까지 의료분야에 만족하지 못한 실정이다. 이뿐만 아니라 금형가공 등 다양한 분야에서도 거칠기 및 표면정밀도가 만족하지 못한 실정이다. 그 예를 들면, 표면정밀도 가공에 대해 일반적으로, 마이크로 금형가공 기술은 크기가 수 mm의 공간적 개념을 갖는 미세부품을 반복적으로 대량으로 성형, 가공하기 위한 수 mm에서 수십 μm 크기의 몰드(Mold)를 제작하는 기술이다. 3차원 형상의 마이크로 몰드의 경우, 최근에는 MEMS 공정, 마이크로 방전, 그리고 미세기계가공(Micro Machining Technology) 등을 이용하여 제작하고 있다. MEMS 공정을 통해 제작된 구조물의 경우 폴리머나 실리콘 웨이퍼를 에칭이나 증착, 스퍼터링 등에 의해 표면을 가공하기 때문에 중심선 Ra(평균거칠기) 값이 수십 nm의 값을 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러나 재료가 한정되어 있고 복잡한 형상을 제작하기 어려우며 다양한 제품을 제작하지 못하는 한계가 있었다With the development of medical technology, wires with very small diameters are being used in various ways in the medical field. In particular, since the wire used in the medical field is used on the body of the human body, the processed wire is uniform without scratches and cracks, but the situation has not been satisfied with the medical field until now. Not only this, but also in various fields such as mold processing, the roughness and surface precision are not satisfied. For example, for surface precision processing, in general, micro-mold processing technology is a mold having a size of several mm to tens of μm for repeatedly forming and processing micro-parts having a spatial concept of several mm in size. It is a technology that produces. In the case of a three-dimensional micro-mold, recently, it is manufactured using a MEMS process, micro discharge, and micro machining technology. In the case of structures manufactured through the MEMS process, since the surface of a polymer or silicon wafer is processed by etching, deposition, sputtering, etc., the center line Ra (average roughness) value can be obtained with a value of several tens of nm. However, there are limitations in that materials are limited, it is difficult to produce complex shapes, and it is not possible to manufacture various products.

한편, 마이크로 방전의 경우 가공 가능 표면 거칠기 Ra는 0.1μm 로서 만약 수 mm의 구조물을 생산하기 위한 몰드를 제작할 경우 몰드와 완성품의 형태가 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 이는 표면정밀도를 높이게 되고 수 nm의 표면정밀도를 필요로 하는 회절격자, 렌즈의 가공을 위한 몰드로 사용이 어려운 문제가 있었다. 따라서 이러한 가공방법으로 제작한 구조물을 고품질 표면을 가질 수 있도록 연마 가공할 수 있는 연마공정이 필요하게 되었다.On the other hand, in the case of micro-discharge, the machinable surface roughness Ra is 0.1 μm, and if a mold for producing a structure of several mm is manufactured, the shape of the mold and the finished product may be damaged. This increases the surface accuracy and has a problem that it is difficult to use as a mold for processing a diffraction grating or a lens that requires a surface accuracy of several nm. Therefore, there is a need for a polishing process capable of polishing a structure manufactured by such a processing method to have a high-quality surface.

기존의 연마 방식인 ELID(Electrolytic In-Process Dressing), 래핑(Lapping) 그리고 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등의 방식은 3차원 구조물의 형상을 유지하면서 표면을 연마하는 데에 어려움이 있었다. ELID의 경우에는 숫돌 내의 지립이 높은 가공 에너지를 필요로 하므로 쉽게 마모되어 재현성을 확보하기 힘들고, 미세 숫돌을 제작하는 것과 연마 패드를 적용하는 것 또한 많은 어려움이 있었다.Conventional polishing methods such as ELID (Electrolytic In-Process Dressing), lapping, and CMP (Chemical Mechanical Polishing) have difficulties in polishing the surface while maintaining the shape of the 3D structure. In the case of ELID, since the abrasive grains in the whetstone require high processing energy, it is difficult to secure reproducibility because it is easily worn and there are many difficulties in manufacturing a fine whetstone and applying a polishing pad.

현재 와이어의 표면 정밀도를 개선하는 방법은 자기연마, 전해연마 공정, 이온주입 공정, 플라즈마 코팅 공정 등이 있다. 그러나 이러한 방법의 현저한 효과에도 불구하고 몇 가지 단점과 한계성을 가지고 있다.Currently, methods for improving the surface precision of wires include magnetic polishing, electrolytic polishing, ion implantation, and plasma coating. However, despite the remarkable effect of this method, it has several disadvantages and limitations.

자기연마는 가공대상물 표면에 자석 N, S극에 의해 생성되는 자기력의 압력을 가하여 연마재로 연마하는 장치로 일정 수준 이상의 표면정밀도에 한계가 있고, 또한 와이어의 경우 직경이 매우 작고, 길이가 매우 긴 와이어를 가공하는데 어려움이 있다. Magnetic polishing is a device that applies the pressure of magnetic force generated by magnets N and S to the surface of the object to be processed and polishes it with an abrasive material.There is a limit to the surface accuracy of a certain level or higher. Difficulty in processing the wire.

이온주입과 플라즈마 코팅 공정은 공작물의 표면을 처리할 때 극한의 독성 가스와 높은 전압을 사용하기 때문에 위험성을 가지고 있으며 장비 값도 매우 비싸다. 전해연마 공정은 고경도 난삭재나 특성상 재료의 표면에 형성되어 있는 스크레치를 근본적으로 제거할 수 없는 한계를 지니고 있고 일부는 스텐트의 일부분만 가공할 수 있는 한계를 지니고 있다.Ion implantation and plasma coating processes are dangerous because they use extremely toxic gases and high voltages to treat the surface of the work piece, and the equipment is very expensive. The electropolishing process has a limitation in that it cannot fundamentally remove the scratches formed on the surface of the material due to the characteristics of hard-to-cut materials or materials, and some have a limitation in that only a part of the stent can be processed.

이에 따라, 종래의 기계보다 효율적인 초정밀 가공 기계이며, 우수한 결과를 얻을 수 있는 장치의 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, there is an urgent need to develop a device that is an ultra-precise processing machine that is more efficient than a conventional machine and can obtain excellent results.

한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.On the other hand, the above-described background technology is technical information that the inventor possessed for derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a known technology disclosed to the general public prior to filing the present invention. .

한국공개특허 제10-2018-0079124호Korean Patent Publication No. 10-2018-0079124 한국등록특허 제10-0793409호Korean Patent Registration No. 10-0793409

본 발명의 일측면은 직경이 매우 작으면서 길이가 긴 와이어, 즉 의료용 티탄늄, 피아노선(고른 음색 보유) 등의 표면정밀도 및 진원도를 획기적으로 향상하여 가공하는 것을 그 기본과제로 한다.In one aspect of the present invention, the basic task is to significantly improve the surface precision and roundness of a wire having a very small diameter and a long length, that is, medical titanium, piano wire (with even tone), etc.

또한, 와이어 직경에 상관없고, 길이가 긴 난삭재료의 와이어를 초정밀로 가공을 통하여 미세직경으로 제어하는 것을 또 다른 과제로 한다.In addition, it is another subject to control a wire of a difficult-to-cut material having a long length regardless of the wire diameter to a fine diameter through ultra-precision processing.

또한 단순한 구조이면서 부피가 작은 동자장 초정밀 가공장치 시스템을 제공하는 것을 또 다른 과제로 한다.In addition, it is another task to provide an ultra-precision processing device system with a simple structure and a small volume.

또한, 동자장 초정밀 가공장치로 가공된 와이어 제품의 피로수명 및 내부식성을 향상시키는 것을 또 다른 과제로 한다.In addition, another task is to improve the fatigue life and corrosion resistance of wire products processed with a copper magnetic field ultra-precision processing device.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치는, 피가공물의 일단이 체결되어 피가공물을 권취 또는 권출시키는 제1 드라이브 스풀; 상기 제1 드라이브 스풀과 이격되어 설치되며, 피가공물의 타단이 체결되어 피가공물을 권취 또는 권출시키는 제2 드라이브 스풀; 상기 제1, 2 드라이브 스풀에 연결된 드라이빙 벨트; 상기 드라이빙 벨트로 1, 2 드라이브 스풀이 동일하게 회전시키는 스풀 구동부; 상기 피가공물의 표면을 자기연마 가공하는 자기연마 요크; 상기 자기연마 요코안에 형성된 자기연마부의 중심에 피가공물이 위치하도록 하는 피가공물 유도부; 상기 자기연마부에 충진된 연마재; 상기 베이스 플레이트를 왕복진동시켜 주는 왕복진동부; 및 상기 스풀 구동부, 자기연마 요코 및 왕복진동부를 제어하는 콘트롤러를 포함되게 구성될 수 있다. An ultra-precise magnetic polishing apparatus using a magnetic field according to an embodiment of the present invention comprises: a first drive spool for winding or unwinding a workpiece by fastening one end of a workpiece; A second drive spool that is installed to be spaced apart from the first drive spool, the other end of the work piece is fastened to wind or unwind the work piece; A driving belt connected to the first and second drive spools; A spool driving unit for rotating the driving belt 1 and 2 drive spools equally; A magnetic polishing yoke for magnetic polishing the surface of the workpiece; A workpiece guiding unit for positioning the workpiece at the center of the magnetic polishing unit formed in the magnetic polishing yoko; An abrasive filled in the magnetic polishing unit; A reciprocating vibration unit for reciprocating and vibrating the base plate; And a controller for controlling the spool driving unit, the magnetic polishing yoko and the reciprocating vibration unit.

일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치는, 상기 제1, 2 드라이브 스풀은 하나의 드라이빙 벨트로 구동; 상기 제1, 2 드라이브 스풀이 동일하게 일정한 각도로 정회전 또는 역회전될 수 있도록 벨트 이동감지센서를 포함되게; 상기 제1, 2 드라이브 스풀, 자기 연마 요크 및 왕복진동부가 동시 또는 별각각 작동 및 제어되게; 상기 자기연마 요크는 일정시간 동안 정회전 또는 역회전될 수 있도록 제어되게; 상기 자기연마 요크는 회전 구동부로 회전되게; 상기 회전 구동부는 스텝핑 모터로 이루어지게 구성될 수 있다.In one embodiment, the ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a magnetic field according to an embodiment of the present invention, the first and second drive spools are driven by one driving belt; To include a belt movement detection sensor so that the first and second drive spools can be rotated forward or reversely at the same constant angle; The first and second drive spools, magnetic polishing yokes, and reciprocating vibration units simultaneously or separately operated and controlled; The magnetic polishing yoke is controlled to rotate forward or reverse for a predetermined time; The magnetic polishing yoke to be rotated by a rotation driving unit; The rotation driving unit may be configured to be made of a stepping motor.

일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치는, 상기 자기연마 요크의 전단에 이격되어 설치되는 제1 와이어 가이더 및 상기 자기연마 요크의 후단에 이격되어 설치되는 제2 와이어 가이더로 이루어지며, 상기 제1 드라이브 스풀과 상기 제2 드라이브 스풀 사이를 이동하는 피가공물이 상기 자기연마 요크를 경유할 수 있도록 피가공물의 이동 방향을 변경시켜 주는 피가공물 유도부;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a copper magnetic field according to an embodiment of the present invention is installed to be spaced apart from a first wire guider installed at a front end of the magnetic polishing yoke and a rear end of the magnetic polishing yoke. A workpiece guiding unit configured to be a second wire guider and configured to change the moving direction of the workpiece so that the workpiece moving between the first drive spool and the second drive spool can pass through the magnetic polishing yoke; It may contain more.

일 실시예에서, 상기 제1 와이어 가이더 또는 상기 제2 와이어 가이더는, 수직 방향으로 기립된 형태로 형성되는 수직 프레임; 상기 수직 프레임의 전단 또는 후단에서 수직 방향으로 설치되어 상기 제1 드라이브 스풀 또는 상기 제2 드라이브 스풀로부터 전달되는 피가공물의 이동 방향을 다른 와이어 가이더 방향으로 변경시켜 주는 전환 롤러; 및 상기 수직 프레임의 내측 공간에 연결 설치되며, 상기 전화 롤러에 의하여 방향이 변경된 피가공물을 전달시켜 주는 전달 롤러;를 포함할 수 있다.In one embodiment, the first wire guider or the second wire guider may include a vertical frame formed in a vertically erected shape; A switching roller installed in a vertical direction at a front end or a rear end of the vertical frame to change a moving direction of a workpiece transmitted from the first drive spool or the second drive spool to another wire guider direction; And a transfer roller that is connected to the inner space of the vertical frame and transfers the object whose direction is changed by the telephone roller.

일 실시예에서, 상기 자기연마 요크는, 상기 진동부에 의하여 진동하는 판형의 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 일측에 설치되며, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 회전축을 관통하고 이동되는 피가공물의 표면을 자기연마 가공하는 연마 요크; 및 상기 베이스 플레이트의 타측에 설치되며, 상기 연마 요크와 구동 벨트에 의해 연결되어 상기 연마 요크를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 주는 회전 구동부;를 포함할 수 있다.In one embodiment, the magnetic polishing yoke, a plate-shaped base plate vibrating by the vibration unit; A polishing yoke installed on one side of the base plate and for self-polishing a surface of a workpiece to be moved through a rotation axis while rotating in a clockwise or counterclockwise direction; And a rotation driving unit installed on the other side of the base plate and connected by the polishing yoke and the driving belt to rotate the polishing yoke in a clockwise or counterclockwise direction.

일 실시예에서, 상기 연마 요크는, 피가공물이 관통하고 이동하기 위한 통로를 형성하며, 상기 회전 구동부와 상기 구동 벨트에 의해 연결되어 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되는 회전 튜브; 상기 회전 튜브의 전단에 설치되며, 원통형으로 형성되는 케이싱; 꼭짓점의 각도가 90도인 부채꼴 형태로 형성되며, 상기 케이싱의 내측 공간에 서로 이격 설치되어 "+" 형태의 이격 공간을 형성하는 4 개의 척; 서로 직교하여 상기 이격 공간을 형성하는 4 개의 가지 중 일 가지에 설치되는 제1 영구자석; 상기 일 가지와 180도를 형성하는 다른 가지에 설치되며, 상기 제1 영구자석과 다른 극성을 형성하는 제2 영구자석; 및 상기 제1 영구자석과 상기 제2 영구자석 사이인 상기 케이싱의 중심 회전축에 설치되며, 상기 케이싱의 회전에 따라 함께 회전하면서 내부 공간에 충진된 유체 및 연마제를 이용하여 관통하고 이동되는 피가공물의 표면을 자기연마 가공하는 자기 연마부;를 포함할 수 있다.In an embodiment, the polishing yoke may include a rotating tube that forms a passage through which a workpiece passes and moves, and is connected by the rotation driving unit and the driving belt to rotate in a clockwise or counterclockwise direction; A casing installed at the front end of the rotating tube and formed in a cylindrical shape; Four chucks that are formed in a fan shape with a vertex angle of 90 degrees and are spaced apart from each other in the inner space of the casing to form a "+"-shaped spaced space; A first permanent magnet installed on one of four branches orthogonal to each other to form the spaced space; A second permanent magnet installed on the other branch forming 180 degrees from the one branch and forming a polarity different from that of the first permanent magnet; And a workpiece that is installed on the central rotation shaft of the casing between the first permanent magnet and the second permanent magnet, and rotates together with the rotation of the casing, and penetrates and moves using the fluid and abrasive filled in the inner space. It may include a; magnetic polishing unit for self-polishing the surface.

일 실시예에서, 상기 왕복진동부는, 상부에 상기 베이스 플레이트가 연결 설치되는 전기 슬라이더; 및 기 설정된 진동수, 진폭 및 지속 시간으로 상기 전기 슬라이더에 연결 설치된 상기 베이스 플레이트를 진동시켜 주는 슬라이더 구동부;를 포함할 수 있다.In one embodiment, the reciprocating vibration unit, an electric slider to which the base plate is connected to the upper portion; And a slider driving unit configured to vibrate the base plate connected to the electric slider at a preset frequency, amplitude, and duration.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 와이어 타입의 길이가 긴 난삭재료를 초정밀 가공장치로 가공할 수 있고, 예를 들어, 의료용 티탄늄, 피아노 선 등의 난삭재료에 대한 초정밀가공 실현할 수 있고, 개발의 핵심인 동자장 시스템을 이용하여 와이어 타입의 재료의 표면거칠기, 진원도, 미세직경 제어 가공 가능하도록 하며, 초정밀 가공된 와이어 제품은 표면거칠기 향상, 제품의 피로수명 증가, 내부식성의 장점을 지님으로써, 고정밀도를 요하는 미세직경 와이어 및 스텐트의 마무리가공 그리고 가공 및 형상가공이 어려운 고경도 재료의 가공에 매우 효과적인 가공할 수 있는 장점이 있다.According to one aspect of the present invention described above, it is possible to process difficult-to-cut materials having a long wire-type length with an ultra-precision processing device, and for example, ultra-precision processing for difficult-to-cut materials such as medical titanium and piano wires can be realized, By using the copper magnetic field system, which is the core of the development, it is possible to control the surface roughness, roundness, and fine diameter of wire-type materials, and the ultra-precisely processed wire product has the advantages of improving the surface roughness, increasing the fatigue life of the product, and corrosion resistance. As a result, there is an advantage that it can be processed very effectively in the finishing of fine-diameter wires and stents that require high precision and processing of high-hardness materials that are difficult to process and shape.

또한, 본 발명한 가공장치는 적용 가능한 제품들인 의료용 생체 스텐트, 치과 교정용 와이어, 피아노 와이어 미세 직경의 형상기억 합급 등 초정밀 표면이 요구되는 제품들에 적용할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다.In addition, the processing apparatus of the present invention can provide an advantage that it can be applied to products requiring ultra-precision surfaces, such as medical bio-stents, dental orthodontic wires, and piano wire micro-diameter shape memory alloys.

그리고, 본 발명은 기존의 초정밀 가공기술에서 한 단계 업그레이드된 가공장치로 종전의 장치들은 표면이 단단하고 변형이 되지 않는 제품에서만 가공이 가능 하였지만, 와이어와 같이 휘청거리는 소재의 초정밀 가공이 가능하며, 또한 매우 높은 조도와 매끄러운 표면을 얻을 수 있는 효과를 제공할 수 있다.In addition, the present invention is an upgraded processing device from the existing ultra-precision processing technology. Previous devices can be processed only on products that have a hard surface and are not deformed, but ultra-precise processing of a staggering material such as wire is possible, In addition, it can provide the effect of obtaining very high roughness and smooth surface.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and various effects may be included within a range apparent to those of ordinary skill in the art from the contents to be described below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 와이어 가이더 또는 제2 와이어 가이더를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 동자장 회전시스템(자기연마 요크)를 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 동자장 가공부(연마 요크)를 보여주는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 자극부 형상에 따른 자기장 유한요소해석(FEMM)을 이용한 자속밀도의 시뮬레이션 분포에 대한 상세 도면이다.
도 7은 도 1의 진동부를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 적용예를 보여주는 도면이다.
1 is a view showing a schematic configuration of an ultra-precision magnetic polishing processing apparatus using a magnetic field according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a first wire guider or a second wire guider of FIG. 1.
3 is a view showing the dynamic magnetic field rotation system (magnetic polishing yoke) of FIG.
4 and 5 are views showing the magnetic field processing unit (polishing yoke) of FIG. 3.
6 is a detailed diagram of a simulation distribution of magnetic flux density using a magnetic field finite element analysis (FEMM) according to the shape of a magnetic pole of the present invention.
7 is a view showing the vibrating unit of FIG. 1.
8 is a diagram showing an application example of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The detailed description of the present invention to be described later refers to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in detail sufficient to enable a person skilled in the art to practice the present invention. It is to be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other, but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention in relation to one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description to be described below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scopes equivalent to those claimed by the claims. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions over several aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of an ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a copper magnetic field according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치(10)는, 제1 드라이브 스풀(100), 제2 드라이브 스풀(200), 스풀 구동부(300), 드라이빙 벨트(310), 벨트 이동감지 센서(600), 자기연마 요크(400) 및 왕복진동부(500), 제1, 2와이어 가이더(710, 720), 콘트롤러(도면부호 미표시됨)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an ultra-precise magnetic polishing apparatus 10 using a copper magnetic field according to an embodiment of the present invention includes a first drive spool 100, a second drive spool 200, a spool driving unit 300, It includes a driving belt 310, a belt movement detection sensor 600, a magnetic polishing yoke 400 and a reciprocating vibration unit 500, first and two wire guides 710 and 720, and a controller (not shown). .

제1 드라이브 스풀(100)은, 드라이빙 벨트(310)에 의해 제2 드라이브 스풀(200)과 함께 스풀 구동부(300)에 연결 설치되며, 제2 드라이브 스풀(200)과 동일한 방향으로 일정 제한된 각도(예를 들어 300도 이내)로 시계방향 또는 반시계방향으로 반복 회전하면서 와이어 형태의 피가공물(W)의 일단이 체결되어 피가공물(W)을 권취 또는 권출시킨다. 이때, 제1, 2드라이브 스풀(200, 300)은 일정 제한된 각도로 시계방향 또는 반시계방향으로 반복 회전될 때 자기연마 요코(400)안에 있는 가공대상물인 와이어는 좌우(또는 전후)로 왕복운동하게 되어 자기연마 요코안에 있는 연마제에 의해 와이어의 표면이 가공된다. The first drive spool 100 is connected to the spool drive unit 300 together with the second drive spool 200 by a driving belt 310 and is installed at a certain limited angle in the same direction as the second drive spool 200 ( For example, within 300 degrees), while repeatedly rotating in a clockwise or counterclockwise direction, one end of the wire-shaped workpiece W is fastened to wind or unwind the workpiece W. At this time, when the first and second drive spools 200 and 300 are repeatedly rotated clockwise or counterclockwise at a certain limited angle, the wire that is the object to be processed in the self-polishing yoko 400 reciprocates left and right (or front and rear). As a result, the surface of the wire is machined by the abrasive in the self-polishing yoko.

본 발명에서 피가공물(W)이라 함은, 의료용 생체 스텐트, 치과 교정용 와이어, 피아노 와이어 미세 직경의 형상기억 합급 등 초정밀 표면이 요구되는 제품들이 이에 해당할 수 있으며, 이때 와이어 형태의 물체이면 그 명칭에 구애됨이 없이 모두 적용이 가능할 것이다.In the present invention, the workpiece (W) may correspond to products requiring ultra-precise surfaces such as medical biological stents, dental orthodontic wires, and piano wire micro-diameter shape memory alloys. It will be applicable to all without being bound by the name.

제2 드라이브 스풀(200)은, 제1 드라이브 스풀(100)과 이격되어 설치되며, 드라이빙 벨트(310)에 의해 제1 드라이브 스풀(100)과 함께 스풀 구동부(300)에 연결 설치되며, 제1 드라이브 스풀(100)과 동일한 방향으로 일정 제한된 각도로 회전 또는 역회전하면서 피가공물(W)의 타단이 체결되어 피가공물(W)을 권취 또는 권출시킨다.The second drive spool 200 is installed to be spaced apart from the first drive spool 100 and is connected to the spool drive unit 300 together with the first drive spool 100 by a driving belt 310, and the first The other end of the work W is fastened while rotating or reverse rotation at a certain limited angle in the same direction as the drive spool 100 to wind or unwind the work W.

스풀 구동부(300)는, 제1 드라이브 스풀(100) 및 제2 드라이브 스풀(200)과 함께 하나의 드라이빙 벨트(310)에 의해 연결되며, 제1 드라이브 스풀(100) 및 제2 드라이브 스풀(200)이 동일한 방향으로 회전될 수 있도록 드라이빙 벨트(310)를 회전시킨다. 이때, 스풀 구동부(300)에 의한 드라이빙 벨트(310)의 왕복 행정길이는 벨트 이동 감지 센서(600)를 통해 정해지고, 또한 산출할 수 있으며, 상기 행정거리는 와이어의 가공할 길이를 정하도록 구성되게 할 수 있다. 여기서 벨트 이동감지 센서(600)는 포토센서 원리를 이용한 엔코더를 사용할 수 있고, 이 센서에 국한하지 아니하고 다양한 센서를 적용할 수 있게 구성될 수 있다.The spool drive unit 300 is connected by one driving belt 310 together with the first drive spool 100 and the second drive spool 200, and the first drive spool 100 and the second drive spool 200 ) Rotates the driving belt 310 so that it can be rotated in the same direction. At this time, the reciprocating stroke length of the driving belt 310 by the spool driving unit 300 is determined through the belt movement detection sensor 600 and can be calculated, and the stroke distance is configured to determine the length to be processed of the wire. can do. Here, the belt movement detection sensor 600 may use an encoder using a photosensor principle, and may be configured to apply various sensors without being limited to this sensor.

자기연마 요크(400)는 회전구동부(410, 스텝핑 모터(stepping motor))에 의해 구동되게 구성될 수 있으며, 상기 자기연마 요크(400)의 회전은 시계방향으로만 회전할 수 있거나 반시계방향으로만 회전할 수 있게 구성될 수 있다. 다른 일실시예로 자기연마 요크는(400)는 시계방향과 반시계방항으로 와이어의 재질에 따라 저속 또는 고속(일실시예로 300-4000rpm)으로 회전될 수 있다. 또 다른 실시예로 자기연마 요크(400)는 일정시간 동안 시계방향(정회전) 또는 반시계방향(역회전) 반복회전할 수 있게 구성될 수 있다. 이렇게 하여 자기연마 요크(400)안에 내장된 자석에 의한 동자장과 연마재, 그리고 제1 드라이브 스풀(100)과 제2 드라이브 스풀(200) 사이를 이동하는 피가공물(W)의 표면을 자기연마 가공한다.The magnetic polishing yoke 400 may be configured to be driven by a rotation driving unit 410 (stepping motor), and the rotation of the magnetic polishing yoke 400 may be rotated only clockwise or counterclockwise. Can be configured to be able to rotate only. In another embodiment, the magnetic polishing yoke 400 may be rotated at a low speed or high speed (300-4000 rpm in one embodiment) depending on the material of the wire in a clockwise and counterclockwise direction. In another embodiment, the magnetic polishing yoke 400 may be configured to repeatedly rotate clockwise (forward rotation) or counterclockwise (reverse rotation) for a predetermined time. In this way, the magnetic field and the abrasive material by the magnet built into the magnetic polishing yoke 400, and the surface of the workpiece W moving between the first drive spool 100 and the second drive spool 200 are magnetically polished. do.

왕복진동부(500)는, 피가공물(W)을 자기연마 가공 상태에서 베이스플레이트(410)를 왕복진동시키기 위해 베이스플레이트(410)에 자기연마 요크(400)를 장착되게 구성될 수 있다. 이러한 왕복진동부(500)으로 좌우 또는 전후로 피가공물(W) 를 왕복진동시켜서 자기연마 요크(400)가 설치된 베이스 플레이트(410)를 왕복진동시켜 피가공물(W)을 가공할 수 있다. The reciprocating vibration unit 500 may be configured to mount a magnetic polishing yoke 400 on the base plate 410 in order to reciprocate the base plate 410 in a magnetic polishing state of the workpiece W. The reciprocating vibrating unit 500 may reciprocate the workpiece W in the left and right or forward and backward, thereby reciprocating the base plate 410 in which the magnetic polishing yoke 400 is installed, thereby processing the workpiece W.

상술한 바와 같이 재질특성, 재질 직경 및 길이에 따라 피가공물(W)의 가공은 제1, 2 드라이 스풀(100, 200), 자기연마 요크(400), 왕복진동부(500)를 동시에 작동하게 하여 가공하게 하거나 또는 제1, 2 드라이 스풀(100, 200), 자기연마 요크(400), 왕복진동부(500)의 각각 별도 또는 조합으로 작동되게 하여 가공할 수 있도록 구성될 수 있다.As described above, the processing of the workpiece W according to the material characteristics, the material diameter, and the length allows the first and second dry spools 100 and 200, the magnetic polishing yoke 400, and the reciprocating vibration unit 500 to operate simultaneously. The first and second dry spools 100 and 200, the magnetic polishing yoke 400, and the reciprocating vibration unit 500 may be operated separately or in combination to be processed.

콘트롤러는 벨트 이동감지 센서(600) 등의 각종 센서, 각 모터의 회전방향 및 회전수, 전원, 왕복진동부(500) 등을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. The controller may be configured to control various sensors such as the belt movement detection sensor 600, the rotation direction and number of rotations of each motor, power supply, and the reciprocating vibration unit 500.

상기 같은 구성을 가지는 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치(10)는, 벨트 이동 감지 센서(600) 및 피가공물 유도부(700)를 더 포함할 수 있다.The ultra-precise magnetic polishing apparatus 10 using a copper magnetic field having the same configuration may further include a belt movement detection sensor 600 and a workpiece induction part 700.

벨트 이동 감지 센서(600)는, 스풀 구동부(300)에 의한 드라이빙 벨트의 이동 정도를 판독할 수 있도록 드라이빙 벨트의 일측에 설치되어 드라이빙 벨트의 이동 정도를 감지하여 스풀 구동부(300)를 제어하기 위한 콘트롤러 등으로 전송한다.The belt movement detection sensor 600 is installed on one side of the driving belt so as to read the movement degree of the driving belt by the spool driving unit 300 to detect the movement degree of the driving belt to control the spool driving unit 300 Transfer to a controller, etc.

피가공물 유도부(700)는, 자기연마 요크(400)의 전단에 이격되어 설치되는 제1 와이어 가이더(710) 및 자기연마 요크(400)의 후단에 이격되어 설치되는 제2 와이어 가이더(720)로 이루어지며, 제1 드라이브 스풀(100)과 제2 드라이브 스풀(200) 사이를 이동하는 피가공물(W)이 자기연마 요크(400)를 경유할 수 있도록 피가공물(W)의 이동 방향을 변경시켜 줄 수 있다.The workpiece induction part 700 includes a first wire guider 710 spaced apart from the front end of the magnetic polishing yoke 400 and a second wire guider 720 spaced apart from the rear end of the magnetic polishing yoke 400. It is made, by changing the moving direction of the workpiece (W) so that the workpiece (W) moving between the first drive spool 100 and the second drive spool 200 can pass through the magnetic polishing yoke 400 Can give.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치(10)는, 와이어 타입의 길이가 긴 난삭재료를 초정밀 가공기로 가공할 수 있고, 의료용 티탄늄, 피아노 선 등의 난삭재료에 대한 초정밀가공 실현할 수 있으며, 가공의 핵심인 동자장 시스템을 이용하여 와이어 타입의 재료의 표면거칠기, 진원도, 미세직경 제어 가공 가능하도록 하며, 초정밀 가공된 와이어 제품은 표면거칠기 향상, 제품의 피로수명 증가, 내부식성의 장점을 지님으로써, 고정밀도를 요하는 미세직경 와이어 및 스텐트의 마무리가공 그리고 가공 및 형상가공이 어려운 고경도 재료의 가공에 매우 효과적인 가공 방법을 제공할 수 있다.The ultra-precise magnetic polishing apparatus 10 using a copper magnetic field having the configuration as described above can process a wire-type long difficult-to-cut material with an ultra-precise processing machine, and for difficult-to-cut materials such as medical titanium and piano wire. Ultra-precision processing can be realized, and the surface roughness, roundness, and fine diameter of wire-type materials can be controlled using the copper magnetic field system, which is the core of processing, and the ultra-precision processed wire product improves the surface roughness and increases the fatigue life of the product. By having the advantage of corrosion resistance, it is possible to provide a very effective processing method for finishing processing of fine-diameter wires and stents that require high precision and processing of high hardness materials that are difficult to process and shape.

또한, 본 발명한 가공장치는 적용 가능한 제품들인 도 8에 도시된 바와 같은 의료용 생체 스텐트, 치과 교정용 와이어, 피아노 와이어 미세 직경의 형상기억 합급 등 초정밀 표면이 요구되는 제품들에 적용할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다.In addition, the processing apparatus according to the present invention has the advantage of being applicable to products requiring ultra-precise surfaces, such as medical biological stents, dental orthodontic wires, and piano wire micro-diameter shape memory alloys as shown in FIG. Can provide.

그리고, 본 발명은 기존의 초정밀 가공기술에서 한 단계 업그레이드된 가공장치로 종전의 장치들은 표면이 단단하고 변형이 되지 않는 제품에서만 가공이 가능 하였지만, 와이어와 같이 휘청거리는 소재의 초정밀 가공이 가능하며, 또한 매우 높은 조도와 매끄러운 표면을 얻을 수 있다.In addition, the present invention is an upgraded processing device from the existing ultra-precision processing technology. Previous devices can be processed only on products that have a hard surface and are not deformed, but ultra-precise processing of a staggering material such as wire is possible, In addition, very high roughness and smooth surface can be obtained.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치(10)는, 모터와 컨트롤러를 이용하여 정회전 또는 정회전과 역회전이 가능한 장치로 제작되어 미세직경 와이어 등의 표면과 높은 정밀도를 가공하기 위해 척을 특수 제작하였고, 미세 직경의 공작물이 좌, 우로 왕복할 수 있도록 설계 및 제작할 수 있다.The ultra-precise magnetic polishing apparatus 10 using a copper magnetic field having the configuration as described above is manufactured as a device capable of forward rotation or forward rotation and reverse rotation by using a motor and a controller, and thus the surface and high precision of fine diameter wires, etc. The chuck was specially manufactured to process the machine, and it can be designed and manufactured so that fine-diameter workpieces can reciprocate left and right.

기존 초정밀가공기술은 파이프 재료나 큰 재료 바(Bar)의 표면 정밀도를 개선으로 인해 기계 값이 매우 비싸고 기계의 관리비용도 매우 증가하여 초정밀 부품의 단가는 올라갈 수밖에 없었다.Existing ultra-precision processing technology improves the surface precision of pipe materials or large bar materials, resulting in a very expensive machine cost and a very high machine maintenance cost, leading to an increase in the unit cost of ultra-precision parts.

기존 초정밀가공기술과 달리 본 발명에 따른 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치(10)는, 고경도 난삭재나 의료용 미세직경 와이어 스텐트용 니티놀(Ni-Ti), 스테인리스(316L-SUS), 티타늄(Titanium) 등의 정밀도를 효과적으로 가공을 진행할 수 있으며, 가공시간과 초정밀가공기의 제작비용, 유지비용도 매우 적게 드는 장점을 제공할 수 있다.Unlike the existing ultra-precision processing technology, the ultra-precise magnetic polishing processing apparatus 10 using a copper magnetic field according to the present invention includes nitinol (Ni-Ti), stainless steel (316L-SUS), titanium (for hard-to-cut materials or medical fine-diameter wire stents) according to the present invention. Titanium) can be processed effectively, and it can provide advantages of very low processing time, manufacturing cost, and maintenance cost of ultra-precision machine.

기존의 초정밀 가공기술에서 한 단계 업그레이드된 가공장치로 종전의 장치들은 표면이 단단하고 변형이 되지 않는 제품에서만 가공이 가능 하였지만, 본 발명에 의할 경우 와이어와 같이 휘청거리는 소재의 초정밀 가공이 가능하며, 또한 매우 높은 조도와 매끄러운 표면을 얻을 수 있고, 의료용 스텐트 표면 초정밀가공, 피아노 강선의 초정밀가공(고른 음색 보유)등 유용하게 적용 가능할 수 있다.As a processing device upgraded from the existing ultra-precision processing technology, the previous devices can be processed only on products that have a hard surface and do not deform, but in the case of the present invention, ultra-precision processing of a staggering material such as a wire is possible. , In addition, very high roughness and smooth surface can be obtained, and it can be usefully applied, such as ultra-precision processing of medical stent surfaces and ultra-precision processing of piano steel wire (with even tone).

도 2는 도 1의 제1 와이어 가이더 또는 제2 와이어 가이더를 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a view showing a first wire guider or a second wire guider of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 제1 와이어 가이더(710) 또는 제2 와이어 가이더(720)는, 수직 프레임(711), 전환 롤러(712) 및 전달 롤러(713)를 포함한다. 이때, 제1 와이어 가이더(710)와 제2 와이어 가이더(720)는, 동일한 구성으로 이루어지는 것으로서, 설명의 중복을 피하기 위해 이하에서는 제1 와이어 가이더(710)를 기준으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 2, the first wire guider 710 or the second wire guider 720 includes a vertical frame 711, a switching roller 712, and a transfer roller 713. At this time, the first wire guider 710 and the second wire guider 720 are formed of the same configuration, and will be described below based on the first wire guider 710 in order to avoid overlapping descriptions.

수직 프레임(711)은, 수직 방향으로 기립된 형태로 형성되며, 전단 또는 후단에 전환 롤러(712)가 연결 설치되고, 내측 공간에 전달 롤러(713)가 연결 설치된다.The vertical frame 711 is formed in a form that is erected in a vertical direction, a conversion roller 712 is connected and installed at a front end or a rear end, and a transfer roller 713 is connected and installed in an inner space.

전환 롤러(712)는, 수직 프레임(711)의 전단 또는 후단에서 수직 방향으로 설치되어 제1 드라이브 스풀(100) 또는 제2 드라이브 스풀(200)로부터 전달되는 피가공물(W)의 이동 방향을 다른 와이어 가이더 방향으로 변경시켜 준다.The switching roller 712 is installed in a vertical direction at the front end or the rear end of the vertical frame 711 to change the moving direction of the workpiece W transmitted from the first drive spool 100 or the second drive spool 200. Change the direction of the wire guider.

일 실시예에서, 전환 롤러(712)는, 도 2에 도시된 바와 같이 수직 프레임(711)의 전단 및 후단에 두 개가 한 쌍을 이루고 형성됨이 바람직할 것이다.In one embodiment, it will be preferable that the conversion roller 712 is formed in a pair of two at the front and rear ends of the vertical frame 711 as shown in FIG. 2.

전달 롤러(713)는, 수직 프레임(711)의 내측 공간에 연결 설치되며, 전화 롤러에 의하여 방향이 변경된 피가공물(W)을 전달시켜 준다.The transfer roller 713 is connected to the inner space of the vertical frame 711 and transfers the workpiece W whose direction has been changed by the telephone roller.

도 3은 도 1의 동자장 회전시스템(자기연마 요크)를 보여주는 도면이다.3 is a view showing the dynamic magnetic field rotation system (magnetic polishing yoke) of FIG.

도 3을 참조하면, 자기연마 요크(400)는, 베이스 플레이트(410), 연마 요크(420) 및 회전 구동부(430)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the magnetic polishing yoke 400 includes a base plate 410, a polishing yoke 420 and a rotation driving unit 430.

베이스 플레이트(410)는, 왕복진동부(500)에 의하여 왕복진동하는 판형으로 제작되며, 상부 일측에 연마 요크(420)가 설치되고, 상부 타측에 회전 구동부(430)가 이격되어 설치된다.The base plate 410 is manufactured in a plate shape for reciprocating vibration by the reciprocating vibration unit 500, and a polishing yoke 420 is installed on one side of the upper side, and a rotation driving unit 430 is installed spaced apart from the other side of the upper side.

연마 요크(420)는, 베이스 플레이트(410)의 일측에 설치되며, 구동 벨트(7310)에 의해 연결된 회전 구동부(430)의 구동에 의해 시계 방향(정회전) 또는 반시계 방향(역회전)으로 회전하면서 회전축을 관통하고 이동되는 피가공물(W)의 표면을 자기연마 가공한다.The polishing yoke 420 is installed on one side of the base plate 410 and is driven in a clockwise direction (forward rotation) or in a counterclockwise direction (reverse rotation) by driving the rotation driving unit 430 connected by the driving belt 7310. While rotating, the surface of the workpiece W that passes through the rotating shaft and is moved is subjected to magnetic polishing.

회전 구동부(430)는, 베이스 플레이트(410)의 타측에 설치되며, 연마 요크(420)와 구동 벨트(731)에 의해 연결되어 연마 요크(420)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 준다.The rotation driving unit 430 is installed on the other side of the base plate 410 and is connected by the polishing yoke 420 and the driving belt 731 to rotate the polishing yoke 420 in a clockwise or counterclockwise direction.

이때, 회전 구동부(430)는, 연마 요크(420)를 350 내지 4000rpm(자유속도)로 회전시킴이 바람직하다.At this time, it is preferable that the rotation drive unit 430 rotates the polishing yoke 420 at 350 to 4000 rpm (free speed).

도 4 및 도 5는 도 3의 동자장 회전시스템(자기연마 요크)를 보여주는 도면들이다.4 and 5 are views showing the magnetic field rotation system (self-polishing yoke) of FIG. 3.

도 4를 참조하면, 연마 요크(420)는, 회전 튜브(421), 케이싱(422), 4 개의 척(423), 제1 영구자석(424), 제2 영구자석(425) 및 자기 연마부(426), 연마재를 포함하고, 여기서 연마재는 외부로 누설되지 않도록 밀폐장치(도면에 미표시됨)로 구성될 수 있다.4, the polishing yoke 420, a rotating tube 421, a casing 422, four chuck 423, a first permanent magnet 424, a second permanent magnet 425, and a magnetic polishing part 426, comprising an abrasive, wherein the abrasive may be configured as a sealing device (not shown in the drawings) to prevent leakage to the outside.

회전 튜브(421)는, 케이싱(422)과 일체형으로 되어 있으면서 중심축을 따라 피가공물(W)이 관통하고 이동하기 위한 통로를 형성하며, 회전 구동부(430)와 구동 벨트(731)에 의해 연결되어 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되며, 전단에 케이싱(422)이 설치된다.The rotating tube 421 is integral with the casing 422 and forms a passage through which the workpiece W passes and moves along the central axis, and is connected by the rotation driving unit 430 and the driving belt 731. It is rotated in a clockwise or counterclockwise direction, and a casing 422 is installed at the front end.

케이싱(422)은, 회전 튜브(421)의 전단에 설치되며, 원통형으로 형성되며, 내측 공간에 4 개의 척(423), 제1 영구자석(424), 제2 영구자석(425) 및 자기 연마부(426)가 설치된다.The casing 422 is installed at the front end of the rotating tube 421, is formed in a cylindrical shape, and has four chuck 423, a first permanent magnet 424, a second permanent magnet 425 and magnetic polishing in the inner space. A portion 426 is installed.

각각의 척(423a, 423b, 423c, 423d)은, 꼭짓점의 각도가 90도인 부채꼴 형태로 형성되며, 케이싱(422)의 내측 공간에 서로 이격 설치되어 제1 영구자석(424), 제2 영구자석(425) 및 자기 연마부(426)가 설치되기 위한 "+" 형태의 이격 공간을 형성한다.Each of the chuck (423a, 423b, 423c, 423d) is formed in a fan shape with a vertex angle of 90 degrees, and is spaced apart from each other in the inner space of the casing 422 to provide a first permanent magnet 424 and a second permanent magnet. A "+"-shaped spaced space is formed in which the 425 and the magnetic polishing part 426 are installed.

제1 영구자석(424)은, 서로 직교하여 이격 공간을 형성하는 4 개의 가지 중 일 가지에 설치된다.The first permanent magnet 424 is installed on one of four branches that are perpendicular to each other to form a spaced space.

제2 영구자석(425)은, 일 가지와 180도를 형성하는 다른 가지에 설치되며, 제1 영구자석(424)과 다른 극성을 형성한다.The second permanent magnet 425 is installed on one branch and another branch forming 180 degrees, and forms a different polarity from the first permanent magnet 424.

자기 연마부(426)는, 제1 영구자석(424)과 제2 영구자석(425) 사이인 케이싱(422)의 중심 회전축에 설치되며, 케이싱(422)의 회전에 따라 함께 회전하면서 내부 공간에 충진된 유체 및 연마제를 이용하여 관통하고 이동되는 피가공물(W)의 표면을 자기연마 가공한다. 이때 연마재를 누설되지 않게 밀폐장치(도면 미표시됨)로 별도로 구성될 수 있다.The magnetic polishing unit 426 is installed on the central rotation shaft of the casing 422 between the first permanent magnet 424 and the second permanent magnet 425, and rotates together with the rotation of the casing 422 and is in the inner space. Magnetic polishing is performed on the surface of the workpiece W that penetrates and moves using the filled fluid and abrasive. At this time, it may be configured separately as a sealing device (not shown) so as not to leak the abrasive.

도 6은 본 발명의 자극부 형상에 따른 자기장 유한요소해석(FEMM)을 이용한 자속밀도의 시뮬레이션 분포에 대한 상세 도면이다.6 is a detailed diagram of a simulation distribution of magnetic flux density using a magnetic field finite element analysis (FEMM) according to the shape of a magnetic pole of the present invention.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 연마 요크(420)는, 회전 구동부(430)에 의해 350 내지 4000rpm으로 회전하면서 자기 연마부(426)를 관통하고 이동하는 피가공물(W)를 정밀하게 자기연마 가공할 수 있다.The polishing yoke 420 having the configuration as described above, while rotating at 350 to 4000 rpm by the rotation driving unit 430, can precisely magnetically polish the workpiece (W) that passes through the magnetic polishing unit 426 and moves. I can.

도 7은 도 1의 왕복진동부를 보여주는 도면이다.7 is a view showing the reciprocating vibration unit of FIG. 1.

도 7을 참조하면, 왕복진동부(500)는, 전기 슬라이더(510) 및 슬라이더 구동부(520)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the reciprocating vibration unit 500 includes an electric slider 510 and a slider driving unit 520.

전기 슬라이더(510)는, 상부에 베이스 플레이트(410)가 연결 설치되며, 전단에 연결 설치된 슬라이더 구동부(520)에 의하여 진동한다.The electric slider 510 has a base plate 410 connected thereto, and vibrates by a slider driving part 520 connected to the front end.

슬라이더 구동부(520)는, 기 설정된 진동수(예를 들어, 0 ~ 20 Hz(자유조절)), 진폭(예를 들어, 1 ~ 3 mm(자유조절)) 및 지속 시간(예를 들어, 10 sec ~ 200 sec(자유조절))으로 전기 슬라이더(510)에 연결 설치된 베이스 플레이트(410)를 진동시켜 준다.The slider driving unit 520 includes a preset frequency (eg, 0 to 20 Hz (free control)), an amplitude (eg, 1 to 3 mm (free control)) and a duration (eg, 10 sec. The base plate 410 connected to the electric slider 510 is vibrated in ~ 200 sec (free adjustment)).

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above-described embodiments are for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the above-described embodiments belong can easily transform into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the above-described embodiments. You can understand. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The scope to be protected through the present specification is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and should be interpreted as including all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and the concept of equivalents thereof. .

10: 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치
100: 제1 드라이브 스풀
200: 제2 드라이브 스풀
300: 스풀 구동부
400: 자기연마 요크
500: 진동부
600: 벨트 이동 감지 센서
700: 피가공물 유도부
10: Ultra-precision magnetic polishing processing device using copper magnetic field
100: first drive spool
200: second drive spool
300: spool drive unit
400: self-polishing yoke
500: vibration unit
600: belt movement detection sensor
700: workpiece guiding part

Claims (12)

피가공물의 일단이 체결되어 피가공물을 권취 또는 권출시키는 제1 드라이브 스풀;
상기 제1 드라이브 스풀과 이격되어 설치되며, 피가공물의 타단이 체결되어 피가공물을 권취 또는 권출시키는 제2 드라이브 스풀;
상기 제1, 2 드라이브 스풀에 연결된 드라이빙 벨트;
상기 드라이빙 벨트로 1, 2 드라이브 스풀이 동일하게 회전시키는 스풀 구동부;
상기 피가공물의 표면을 자기연마 가공하는 자기연마 요크;
상기 자기연마 요크는 일정시간 동안 정회전 또는 역회전될 수 있도록 제어되며, 상기 자기연마 요크 안에 형성된 자기연마부의 중심에 피가공물이 위치하도록 하는 피가공물 유도부;
상기 자기연마부에 충진된 연마재;
베이스 플레이트의 하부에 설치되어 왕복진동시켜 주는 왕복진동부; 및
상기 스풀 구동부, 자기연마 요크 및 왕복진동부를 제어하는 콘트롤러를 포함하는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
A first drive spool for winding or unwinding the workpiece by fastening one end of the workpiece;
A second drive spool that is installed to be spaced apart from the first drive spool, the other end of the work piece is fastened to wind or unwind the work piece;
A driving belt connected to the first and second drive spools;
A spool driving unit for rotating the driving belt 1 and 2 drive spools equally;
A magnetic polishing yoke for magnetic polishing the surface of the workpiece;
The magnetic polishing yoke is controlled to rotate forward or reverse for a predetermined period of time, and the workpiece guide portion to position the workpiece at the center of the magnetic polishing portion formed in the magnetic polishing yoke;
An abrasive filled in the magnetic polishing unit;
A reciprocating vibration unit installed under the base plate for reciprocating vibration; And
An ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a dynamic magnetic field, comprising a controller for controlling the spool driving unit, the magnetic polishing yoke, and the reciprocating vibration unit.
제1항에 있어서,
상기 제1, 2 드라이브 스풀은 하나의 드라이빙 벨트로 구동되는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 1,
The first and second drive spools are driven by a single driving belt, and an ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a copper magnetic field.
제1항에 있어서,
상기 제1, 2 드라이브 스풀이 동일하게 일정한 각도로 정회전 또는 역회전될 수 있도록 벨트 이동감지센서를 포함하는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 1,
Ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a dynamic magnetic field comprising a belt movement detection sensor so that the first and second drive spools can be rotated forward or reverse at the same constant angle.
제3항에 있어서,
상기 제1, 2 드라이브 스풀, 자기 연마 요크 및 왕복진동부가 동시 또는 각각 독립적인 작동 및 제어되는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 3,
The first and second drive spools, magnetic polishing yoke, and reciprocating vibration units are operated and controlled simultaneously or independently of each other.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자기연마 요크는 회전 구동부로 회전하는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 1,
The magnetic polishing yoke is an ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a dynamic magnetic field that rotates by a rotation driving unit.
제6항에 있어서,
상기 회전 구동부는 스텝핑 모터로 이루어진, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 6,
The rotation driving unit is made of a stepping motor, ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a magnetic field.
제1항에 있어서,
상기 피가공물유도부는 자기연마 요크의 전단에 이격되어 설치되는 제1 와이어 가이더 및 상기 자기연마 요크의 후단에 이격되어 설치되는 제2 와이어 가이더로 이루어지며, 상기 제1, 2 드라이브 스풀사이를 이동하는 피가공물이 상기 자기연마 요크를 경유할 수 있도록 피가공물의 이동 방향을 변경시켜 주는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 1,
The workpiece induction part is composed of a first wire guider that is spaced apart from the front end of the magnetic polishing yoke and a second wire guider that is spaced apart from the rear end of the magnetic polishing yoke, and moves between the first and second drive spools. An ultra-precise magnetic polishing processing apparatus using a dynamic magnetic field to change a moving direction of a workpiece so that the workpiece can pass through the magnetic polishing yoke.
제8항에 있어서, 상기 제1 와이어 가이더 또는 상기 제2 와이어 가이더는,
수직 방향으로 기립된 형태로 형성되는 수직 프레임;
상기 수직 프레임의 전단 또는 후단에서 수직 방향으로 설치되어 상기 제1 드라이브 스풀 또는 상기 제2 드라이브 스풀로부터 전달되는 피가공물의 이동 방향을 다른 와이어 가이더 방향으로 변경시켜 주는 전환 롤러; 및
상기 수직 프레임의 내측 공간에 연결 설치되며, 상기 전환 롤러에 의하여 방향이 변경된 피가공물을 전달시켜 주는 전달 롤러;를 포함하는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 8, wherein the first wire guider or the second wire guider,
A vertical frame formed in a vertical direction;
A switching roller installed in a vertical direction at a front end or a rear end of the vertical frame to change a moving direction of a workpiece transmitted from the first drive spool or the second drive spool to another wire guider direction; And
Containing, a high-precision magnetic polishing apparatus using a dynamic magnetic field; a transfer roller that is connected and installed in the inner space of the vertical frame and transmits the workpiece whose direction has been changed by the conversion roller.
제1항에 있어서, 상기 자기연마 요크는,
상기 왕복진동부에 의하여 왕복진동하는 판형의 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 일측에 설치되며, 정회전 또는 역회전 회전하면서 회전축을 관통하고 이동되는 피가공물의 표면을 자기연마 가공하는 연마 요크; 및
상기 베이스 플레이트의 타측에 설치되며, 상기 연마 요크와 구동 벨트에 의해 연결되어 상기 연마 요크를 정회전 또는 역회전 방향으로 회전시켜 주는 회전 구동부;를 포함하는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 1, wherein the magnetic polishing yoke,
A plate-shaped base plate that reciprocates by the reciprocating vibration unit;
A polishing yoke installed on one side of the base plate and for self-polishing a surface of a workpiece that passes through a rotating shaft while rotating in a forward or reverse rotation; And
A rotation driving unit installed on the other side of the base plate and connected by the polishing yoke and the driving belt to rotate the polishing yoke in a forward or reverse rotation direction; including, a high-precision magnetic polishing processing apparatus using a copper magnetic field.
제10항에 있어서, 상기 연마 요크는,
피가공물이 관통하고 이동하기 위한 통로를 형성하며, 상기 회전 구동부와 상기 구동 벨트에 의해 연결되어 정회전 또는 역회전 방향으로 회전되는 회전 튜브;
상기 회전 튜브의 전단에 설치되며, 원통형으로 형성되는 케이싱;
꼭짓점의 각도가 90도인 부채꼴 형태로 형성되며, 상기 케이싱의 내측 공간에 서로 이격 설치되어 "+" 형태의 이격 공간을 형성하는 4 개의 척;
서로 직교하여 상기 이격 공간을 형성하는 4 개의 가지 중 일 가지에 설치되는 제1 영구자석;
상기 일 가지와 180도를 형성하는 다른 가지에 설치되며, 상기 제1 영구자석과 다른 극성을 형성하는 제2 영구자석; 및
상기 제1 영구자석과 상기 제2 영구자석 사이인 상기 케이싱의 중심 회전축에 설치되며, 상기 케이싱의 회전에 따라 함께 회전하면서 내부 공간에 충진된 유체 및 연마제를 이용하여 관통하고 이동되는 피가공물의 표면을 자기연마 가공하는 자기 연마부;를 포함하는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 10, wherein the polishing yoke,
A rotating tube which forms a passage through which a workpiece passes and moves, and is connected by the rotation driving part and the driving belt to rotate in a forward or reverse rotation direction;
A casing installed at the front end of the rotating tube and formed in a cylindrical shape;
Four chucks that are formed in a fan shape with a vertex angle of 90 degrees and are spaced apart from each other in the inner space of the casing to form a "+"-shaped spaced space;
A first permanent magnet installed on one of four branches orthogonal to each other to form the spaced space;
A second permanent magnet installed on another branch forming 180 degrees from the one branch and forming a polarity different from that of the first permanent magnet; And
The surface of the workpiece that is installed on the central rotation axis of the casing between the first permanent magnet and the second permanent magnet, and that passes through and moves using a fluid and an abrasive filled in the inner space while rotating together with the rotation of the casing A magnetic polishing unit for magnetic polishing processing; including, ultra-precision magnetic polishing processing apparatus using a copper magnetic field.
제1항에 있어서, 상기 왕복진동부는,
상부에 상기 베이스 플레이트가 연결 설치되는 전기 슬라이더; 및
기 설정된 진동수, 진폭 및 지속 시간으로 상기 전기 슬라이더에 연결 설치된 상기 베이스 플레이트를 왕복진동시켜 주는 슬라이더 구동부;를 포함하는, 동자장을 이용하는 초정밀 자기연마 가공장치.
The method of claim 1, wherein the reciprocating vibration unit,
An electric slider on which the base plate is connected and installed; And
A slider driving unit for reciprocating and vibrating the base plate connected to the electric slider at a preset frequency, amplitude, and duration. Including, a high-precision magnetic polishing apparatus using a dynamic magnetic field.
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US20030216109A1 (en) * 2001-11-21 2003-11-20 Alfredo Riviere Electromagnetic cleaning process and device
KR100793409B1 (en) 2006-09-26 2008-01-11 한국기계연구원 Grinding system by using magneto - rheological fluid
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