KR200387229Y1 - 방전가공장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방전가공장치에 대한 것으로, 피가공물은 고정수단에 고정되고 전극제어기구가 가공전극의 위치를 조정하며 상기 가공전극과 상기 피가공물 사이에 절연성의 가공액을 개재시키고 펄스 상의 전압을 공급함으로써 상기 피가공물을 용융절삭하는 통상적인 방전가공장치에 대해서, 상기 가공전극은 상기 피가공물보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면 가공전극이 피가공물보다 아래에 위치하므로 가공칩의 배출이 용이하여 가공의 효율을 높일 수 있다.

Description

방전가공장치{Electric discharge machining apparatus}

본 고안은 방전가공장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 가공전극을 피가공물보다 아래쪽에 위치하도록 배치하여 방전가공의 공정에서 발생하는 배출물(이하 '가공칩'이라 한다)의 배출을 원활하게 하기 위한 방전가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 방전가공은, 전기적인 방전현상을 이용한 가공방법으로, 가공전극과 피가공물 사이에 고주파의 펄스 상의 전압을 가하여 방전을 일으킬 때 일어나는 물리적, 기계적, 전기적 작용을 이용해 상기 피가공물을 가공하는 방법이다. 즉, 전기의 양극과 음극 사이의 방전으로 스파크가 일어날때 발생하는 열에너지로 가공하고자 하는 피가공물을 녹이거나 기화시켜 제거함으로써 원하는 형상으로 가공하는데, 경도, 강도, 내열성이 높은 재료를 가공하는데 유용하게 사용되고 있다.

방전에 의해 일어나는 스파크는 주로 피가공물과 가공전극의 서로 가장 근접한 지점 사이에서 발생하고, 스파크가 일어날 때 형성되는 열에너지로 상기 피가공물은 점진적으로 부식되어 가공전극의 형상이 피가공물 상에 복제된다. 가공 중에 부식된 피가공물의 부분들은 기화되거나 녹아서 농축된 작은 방울들을 형성하는데, 이것이 가공 중에 발생한 배출물인 가공칩이다.

가공전극과 피가공물 사이에는 방전현상이 일어날 수 있도록 절연체가 개재하는데, 일반적으로 액체 상태인 가공액을 사용한다. 가공액을 피가공물과 가공전극 사이에 개재시키는 방법으로는, 피가공물과 가공전극을 가공액 속에 담그고 가공을 하는 방법(이하 '침지법'이라 한다) 또는 피가공물과 가공전극 사이에 가공액을 분사하는 방법(이하 '분사법'이라 한다)이 통상적으로 사용된다. 가공액은 가공전극과 피가공물 사이의 절연을 회복하여 방전이 계속 일어날 환경을 구축하고, 방전에 의한 폭발압력을 형성하며, 방전가공된 부분을 냉각하고, 가공 중에 발생한 가공칩의 배출을 돕는 역할을 한다. 가공칩의 배출을 위해서, 가공액은, 침지법을 사용하는 경우에는 가공액이 가공전극과 피가공물 사이에서 고압의 상태를 유지하도록 해야 하고 분사법을 사용하는 경우에는 고압으로 분사되어야 한다.

도 1은 종래의 방전가공장치의 일반적인 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 종래의 방전가공장치는 일반적으로, 피가공물(101)을 고정수단(102)에 고정하고, 전극제어기구(104)에 부착된 가공전극(103)이 상기 피가공물의 위쪽에 위치해서 피가공물을 가공하는 형태이다.

상기 개념도에서 가공액(111)은 상기 피가공물(101)과 상기 가공전극(103) 사이의 공간을 포함한 영역에 형성된다. 제어장치(105)는 피가공물 전기공급수단(106)을 통해 상기 피가공물에, 가공전극 전기공급수단(107)을 통해 상기 가공전극에 각각 전기적으로 연결되며, 상기 피가공물과 상기 가공전극 사이에 펄스 상의 전압을 공급한다.

가공칩의 배출은, 가공칩이 피가공물의 표면에 생겨난 후 가공액의 압력에 의해 피가공물의 표면으로부터 모든 방향으로 배출이 일어나지만, 중력의 도움을 받아 피가공물의 표면으로부터 아래 방향으로 배출되는 것이 효율적이다.

그러나 종래와 같이 가공전극(103)이 피가공물(101)보다 위쪽에 위치하는 경우에는, 가공칩이 피가공물의 위쪽 표면에 발생하여, 상기 피가공물의 표면으로부터 아래 방향에는 피가공물이 존재하여 상기 방향으로 가공칩을 배출하는 것이 불가능하다. 가공이 일어나는 부분의 아래 방향을 제외한 나머지 방향으로 가공칩을 배출하는 것은, 중력의 도움을 받지 못하고 주로 가공액에 의한 압력에 의하는데, 이 경우 통상적으로 가공칩의 배출이 완전히 이루어지지 못하거나, 가공칩의 배출을 위해 더 높은 압력의 가공액 또는 별도의 배출수단이 요구된다.

가공칩이 피가공물의 표면에 계속 존재할 경우, 가공의 정밀도가 떨어지고, 절연체가 아닌 가공칩이 피가공물과 가공전극 사이에서 방전을 방해하여 방전 횟수가 감소해 가공속도가 떨어지는데, 종래에는 상기와 같이 가공칩의 완전한 배출이 이루어지지 않은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안의 목적은, 가공전극이 피가공물보다 아래에 위치한 방전가공장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 고안의 방전가공장치는, 피가공물은 고정수단에 고정되고 전극제어기구가 가공전극의 위치를 조정하며 가공전극과 상기 피가공물 사이에 절연성의 가공액을 개재시키고 펄스 상의 전압을 공급함으로써 상기 피가공물을 용융절삭하는 방전가공장치에 있어서, 상기 가공전극은 상기 피가공물보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에서 상기 고정수단과 상기 가공전극 및 상기 전극제어기구는 동일한 수직축 상에 위치하는 것이 바람직하다.

본 고안의 방전가공장치는, 상기 가공전극 및 상기 고정수단의 아래에서 상기 가공액을 수용하는 가공조를 더 포함하고, 상기 가공조는 상기 전극제어기구와의 접촉부분에 상기 가공액의 누출을 막는 실링수단을 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 고안에 의한 방전가공장치의 일실시예를 나타낸 개념도이다.

도 2의 실시예에서 본 고안의 방전가공장치는 피가공물(201)이 부착된 고정수단(202)과 가공하고자 하는 형상의 역상으로 형성된 가공전극(203) 및 상기 가공전극과 연결되어 있는 상기 가공전극의 위치를 조정하는 전극제어기구(204)를 구비하고 있으며, 그 외에도 통상적인 방전가공장치가 구비하는, 피가공물에 전기를 공급하는 피가공물 전기공급수단(206)과 가공전극에 전기를 공급하는 가공전극 전기공급수단(207) 및 상기의 피가공물과 가공전극 사이에 펄스 상의 전압을 걸어주도록 형성된 제어장치(205)를 포함하고 있다.

상기 실시예에서, 피가공물(201)은 고정수단(202)에 고정되되, 고정수단보다 아래에 위치한다. 가공전극(203)은 전극제어기구(204)에 부착되어 이에 의해 그 위치가 조정되되, 피가공물보다 아래에 위치한다. 가공액(211)은 상기 피가공물과 상기 가공전극 사이의 공간을 포함한 영역에 존재한다.

피가공물 전기공급수단(206)과 가공전극 전기공급수단(207) 및 제어장치(205)에 의해 상기 피가공물(201)과 상기 가공전극(203) 사이에 방전이 일어나면, 상기 피가공물은 방전의 열에너지에 의해 용융, 절삭되어 가공된다. 피가공물 전기공급수단(206)과 가공전극 전기공급수단(207)은 통상적으로 상기 고정수단(202)과 상기 전극제어수단(204) 각각의 내부를 통해서 상기 제어장치(205)에 상기 피가공물과 상기 가공전극을 각각 전기적으로 연결하나, 상기 피가공물과 상기 가공전극 사이의 공정에 방해만 되지 않는다면 어떤 방법으로 연결하더라도 무방하다.

가공이 이루어지면, 가공칩이 피가공물의 표면에 발생한다. 상기 가공칩은 상기 피가공물의 상기 가공전극과 마주보는 표면 쪽에 주로 발생하는데, 상기 실시예에서는 상기 피가공물의 아래쪽에 주로 발생한다. 상기 피가공물의 아래쪽에는 종래기술에서의 피가공물과 같이 가공칩의 중력방향으로의 진행을 막는 고형물질이 없고 액체인 가공액(211)이 존재하는 공간이어서, 상기 가공칩이 상기 피가공물의 표면에 머무르지 않고 아래로 진행해 떨어져 나갈 확률이 현저히 커진다. 여기에 가공칩의 배출을 돕는 가공액의 압력이 더해져 상기 피가공물의 표면 및 상기 피가공물과 가공전극 사이에는 가공칩이 거의 남아있지 않게 된다.

상기의 실시예와 같이, 본 발명의 방전가공장치는 피가공물의 수직한 방향 아래에 가공전극이 위치하고 그 아래에 상기와 같은 방향으로 전극제어기구가 위치한 형태로 형성되는 것이 장비의 구성이 용이하여 바람직하다. 상기의 경우, 전극제어장치는 가공전극과 함께 수직방향으로 운동하는 것이 일반적이다.

가공전극은 반드시 피가공물의 수직 아래 방향에 위치할 필요는 없다. 본 고안의 특징은 피가공물에서 배출되는 가공칩이 상기 가공칩의 진행을 막는 고형물질이 없는 중력방향으로 진행하여 피가공물의 표면에 가공칩이 남을 확률이 현저히 감소하는 데 있으므로, 가공전극이 상기 피가공물보다 아래에 있으면 상기와 같은 본 고안의 효과를 얻을 수 있다.

통상적으로 가공전극의 움직임을 제어하는 전극제어기구는 가공전극에 피가공물과의 가공이 일어나는 반대편에 연결되고, 상기 실시예의 경우에는 상기 가공전극의 아래 방향에서 상기 가공전극과 연결되나, 상기 가공전극과 상기 피가공물 사이의 공정을 방해하지 않는다면 상기 가공전극에 어느 방향으로 연결되어도 무방하다.

상기 전극제어기구는 그 위치, 형상 및 운동형태에 있어서, 상기 실시예의 경우에는 상기 가공전극의 아래에서 수직축의 형상으로 형성되어 상기 가공전극을 수직 방향으로 운동시키나, 상기 가공전극과 상기 피가공물 사이의 거리를 조정할 수 있다면 어떤 위치, 어떤 형상 및 어떤 운동형태를 취하더라도 무방하다.

도 3a는 본 고안에 의한 가공조를 포함한 방전가공장치의 실시예를 나타낸 개념도이다.

도 3a의 실시예에서 본 고안의 방전가공장치는 피가공물(301)이 부착된 고정수단(302)과 가공하고자 하는 형상의 역상으로 형성된 가공전극(303) 및 상기 가공전극과 연결되어 있는 상기 가공전극의 위치를 조정하는 전극제어기구(304)를 구비하고 있으며, 그 외에도 통상적인 방전가공장치가 구비하는, 피가공물에 전기를 공급하는 수단(306)과 가공전극에 전기를 공급하는 수단(307) 및 상기의 피가공물과 가공전극 사이에 펄스 상의 전압을 걸어주도록 형성된 제어장치(305)를 포함하고 있다. 또한 상기 방전가공장치는 상기 가공전극(303)과 상기 고정수단(302) 아래에서 가공액(311)을 수용하는 가공조(312)를 포함하고, 상기 가공조(312)는 상기 전극제어기구(304)와의 접촉부분에 실링수단(313)을 구비한다.

통상적인 방전가공장치는 가공액을 피가공물과 가공전극 사이에 개재시키는 방법으로 침지법 또는 분사법 중 어느 방법을 사용하든 간에 가공액을 수용하는 가공조를 구비한다. 가공조는 분사법의 경우에는 분사된 가공액을 수집하는 역할을 하고, 침지법의 경우에는 가공액을 처음부터 보유하는 역할을 한다. 분사법과 침지법 중 어떤 경우이든, 상기 가공조의 밑바닥은 피가공물 및 가공전극의 아래에 위치한다. 가공전극이 피가공물보다 아래에 있다는 본 고안의 특징을 가진 방전가공장치의 경우, 상기 가공전극의 아래에 연결되는 전극제어기구와 상기 가공조의 밑바닥은 서로 접촉함이 상당하다.

도 3a의 실시예가 도 2에 나타난 실시예와 다른 점은, 가공에 사용된 가공액을 수용하도록 가공전극(303)과 고정수단(302) 및 피가공물(301)의 아래에 실링수단(313)을 포함한 가공조(312)를 구비했다는 점이다. 도 3a에 나타난 실시예에서 전극제어기구(304)는 상기 가공전극의 아래에 연결되고, 상기 가공전극에 대해 수직 아래 방향으로 뻗어있고 수직방향으로 운동한다. 상기 가공조의 밑바닥도 상기 가공전극의 아래에 있어, 상기 가공조의 밑바닥과 상기 전극제어기구는 접촉한다. 상기 가공조의 밑바닥과 상기 전극제어기구가 접촉하는 부분에서 가공액이 누출될 수 있는데, 상기 가공조는 상기 전극제어기구와의 접촉부분에 상기의 누출을 막기 위해 실링수단을 구비한다.

도 3b는 도 3a의 가공조를 포함한 방전가공장치의 실시예에서 상기 가공조와 상기 전극제어기구의 접촉부분을 나타낸 상기 가공조의 밑바닥의 단면도이다. 상기 가공조의 실링수단은 상기 전극제어기구의 운동축과 모양이 같은 것이 바람직하고, 상기의 모양은 원형인 것이 더욱 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면 공정에서 발생하는 가공칩의 배출이 용이해, 가공칩의 완전한 제거가 가능하여 공정의 정밀함과 신속함을 기할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 일반적인 방전가공장치의 개략적인 구조를 나타낸 개념도이다.

도 2는 본 고안에 의한 방전가공장치의 일실시예를 나타낸 개념도이다.

도 3a는 본 고안에 의한 가공조를 포함한 방전가공장치의 실시예를 나타낸 개념도이다.

도 3b는 본 고안에 의한 가공조를 포함한 방전가공장치의 실시예의 일부분을 나타낸 단면도이다.

{도면의 주요부분에 대한 설명}

101,201,301 : 피가공물 102,202,302 : 고정수단

103,203,303 : 가공전극 104,204,304 : 전극제어기구

105,205,305 : 제어장치

106,206,306 : 피가공물 전기공급수단

107,207,307 : 가공전극 전기공급수단

111,211,311 : 가공액

312 : 가공조 313 : 실링수단

Claims (3)

1. 피가공물은 고정수단에 고정되고 전극제어기구가 가공전극의 위치를 조정하며 상기 가공전극과 상기 피가공물 사이에 절연성의 가공액을 개재시키고 펄스 상의 전압을 공급함으로써 상기 피가공물을 용융절삭하는 방전가공장치에 있어서, 상기 가공전극은 상기 피가공물보다 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 한 방전가공장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정수단과 상기 가공전극 및 상기 전극제어기구가 동일한 수직축 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 방전가공장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가공전극의 아래에서 상기 가공액을 수용하는 가공조를 더 포함하고, 상기 가공조는 상기 전극제어기구와의 접촉부분에 상기 가공액의 누출을 막는 실링수단을 포함하는 것을 특징으로 한 방전가공장치.