KR20010078285A - 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치 - Google Patents

다수의 구멍의 방전 기계가공 장치 Download PDF

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Abstract

다수개의 구멍을 전기적 전도성 작업물(12)에 방전 기계가공하기 위한 장치(10)는 제 1 전극(28)을 회전시키기 위한 방전 장치(14)와, 적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 방전 유닛(18)을 포함한다. 이 방전 장치(14)는 구동기(22)와 제어기(24)를 포함하며, 구동기(22)는 전기적 방출 장치(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 장치(14)와 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 바람직하게 결합되며 제 1 전극(28)과 제 2 전극(38)으로부터 작업물(12)로의 전기 에너지 공급량을 제어한다.

Description

다수의 구멍의 방전 기계가공 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING MULTIPLE HOLES}
본 발명은 일반적으로 방전 기계가공에 관한 것으로, 특히 다수의 구멍을 방전 기계가공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
방전 기계가공(EDM)을 사용하여 다수의 구멍을 천공하는 것은 아콤-툴(Acomb-tool)로서 공지된 다수의 공구 조립체를 사용하여 달성된다. 이 공구 조립체는 EDM 장치의 램상에 장착된 고정형 또는 비회전형 다수의 전극을 구비한다. 이러한 공구 조립체의 결점은 작고 깊은 구멍으로부터 절연 유체가 플러시되기 어려우므로 공정이 극히 천천히 일어나 다수의 비원형 구멍을 천공하는데에만 적합하다는 것이다.
고속 방전 기계가공에는 스피닝 관상 전극, 절연 유체 및 단일 환상 구멍을 천공하기 위해서 전극 중심을 관통하는 고압 플러싱을 사용한다.
이들 고속 EDM 장치는 한쌍의 구멍을 동시에 기계가공하기 위한 한쌍의 전극을 스피닝하기 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 있어서 필요한 조정을 어렵게 한다.
따라서, 여전히 다수의 구멍을 도시에 천공할 수 있고 복수개의 회전가능한 전극이 서로에 대해서 조정가능하게 위치설정되는 고속 EDM의 필요성이 존재한다.
전술한 필요성은 본 발명에 의해서 충족될 수 있다. 제 1 특징에 따르면, 전기적 전도성 작업물에 다수의 구멍을 방전 기계가공하기 위한 장치에 있어서, 제 1 전극을 회전가능하게 장착하기 위한 방전 장치를 구비하며, 이 방전 장치는 구동기, 제어기, 적어도 하나의 제 2 전극을 회전가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 전기적 방전 유닛을 구비하며, 상기 구동기는 방전 장치와 제 1 전극 회전용 방전 유닛과 적어도 하나의 제 2 전극에 결합되며, 제어기는 방전 장치와, 제 1 전극과 제 2 전극으로부터 작업물로의 전기적 에너지 공급량을 제어하기 위한 적어도 하나의 방전 유닛과 결합한다.
제 2 특징에 따르면, 작업물에 다수의 구멍을 기계가공하기 위한 방전 기계가공 장치에 사용되는 장치에 있어서, 복수개의 전극을 회전가능하게 장착하기 위한 복수개의 방전 유닛과, 이 방전 유닛에 결합되고 복수개의 전극을 회전시키기 위해서 방전 장치의 구동기에 결합가능한 구동 메카니즘을 구비한다.
도 1은 다수의 구멍을 방전 기계가공하기 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 메카니즘의 변형예의 도면,
도 5는 도 4의 5-5선을 따라 취한 단면도,
도 6은 다수의 구멍을 방전 기계가공하기 위한 본 발명에 따른 장치의 변형예의 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12 : 전기적 전도성 작업물 14 : 방전 장치
18 : 방전 유닛 22 : 구동기
24 : 제어기 28 : 제 1 전극
38 : 제 2 전극
도 1은 작업물(12)에 다수의 구멍을 방전 기계가공하기 위한 바람직한 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 장치(10)는 방전 장치(14)와, 복수개의 방전 유닛(18)을 갖는 부착 장치(16)를 구비한다. 방전 장치(14)는 방전 유닛(20), 구동기(22) 및 제어기(24)를 구비한다.
방전 유닛(20)은 전극(28)에 분리가능하게 부착가능한 주 스핀들(26)을 구비한다. 주 스핀들(26)은 구동기(22)에 결합되고 이에 의해서 회전되는 전기적 전도성 본체(30)에 부착된다. 구동기(22)는 방전 유닛(20)을 회전시키거나 또는 수직하게 이동시키기 위한 모터 및 부-제어 유닛(도시안함)을 포함할 수도 있다.
제어기(24)는 본체(30)에 결합되며 동력 공급부(도시안함)을 거쳐서 전극(28)에 조정 전압을 제공하며 작업물(12)에 대해서 전극(28)을 수직하게 위치설정하기 위해서 서보 제어유닛을 제어한다. 본체(30)는 길이방향으로 본체를 관통하게 형성된 공급 보어(32)를 가진다. 공급 보어(32)는 커플러(36)를 사용하여 전극(28)에 유체 공급 도관(34)을 결합한다. 유체 공급 도관(34)은 하나 또는 그 이상의 유체 탱크(도시안함)로부터 이송되며 절연 유체를 공급 전극(28)에 공급한다.
복수개의 방전 유닛(18)이 전기적 방전 장치(14)에 결합된다. 각각의 방전 유닛(18)은 서브-스핀들(40)에 장착되고 전기적 전도성 본체(42)에 결합된 전극(38)을 포함한다. 본체(42)는 이를 길이방향으로 관통하여 형성된 공급 보어(44)를 구비한다. 공급 보어(44)는 커플러러(48)에 의해서 전극(38)에 유체 공급 도관(46)을 유체역학적으로 결합한다. 유체 공급 도관(46)은 하나 또는 그 이상의 유체 탱크(도시안함)으로부터 이송되며 절연 유체를 공급 전극(38)에 공급한다.
방전 유닛(18)은 구동 메카니즘(50), 예를 들면 구동 벨트에 의해서 방전 메카니즘(14)의 구동기(22)에 결합가능하다. 바람직하게는, 구동 메카니즘(50)은 전극(38)을 회전하기 위해서 주 스핀들(26)의 본체(30)와 부 스핀들(40)의
본체(42)를 결합하는 치형 또는 천공 벨트와 같은 포지티브 결합 벨트이다.
기계가공하는 동안, 전극 사이의 공급 보어를 통해서 전극의 팁에 있는 절연출구를 향하도록 절연 유체가 강제되기에 충분한 압력하에서 전극(28, 38)의 절연 입구로 공급된다. 절연 유체의 이동율은 각각의 유체 공급 도관(34, 44)에 배치된 독립적으로 조정되는 밸브(도시안함)에 의해서 조정 또는 조절될 수도 있다. 절연 유체는 전극과 작업물 사이에 형성된 간극을 충전한다. 유체가 이 간극을 통해서 구멍을 빠져나올 때 천공되며, 절연 유체는 부식성 작업물 재료와 같은 기계가공 유출물을 구멍외로 플러싱한다.
제어기(24)는 방전 유닛(18, 20)에 전기력을 제공한다. 전기력은 전기적 커플링, 예컨대 금속 브러쉬를 통해서 제공될 수도 있으며, 각각의 유닛을 동력 공급부에 선택적으로 결합하며, 이 유닛은 동력 공급부에 전기적으로 결합되는 전기적 전도성 프레임내에 하우징될 수도 있다. 따라서, 유닛(18)의 회전시조차, 동력 공급부로부터의 전압이 프레임을 통해서 인가될 것이며 전극(38)에 제공될 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 방전 유닛(18)이 프레임 유닛(52)내에 장착된다. 각각의 방전 유닛은 베어링 블록(56)내에 하우징되는 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 적소에 고정한다. 또한, 구멍 위치의 정밀도가 높아야 하는 경우에, 베어링(54)은 프레임(52) 내부의 고정 위치에 고정될 수도 있다. 프레임(52)은 스테인레스 스틸 또는 유사한 특성을 갖는 다른 적절한 재료와 같은 전기적 전도성 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
도 3은 전기적 방전 유닛(18)에 상대적인 운동을 전달하기 위한 방전 장치(14)와 결합하는 구동 기구(50)를 도시한다. 벨트 조정 기구(58)는 모든 방전 유닛이 효과적으로 회전될 수 있도록 구동 메카니즘(50)의 장력을 조정하는데 사용될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 복수개의 전극(138)(도 4)의 회전용 복수개의 방전 유닛(118)에 작동적으로 결합되는 구동기(122)(도 5)로부터 회전 운동을 전달하기 위한 변형 구동 기구(150)를 도시한다. 방전 유닛(118)은 전술한 바와 마찬가지로 프레임(152) 내부의 베어링 블록(156)안에 하우징되는 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 주 기어(160)는 복수개의 서브 기어(162)와 결합된다. 부 기어(162)는 방전 유닛(118)상에 개별적으로 장착되며, 서브 기어의 회전은 부 스핀들(140)을 화살표(164) 방향으로 회전시킨다. 주 기어(160)와 부 기어(162)는 스테인레스강 등과 같은 전기적 전도성 재료로 구성될 수도 있으며, 또한 플라스틱 또는 고무 재료로 구성될 수도 있다. 주 기어(160)와 부 기어(162)는 비교적 구브러지지 않지만 신뢰할 만한 회전식 제어를 제공하도록 치형 설치될 수도 있으며 또한 플라스틱 또는 고무재로 구성될 수도 있다. 도 5는방전 유닛 구성체의 예시적인 구성체를 도시한다. 그러나, 방전 유닛(118)은 선형으로 배치될 수도 있으며 또한 다른 바람직한 구성으로 배치될 수도 있다.
제어기(124)는 방전 유닛(120)에 결합될 수도 있으며 동력 공급부(도시 안함)를 거쳐 전극(128)에 조정 전압을 제공하며 전극(128)을 수직으로 위치설정하기 위한 부 제어를 한다. 제어기(124)는 방전 유닛(120)에 결합되어 조정 전압을 동력 공급부(도시안함)를 거쳐 전극(128)에 제공하며 전극(128)의 수직 위치설정을 위해서 서보-제어 유닛을 제어한다. 제어기(124)는 방전 유닛(118)에 결합되어 조정 전압을 전극(138)에 제공할 수도 있으며 또한, 제 2 제어기(166)는 방전 유닛(118)에 결합되어 조정 전압을 전극(138)에 제공할 수도 있다.
구멍의 중심 위치설정의 정밀도가 고도로 요구되는 경우에, 조정불가능한 베어링 시트를 갖는 템플릿이 방전 유닛을 위치설정하기 위해서 사용될 수도 있다.
동시에 많은 구멍을 기계가공할 필요가 있는 경우에, 다수의 제어기, 구동기 및 동력원이 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 동력원(214)을 가질 수도 있다. 각각의 구동기(212)는 구동 벨트, 기어 또는 전술한 고무 롤러와 같은 구동 메카니즘을 사용함으로써 일련의 방전 유닛(200)에 대해서 일련의 회전 운동을 제공할 수도 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 청구범위내에서고려되어야하는 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 (17)

  1. 전기적 전도성 작업물(12)에 다수의 구멍을 방전 기계가공하는 장치(10)에 있어서,
    제 1 전극(28)을 회전가능하게 장착하며, 구동기(22)와 제어기(24)를 갖는 방전 장치(14)와,
    적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 방전 유닛(18)을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 구동기(22)는 상기 방전 장치(14)와 상기 방전 유닛(18)에 결합하여 상기 제 1 전극(28)을 회전시키며, 상기 구동기(24)는 상기 방전 장치(14)와 상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제 1 전극(28)과 제 2 전극(38)로부터 작업물(12)로의 전기 에너지 공급량을 제어하는 다수 구멍의 방전 기계가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동기(22)는 상기 방전 장치(14)와 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제 1 전극(28)과 적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전시키는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(24)는 상기 제 1 방전 장치(14)와 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제 1 전극(28)과 적어도 하나의 제 2 전극(38)으로부터 작업물(12)로의 전기 에너지를 제어식으로 공급하는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  4. 상기 구동기(22)는 상기 방전 장치(14)와 적어도 하나의 제 2 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제 1 전극(28)과 적어도 하나의 제 2 전극(38)을 회전시키며, 방전 장치(14)와 적어도 하나의 방전 유닛(18)에 결합되어 상기 제어기(24)는 제 1 전극(28)과 적어도 하나의 제 2 전극(38)으로부터 작업물(12)로의 전기 에너지 공급량을 제어하는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)을 조정가능하게 위치설정하기 위한 프레임(52)을 더 포함하는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)은 각기 전극(38)을 탈착가능하고 회전가능하게 장착하기 위한 스핀들(40)을 포함하는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)은 일정량의 절연 유체와 유체역학적으로 결합가능한 절연 커플러(48)를 포함하는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  8. 다수의 구멍을 작업물(12)에 형성하기 위한 방전 기계가공 장치(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 복수개의 전극(38)을 회전시키기 위해서 방전 장치(14)의 구동기(22)에 결합가능한 구동 메카니즘(50, 150)을 포함하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방전 유닛(18)을 조정가능하게 위치설정하기 위한 프레임(52)을 더 포함하는 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극(38)으로의 전기 에너지 공급량을 제어하기 위한 제어기(124, 166)을 더 포함하는 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18) 각각은 전극(38)을 탈착가능하고 회전가능하게 하는 스핀들(30)을 포함하는 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18) 각각은 일정량의 절연 유체에 유체역학적으로 결합가능한 절연 커플러(48)을 포함하는 장치.
  13. 다수개의 구멍을 전기적 전도성 작업물(12)에 방전 기계가공하기 위한 장치(10)에 있어서,
    복수개의 전극(28, 38)을 회전가능하게 장착하기 위한 복수개의 방전 장치(18, 20)와,
    상기 방전 유닛(18, 20)을 수평으로 조정가능하게 위치설정하기 위한 수단(52)과,
    상기 복수개의 전극(28, 38)을 회전시키기 위해서 복수개의 방전 유닛(18, 20)에 결합되는 수단(22, 50, 150)과,
    복수개의 방전 유닛(18, 20)으로부터 상기 작업물(12)로의 전기 에너지 공급량을 제어하기 위한 수단(24)을 포함하는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18, 20)은 일정량의 절연 유체에 유체역학적으로 결합가능한 절연 커플러(36, 48)를 포함하는 다수의 구멍의 방전 기계가공 장치.
  15. 작업물(12)에 다수의 구멍을 기계가공하기 위한 방전 기계가공 장치(14)와 사용하기 위한 장치(16)에 있어서,
    복수개의 전극(38)을 회전가능하게 장착하기 위한 복수개의 방전 유닛(18)과,
    방전 장치(14)의 구동기(22)에 결합가능하며, 복수개의 전극(38)을 회전시키기 위한 수단(50, 150)을 포함하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 방전 유닛(18)으로부터 상기 작업물(12)로의 전기 에너지 공급량을 제어하기 위한 수단(24)을 더 포함하는 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극(38)을 회전하기 위한 수단(50, 150)은 구동기(22)를 포함하는 장치.
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