KR20050035463A - 미세방전을 위한 방전가공장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

미세방전을 위한 방전가공장치 및 방법에 대해 개시한다. 본 발명은, 가공펄스조건 지령치가 설정 저장된 가공펄스조건설정부와, 가공궤적지령치가 x축, y축 및 z축의 벡터양으로 설정 저장된 가공궤적설정부와, 지령치가 설정 저장된 지령치설정부와, 가공상태의 목표량이 설정 저장된 목표치설정부와, 상기 가공펄스조건설정부에서 가공펄스조건 지령치를 전송받아 이에 따른 가공펄스 조작량을 발생하는 가공전원부와, 상기 지령치설정부로부터 지령치를 전송받아 제2제어량을 연산하여 발생하는 제2 제어량 연산부와, 상기 목표치 설정부로부터 목표량 및 외부로부터 인가된 상태량을 전송받아 그 차이에 대한 차이신호를 발생하는 차이신호연산부와, 상기 차이신호연산부로부터 연산된 차이신호를 전송받아 제1제어량을 연산하여 발생하는 제1 제어량 연산부와, 상기 제2제어량 연산부, 제1제어량 연산부 및 가공궤적 설정부로부터 각각 제1제어량, 제2제어량 및 지령치를 전송받아 제3제어량을 연산 발생하는 제3 제어량 연산부와, 상기 제3제어량을 전송받아 제3제어량의 조건에 따른 전극의 조작량을 발생하는 전극구동부와, 상기 전극구동부로부터 조작량을 전송받아 방전가공장치의 상태량을 발생하는 방전가공프로세스부 및 상기 방전가공프로세스부로부터 검출되는 상태량의 검출치를 발생하는 가공상태검출부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 방전가공 면적이 작은 경우에도 방전 가공 프로세스를 항상 최적인 상태로 할 수가 있으며, 가공 속도의 개선이 가능하고, 방전 가공 면적이 작은 경우에도, 더구나 전극이나 피가공물의 재질이 다른 경우, 가공 펄스 조건이나 방전가공 면적이 가공 중에 변화되는 경우에도, 방전 가공 프로세스를 항상 최적 상태로 할 수가 있으며, 가공 속도의 개선이 가능하며, 방전가공 프로세스가 변동하는 경우, 또는 돌발적으로 변동하는 경우에도 방전가공 프로세스를 항상 최적 상태로 둘 수가 있을 뿐만 아니라. 가공 안정도를 측정하는 지표가 가공의 불안정한 상황을 일시적으로 나타내는 것만의 경우에는 가공 조건의 변경을 행하지 않으므로, 가공 시간의 불필요한 증가를 회피할 수 있는 장점이 있다.

Description

미세방전을 위한 방전가공장치 및 방법{electrical discharge machining Apparatus for micro discharge, and Method for as the same}

본 발명은 미세방전을 위한 방전가공장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 방전 가공면적이 작은 경우에도 정상 편차 없이 검출치를 목표치와 일치시키고, 방전가공 프로세스를 항상 최적 상태로 하여 가공 속도의 개선이 가능한 미세방전을 위한 방전가공장치 및 방법에 관한 것이다.

외국의 우수한 방전가공기 업체는 방전가공기용 컴퓨터수치제어(Computer Numerical Control : CNC) 컨트롤러를 자체 개발하여, 자체 제작하고 있다. 그러나 전 세계의 모든 방전가공기 제조업체는 방전가공기 전체를 판매할 뿐이며, CNC 컨트롤러만을 판매하지는 않기 때문에, 아직까지 국내에서는 방전가공기용 CNC 컨트롤러가 개발되지 않아서, 국내의 방전가공기 업체에서는 CNC 방전가공기의 제작에 많은 어려움을 겪어 왔다.

최근에 단순한 형상의 전극을 사용하고, 당해 전극을 수치제어(Numerical Control : NC) 제어에 의해 주사하여 3차원 형상의 방전가공을 행하는 가공 방법이 제안되어 있다. 또한, 방전 가공에 의해 미세 가공을 행하는 사례가 증가하고 있다. 이와 같은 가공에서는, 종래의 가공에 비하여 방전 가공 면적이 작고, 그 결과, 가공면 이동 속도가 크게 되기 때문에, 종래의 극간 제어계에서는 정상 편차 없이 검출치를 목표치와 일치시키는 것이 곤란하다. 즉, 방전 가공 프로세스의 상태가 최적인 상태에서 어긋남이 없이 가공 속도의 저하를 초래하는 문제가 발생하였다.

도 1은 종래 기술에 따른 가공 제어계의 구성을 나타낸 도면으로서, 가공액 중에 전극과 피가공물을 배치하고, 그것들의 사이에 전압을 가하고, 방전을 발생시켜 가공을 행하는 방전가공기에서는, 안정된 가공 상태를 유지하기 위하여 전극과 피가공물의 거리를 조정하는 극간 제어계가 구성되어 있다.

도면에서 보는 바와 같이 방전가공 프로세스(101), 가공 상태 검출부(102), 목표치 설정부(103), 차이신호 연산부(104), 가공 궤적 설정부(109), 전극 구동장치(110), 가공 펄스조건 설정부(111), 가공 전원(112), 제어량 연산부(1101)로 구성되어지며, 또한, 도면에 표시된 y는 방전가공 프로세스(101)의 상태량, ym은 가공 상태 검출부(102)로부터 검출되는 상태량(y)의 검출치, r은 목표치 설정부(103)에서 설정되어 있는 가공 상태의 목표치, e는 차이 신호 연산부(104)로부터 검출치(ym)과 목표치(r)로부터 구해지는 차이신호, Rv는 가공 궤적 설정부(109)에서 설정되어 있는 가공 궤적 지령치, Up는 제어량 연산부(1101)로부터 차이 신호(e)와 가공 궤적 지령치(Rv)로부터 구해지는 제어량, Mp는 전극 구동장치(110)로부터 제어량(Up)에 근거하여 조작되는 전극 조작량, Rs는 가공 펄스 조건 설정부(111)로 설정되어 있는 가공 펄스 조건 지령치, Ms는 가공 전원(112)으로부터 지령치(Rs)에 근거하여 조작되는 가공 펄스 조작량을 나타내고 있다.

또한, 가공 궤적 지령치(Rv), 제어량(Up)는 XYZ축에 대응하는 백터량, 전극구동장치(110)은 XYZ 구동장치이고, 전극 조작량 Mp에 의해 XYZ축 방향으로 극간 거리가 제어된다. 또한, 가공 펄스 조건 지령치(Rs)는 오픈 전압, 피크 전류, 펄스 온타임, 펄스 오프 등으로부터 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 방전가공프로세스를 간략히 나타낸 도면으로서, 전극(1201), 피가공물(1202), 가공액(1203), 전극(1201)과 피가공물(1202)와의 사이에서 일어나는 방전(1204), 방전(1204)에 의해 가공되고 있는 방전면(1205)을 나타내고 있다.

방전가공기에서는 요구되는 가공정밀도, 가공면 거칠기를 만족하고, 가공 속도를 최적으로 하기 위하여 다음에 설명하는 것과 같은 극간 제어계가 구성되어 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 극간 제어계의 동작을 나타난 흐름도로서, 극간 제어 알고리즘의 실행은 일반적인 마이크로컴퓨터에 의한 소프트웨어처리로 행해지고, 도면에서는 k회째의 처리를 나타내고 있다.

도면에서 보는 바와 같이 S201은 가공상태 검출부(102)의 처리이고, 방전가공 프로세스의 가공상태를 예를들면 극간 평균전압(ym(K))로서 검출한다.

S202는 차이 신호 연산부(104)의 처리이고, 극간 평균 전압의 목표치(r)과 당해 검출치(ym(K))로부터 차이 신호(e(K))를 구한다.

S1301은 제어량 연산부(1101)의 처리이며, 가공 궤적 지령치(Rv)와 당해 차이신호(e(K))로부터 제어량(Up(K))를 구하고, 제어량(Up(K))를 전극 구동장치(110)으로 지령한다. Kp는 비례 게인, Ki는 적분 게인이며, 일반적으로 잘 알려져 있는 PI 보상(비례+적분보상)에 의해 검출치(Ym(K))가 목표치(R)과 일치되도록 전극이 조작된다.

도 4는 종래 기술에 따른 방전가공장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 종래의 방전가공 제어장치는, 전체의 제어를 행하는 중앙처리부(a1)와, 가공 프로그램을 격납하는 가공 프로그램 격납부(a2)와, 가공 프로그램을 해석하는 가공 프로그램 해석부(a3)와, 가공 조건 등의 데이터를 기억하는 가공 조건 레코드 기억부(a4)와, 실행중의 가공 조건을 일시적으로 기억하는 실행 가공조건 버퍼(a5)와, 가공 상태를 감시하는 가공 상태 감시부(a6)와, 각 시점에서의 가공 상태의 적적성을 판정하고 가공 안정도를 결정하는 가공 상태 판정부(a7)와, 가공 안정도에 근거하여 가공 조건을 결정하고 출력하는 가공 조건 결정부(a8)와, 축의 이동 등을 제어하는 기계 제어부(a9)와, 가공 전원을 제어하는 가공 전원 제어부(a10)와 사용자가 가공 조건 등을 직접 입력하기 위하 데이터 입력수단이나 표시장치를 포함한 사용자 인터페이스(a11)로 형성되어진다.

이때, 종래의 방전 가공 제어장치는, 어느 시점에서 방전 전압, 방전 전류, 단락 펄스수 등의 가공 안정도를 측정하는 지표를 일정 시간마다 검출하고, 그것들로부터 산출한 가공 안정도를 근거로 하여 출력하는 가공 조건의 지령치를 결정한다. 예를 들면 방전 전압의 진폭이 크게 된다든지, 방전 전압이 낮아진다든지, 방전 전류가 너무 크게 된다든지, 펄스수 전체에 대하여 단락 펄스수가 점하는 비율(단락율)이 크게 되는 경우에는, 가공 안정도가 낮다고 판정되고, 그 반대의 경우에는 가공 안정도가 높다고 판정된다.

가공 상태 감시부(a6)는 단락율, 평균 전압의 진폭, 축의 움직임 등, 가공 상태의 적부를 판정하기 위한 요소를 감시한다. 가공 상태 판정부(a7)는, 가공 상태 감시부(a6)가 수집한 데이터를 근거로 가공 상태의 적부를 판정하여 가공 안정도를 결정한다. 가공 조건 결정부(a8)는, 가공 상태 판정부(a7)로서 결정한 가공 안정도와 실행 가공 조건 버퍼(a5)에 기억되어 있는 그 시점에서의 실행 가공조건으로부터, 휴지 시간, 점프 거리 등의 출력하는 가공 조건의 지령치를 결정한다. 기계 제어부(a9) 및 가공 전원 제어부(a10)는, 출력된 가공 조건의 지령치에 따라서 축의 움직임이나 가공 전원의 제어를 행한다.

한편, 방전 가공에서 가공 안정도가 낮다고 판정되는 것에는 전극과 피가공물의 사이에 가공 슬러지가 침적되는 등의 이유에 의해 가공이 불안정하게 되기 때문에, 조속한 가공 조건의 변경이 필요한 경우와, 가공칩이 전극 측면의 간극에 놓여서, 가공 안정도를 측정할 지표가 불안정한 가공으로 된 때와 동일 상황을 일시적으로 나타내는 경우가 있다. 후자의 경우에는, 어느 구간에서 지표가 불안정한 가공으로 된 때와 동일 상황을 나타내더라도, 다음 구간에서는 곧 안정된 가공 상태로 복귀하므로, 가공 조건을 변경할 필요는 없다. 그러나 종래의 방전 가공 제어 장치에서는, 지표가 가공의 불안정한 상황을 나타낸 경우에, 이것이 일시적인 것인가 정상적인 것인가를 판단할 수 없으므로, 안정적인 가공이 되도록 가공 조건을 변경한다. 상기 안정적인 가공이 되도록 가공 조건을 변경 한다 라는 것은, 예를 들면 휴지 시간을 길게 한든지, 전극과 가공물의 간격을 크게 하든지, 점프시의 거리를 길게 하는 등의 조치를 취하는 것이다. 따라서 어느 가공 조건을 변경하더라도 가공 시간이 길게 되어 버리는 것을 피할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 방전 가공면적이 작은 경우에도 정상 편차 없이 검출치를 목표치와 일치시키고, 방전가공 프로세스를 항상 최적 상태로 하는 것에 의해 가공 속도의 개선이 가능도록 함과 아울러, 가공 안정도를 측정할 지표가 가공의 불안정적인 상황을 일시적으로 나타내었을 뿐인 경우에는, 가공 조건의 지령치의 변경을 행하지 않도록 하여, 가공 시간의 최소화를 위한 미세방전을 위한 방전가공장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 미세방전을 위한 방전가공장치는 가공펄스조건 지령치가 설정 저장된 가공펄스조건설정부와, 가공궤적지령치가 x축, y축 및 z축의 벡터양으로 설정 저장된 가공궤적설정부와, 지령치가 설정 저장된 지령치설정부와, 가공상태의 목표량이 설정 저장된 목표치설정부와, 상기 가공펄스조건설정부에서 가공펄스조건 지령치를 전송받아 이에 따른 가공펄스 조작량을 발생하는 가공전원부와, 상기 지령치설정부로부터 지령치를 전송받아 제2제어량을 연산하여 발생하는 제2 제어량 연산부와, 상기 목표치 설정부로부터 목표량 및 외부로부터 인가된 상태량을 전송받아 그 차이에 대한 차이신호를 발생하는 차이신호연산부와, 상기 차이신호연산부로부터 연산된 차이신호를 전송받아 제1제어량을 연산하여 발생하는 제1 제어량 연산부와, 상기 제2제어량 연산부, 제1제어량 연산부 및 가공궤적 설정부로부터 각각 제1제어량, 제2제어량 및 지령치를 전송받아 제3제어량을 연산 발생하는 제3 제어량 연산부와, 상기 제3제어량을 전송받아 제3젱량의 조건에 따른 전극의 조작량을 발생하는 전극구동부와, 상기 전극구동부로부터 조작량을 전송받아 방전가공장치의 상태량을 발생하는 방전가공프로세스부 및 상기 방전가공프로세스부로부터 검출되는 상태량의 검출치를 발생하는 가공상태검출부를 포함하여 이루어지고, 상기 제1제어량 연산부에서

x11(k) = x11(k+1) * ki1 / e(k) -------- (1)

x12(k) = kp1 / e(k) -------------------(2)로 하여

제1제어량을 (1) + (2)로 산출하되, 상기 ki1은 제1적분게인이고, e(k)는 차이신호이고, kp1은 비례게인으로 한다.

또한, 상기 제2제어량 연산부에서는 x21(k) = x21(k+1) * ki2 / r2 로 하여 제2제어량을 x21(k)로 산출하되, 상기 ki2는 제2적분게인이고, r2는 지령치설정부에서 저장된 지령치로 한다.

또한, 상기 제3제어량 연산부에서는 가산치를 상기 제1제어량과 제2제어량의 합으로 산출하고, 제3제어량 = (가공궤적지령치 * 가공궤적지령치의 절대값) / 가산치로 산출하되 가공궤적의 벡터양에 따라 산출된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 미세방전을 위한 방전가공방법은 가공상태를 검출하고 가공안정도를 산출하여 저장하는 1단계와, 저장된 가공안정도의 개수가 적절한지를 판별하는 2단계와, 저장된 복수의 가공안정도에서 선택 혹은 연산에 의해 가공안정도의 대표값을 추출하는 3단계 및 추출된 가공안정도의 대표치를 이용하여 가공조건의 지령치를 설정하는 4단계를 포함하여 이루어지되, 상기 4단계에서는 전극 및 피가공물의 재질에 따른 데이터 테이블을 선택하는 단계와, 가공펄스조건으로부터 데이터테이블을 선택하는 단계와, 가공궤적 지령치에서 가공위치를 검출하고, 캠(CAM)데이터에서 방적면적을 호출하는 단계 및 상기 방적면적과 지령치의 데이터 테이블에서 지령치를 산출하여 적용하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방전제어계를 나타낸 도면으로서, 도면에서 보는 바와 같이 방전가공 프로세스(11), 가공 상태 검출부(12), 목표치 설정부(13), 차이신호 연산부(14), 제1 제어량 연산부(15), 지령치 설정부(16), 제2 제어량 연산부(17), 제3 제어량 연산부(18), 가공 궤적 설정부(19), 전극 구동장치(20), 가공 펄스조건 설정부(21), 가공 전원(22)으로 구성되어지며,

또한, 도면에 표시된 y는 방전가공 프로세스(11)의 상태량, ym은 가공 상태 검출부(12)로부터 검출되는 상태량(y)의 검출치, r1은 목표치 설정부(13)에서 설정되어 있는 가공 상태의 목표량, e는 차이 신호 연산부(14)로부터 검출치(ym)과 목표치(r)로부터 구해지는 차이신호, Rv는 가공 궤적 설정부(19)에서 설정되어 있는 가공 궤적 지령치, Up는 제3 제어량 연산부(18)로부터 구해지는 제어량, Mp는 전극 구동장치(20)로부터 제어량(Up)에 근거하여 조작되는 전극 조작량, Rs는 가공 펄스 조건 설정부(21)로 설정되어 있는 가공 펄스 조건 지령치, Ms는 가공 전원(22)으로부터 지령치(Rs)에 근거하여 조작되는 가공 펄스 조작량을 나타내고 있다.

또한, u1은 제1 제어량 연산부(105)로부터 차이 신호(e)로부터 구해지는 제1의 제어량, r2는 지령치설정부(106)에서 설정되어 있는 지령치, u2는 제2 제어량 연산부(107)에 의해 지령치(r2)로부터 구해지는 제2의 제어량, Up는 제3 제어량 연산부(108)에 의해 제1의 제어량(u1)과 제2의 제어량(u2)으로부터 구해진다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 극간 제어계의 동작을 나타낸 순서도로서,

극간 제어 알고리즘의 실행은 일반적으로 마이크로컴퓨터에 의한 소프트웨어 처리에서 행해지고, 그림에서는 k회째의 처리를 나타내고 있다.

S21은 가공 상태를, 예를 들면 극간 평균 전압(ym(K))으로서 검출한다.

S22는 차이 신호 연산부(14)의 처리이고, 극간 평균 전압의 목표치(r1)과 이 검출치(ym(k))로부터 차이 신호(e(k))를 구한다.

S23은 제1 제어량 연산부(15)의 처리이고, 당해 차이신호(e(k))로부터 제1의 제어량(u1(k))를 구한다. 여기서, Kp는 비례 게인, Ki1은 제1 적분 게인이다.

S24는 제2 제어량 연산부(17)의 처리이며, 지령치 설정부(16)의 지령치(r2)로부터 제2의 제어량(u2(k))을 구한다. 여기서, Ki2는 제2의 적분 게인이다.

S25는 제3 제어량 연산부(18)의 처리이며, 제1의 제어량(u1(k))와 제2의 제어량(u2(k))를 가산하고, 이 가산치u(k)에 가공 궤적 설정부(19)에 설정된 가공 궤적 지령치(Rv)를 곱하는 것에 의해 제어량(Up(k))를 구한다.

지금, Up(k)=(up_x(k), up_y(k), u_z(k)), Rv=(rv_x, rv_y, rv_z)로 한다면, 제어량(Up(k))는 이하와 같은 식으로 구해진다. 이 구해진 당해 제어량(Up(k))는 전극 구동장치(20)로 주어진다.

(식1)

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전극 평균전압의 편차를 나타낸 도면으로서, 도면에서의 (a)는 전극 제어계로부터 가공한 때의 극간 평균전압의 목표치와 검출치와의 차이, 즉, 편차, 도면에서의 (b)는 종래의 극간 제어계로부터 가공한 때의 것이다.

종래의 극간 제어계에서는 정상 편차가 발생하고 있는 것에 대하여, 본 발명의 극간 제어계에서는 정상 편차가 명확히 0으로 되는 것을 알 수 있다. 이것에 의해 본 발명은 종래에 비해 가공 속도를 대폭 개선시킬 수가 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지령치의 설정 변경을 위한 데이터 테이블을 나타낸 도면으로서, 도면에 나타내는 바와 같이, 데이터 테이블은 전극/피가공물의 재질에서 A, B, C로 구분되고, 더욱이 그 중에서 가공 펄스 조건에 의해 E1, E2, E3 ... 으로 구분되고, 각각의 데이터 테이블에는 방전 면적과 지령치의 관계가 기술되어 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지령치 설정 변경의 동작을 나타낸 흐름도로서,

상기 도 9에 나타내는 데이터 테이블을 이용하여, 지령치를 구하는 때의 지령치 설정부(16)에서 k회째의 소프트웨어 처리를 나타내고 있다. S61에서는 가공에 사용하는 전극/피가공물의 재질로부터 구분 A, B, C ... 중에서 1개의 구분을 선택한다. 지금, A가 선택되었다고 하자. S62에서는 구분 A에서 가공에 사용하는 가공 펄스 조건으로부터 구분 E1, e2, E3 ... 중에서 하나의 구분을 선택한다. 지금 E1이 선택되었다고 하자. S63에서는 가공 궤적 지령치(Rv)로부터 그 시점의 가공 위치를 검출하고, 방전 면적을 CAM 데이터로부터 읽어 들인다. S64에서는 얻어진 방전 면적과 데이터 테이블 E1 으로부터 내삽 연산에 의해 지령치(r2)를 결정한다. 이상과 같이 처리하는 것에 의해, 가공에 사용하는 전극/피가공물의 재질, 가공 펄스 조건, 방전 면적의 변화에 대응하여, 적절한 지령치를 결정할 수가 있다.

이상은 데이터 테이블을 이용한 지령치 결정 방법에 대하여 설명하자면, 예를 들면 원주 전극 등을 이용하여, 전극의 소모량을 보정하면서 가공을 행하는 경우에는, 가공 펄스 조건마다 전극경과 전극의 소모량 보정을 위한 전극 이송 구배와 지령치의 관계를 함수로 기술하여도 무방할 것이다. 예를 들면 다음식과 같이 기술할 수 있다. r2는 지령치, 는 정수, D는 전극경, A는 전극 이송 구배이다. 여기서, 전극 이송구배(A)는 전극을 XY 평면으로 단위 거리만큼 이송하는 때에 Z축 방향으로 거리 A 만큼 이송하는 것을 의미 한다.

<식2>

또한, 전극경 D의 승, 전극 이송 구배 A의 승의 계산은 테일러 전개에 의한 근사식으로 행하여도 좋고, 다음식과 같이 된다. 여기서 ln은 자연 대수를 의미한다.

<식3>

이상과 같이, 데이터 테이블로 바꾸어 함수로 기술하는 것에 의해, 데이터 테이블보다 적은 데이터량으로부터 지령치를 구하고, 설정 변경할 수가 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 방전가공 제어장치에 의한 처리를 나타낸 흐름도로서, 먼저, 가공 상태를 검출하여 가공 안정도를 구하여 기억하고(S1), 기억한 가공 안정도의 개수가 소정의 개수에 달하는 지, 아닌지를 판정하고(S2), 소정의 개수에 달하고 있다면 기억하고 있는 복수의 가공 안정도로부터 선택 혹은 연산에 의해 가공 안정도의 대표치를 추출하고(S3), 추출한 가공 안정도의 대표치를 이용하여 가공 조건의 지령치를 결정한다(S4). 또한, 상기 S2에서 기억한 가공 안정도의 개수가 소정의 개수에 달해 있지 않다면, 소정의 개수에 달하기까지 S1을 반복한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방전 가공 제어장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 종래의 방전가공 제어장치와 동일 구성 장소에는, 동일의 번호를 붙이고 설명을 생략한다. 본 개발의 방전가공 제어 장치의 구성예는, 복수의 구간에 대한 가공 안정도를 기억하는 가공 안정도 기억부(B12)와, 기억되어 있는 복수의 가공 안정도의 중에서 가장 높은 값을 선택하여 대표치로서 추출하는 가공 안정도 최고치 선택부(B13)를 구비하고 있다.

또한, 본 개발의 구성예의 구체적인 동작에 대하여 설명한다. 종래의 장치예의 설명과 마찬가지로, 휴지 시간이 변경하는 가공 조건의 지령치라고 하고, 가공 안정도와 휴지 시간의 증감 지령치의 대응 관계가 도 14와 같이 결정되어 있고, 최종적으로 가공 조건의 지령치로서 출력하는 휴지시간은, MAX(CTR+STR, RTR)에 따라서 결정된다고 한다. 또한, 기억하는 가공 안정도의 개수를 3, 휴지 시간의 기준치 RTR을 30(노치)으로 하고, 가공 안정도는 도 7과 같이 되는 것으로 한다. 우선, 가공 안정도(B12)는 최초의 구간의 가공 안정도 100을 기억한다. 또한 가공 안정도 기억부(B12)는 소정의 기억부(B3)에 달하기까지 다음 구간의 가공 안정도 70, 그 다음의 구간의 가공 안정도 100을 순차 기억하여 간다. 가공 안정도 기억부(B12)가 3 구간분의 가공 안정도를 기억 한다면, 가공 안정도 최고치 선택부(B13)은, 기억되어 있는 가공 안정도(100, 70, 100)의 중에서 가장 높은 값 100을 선택하여 대표치로서 추출한다. 가공 조건 결정부(B8)은, 추출된 가공 안정도의 대표치와 실행 가공 조건 버퍼(B5)에 기억되어 있는 그 시점에서의 실행 가공 조건에 근거하여, 출력하는 가공 조건의 지령치를 결정한다. 도 12로부터 가공 안정도의 대표치 100에 대응하는 휴지 시간의 증감 지령치(STR)는 -5(노치)이므로, 휴지 시간은 MAX(30-5, 30)에 의해 구해지고, 30(노치)의 그대로 된다.

이어서, 가공 안정도 기억부(B12)는, 그때까지 기억한 3구간분의 가공 안정도를 지우고, 다시 다음의 3구간 분의 가공 안정도는(90, 90, 60)으로 되어, 가공 안정도 최고 선택부(B13)는 이 중에서 가장 높은 값 90을 선택한 대표치로서 추출한다.

도 12로부터 가공 안정도의 대표치 90에 대응하는 휴지 시간의 증감 지령치 STR로서 0(노치)이 얻어지므로, 휴지 시간은 MAX (30+0, 30)에 의해 구해지고, 재차 30(노치)의 그대로 된다.

도 13a 및 13b는 본 발명의 실시예에 따른 가공조건의 지령치로 출력되는 휴지시간의 추이를 종래와 비교하여 나타낸 그래프로서, 최종적으로 가공 조건의 지령치로서 출력되는 휴지 시간의 이후의 추이는, 도 15a에 나타내는 바와 같이 된다. 도 15a와 도 15b를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 본 개발의 방전 가공 제어장치에서 출력되는 휴지 시간은, 종래의 방전가공 제어장치보다도 작은 값으로 추이된다. 이 결과, 조급히 가공 조건을 변경할 필요가 없는 경우에는, 종래의 방전가공 제어장치와 비교하여 가공시간이 짧기 때문에 유익하다. 또한, 가공 조건의 변경을 필요로 하는 경우에는, 기억되는 복수의 가공 안정도의 모두가 낮은 값으로 되므로, 본 개발의 방전가공 제어장치에서도 가공 조건을 변경하는 지령값이 출력되어, 집중 방전 등에 의한 피가공물의 손상을 방지할 수가 있다. 이와 같이 하여, 본 개발의 방전가공 제어장치에서는, 필요한 경우에만 가공 조건을 변경할 수가 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세방전을 위한 방전가공장치 및 방법은, 방전가공 면적이 작은 경우에도 방전 가공 프로세스를 항상 최적인 상태로 할 수가 있으며, 가공 속도의 개선이 가능하고, 방전 가공 면적이 작은 경우에도, 더구나 전극이나 피가공물의 재질이 다른 경우, 가공 펄스 조건이나 방전가공 면적이 가공 중에 변화되는 경우에도, 방전 가공 프로세스를 항상 최적 상태로 할 수가 있으며, 가공 속도의 개선이 가능하며, 방전가공 프로세스가 변동하는 경우, 또는 돌발적으로 변동하는 경우에도 방전가공 프로세스를 항상 최적 상태로 둘 수가 있을 뿐만 아니라. 가공 안정도를 측정하는 지표가 가공의 불안정한 상황을 일시적으로 나타내는 것만의 경우에는 가공 조건의 변경을 행하지 않으므로, 가공 시간의 불필요한 증가를 회피할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 가공 제어계의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 방전가공프로세스를 간략히 나타낸 도면.

도 3은 종래 기술에 따른 극간 제어계의 동작을 나타난 흐름도.

도 4는 종래 기술에 따른 방전가공장치의 구성을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방전제어계를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 극간 제어계의 동작을 나타낸 순서도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전극 평균전압의 편차를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지령치의 설정 변경을 위한 데이터 테이블을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지령치 설정 변경의 동작을 나타낸 흐름도.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 방전가공 제어장치에 의한 처리를 나타낸 호름도.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방전 가공 제어장치의 구성을 나타낸 도면.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 가공안정도와 휴지시간의 증감지령치의 대응관계를 나타낸 그래프.

도 13a 및 13b는 본 발명의 실시예에 따른 가공조건의 지령치로 출력되는 휴지시간의 추이를 종래와 비교하여 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 방전가공 프로세스 12 : 가공상태 검출부

13 : 목표치 설정부 14 : 차이신호 연산부

15 : 제1제어량 연산부 16 : 지령치 설정부

17 : 제2제어량 연산부 18 : 제3제어량 연산부

19 : 가공궤적 설정부 20 : 전극구동부

21 : 가공펄스조건 설정부 22 : 가공전원부

Claims (6)

1. 가공펄스조건 지령치가 설정 저장된 가공펄스조건설정부;

   가공궤적지령치가 x축, y축 및 z축의 벡터양으로 설정 저장된 가공궤적설정부;

   지령치가 설정 저장된 지령치설정부;

   가공상태의 목표량이 설정 저장된 목표치설정부;

   상기 가공펄스조건설정부에서 가공펄스조건 지령치를 전송받아 이에 따른 가공펄스 조작량을 발생하는 가공전원부;

   상기 지령치설정부로부터 지령치를 전송받아 제2제어량을 연산하여 발생하는 제2 제어량 연산부;

   상기 목표치 설정부로부터 목표량 및 외부로부터 인가된 상태량을 전송받아 그 차이에 대한 차이신호를 발생하는 차이신호연산부;

   상기 차이신호연산부로부터 연산된 차이신호를 전송받아 제1제어량을 연산하여 발생하는 제1 제어량 연산부;

   상기 제2제어량 연산부, 제1제어량 연산부 및 가공궤적 설정부로부터 각각 제1제어량, 제2제어량 및 지령치를 전송받아 제3제어량을 연산 발생하는 제3 제어량 연산부;

   상기 제3제어량을 전송받아 제3제어량의 조건에 따른 전극의 조작량을 발생하는 전극구동부;

   상기 전극구동부로부터 조작량을 전송받아 방전가공장치의 상태량을 발생하는 방전가공프로세스부; 및

   상기 방전가공프로세스부로부터 검출되는 상태량의 검출치를 발생하는 가공상태검출부;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세방전을 위한 방전가공장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1제어량 연산부에서

   x11(k) = x11(k+1) * ki1 / e(k) -------- (1)

   x12(k) = kp1 / e(k) -------------------(2)로 하여

   제1제어량을 (1) + (2)로 산출한 것을 특징으로 하는 미세방전을 위한 방전가공장치.

   여기서, 상기 ki1은 제1적분게인이고, e(k)는 차이신호이고, kp1은 비례게인이다.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2제어량 연산부에서는

   x21(k) = x21(k+1) * ki2 / r2 로 하여

   제2제어량을 x21(k)로 산출한 것을 특징으로 하는 미세방전을 위한 방전가공장치.

   여기서, 상기 ki2는 제2적분게인이고, r2는 지령치설정부에서 저장된 지령치이다.
4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3제어량 연산부에서는

   가산치를 상기 제1제어량과 제2제어량의 합으로 산출하고,

   제3제어량 = (가공궤적지령치 * 가공궤적지령치의 절대값) / 가산치로 산출하되 가공궤적의 벡터양에 따라 산출된 것을 특징으로 하는 미세방전을 위한 방전가공장치.
5. 가공상태를 검출하고 가공안정도를 산출하여 저장하는 1단계;

   저장된 가공안정도의 개수가 적절한지를 판별하는 2단계;

   저장된 복수의 가공안정도에서 선택 혹은 연산에 의해 가공안정도의 대표값을 추출하는 3단계; 및

   추출된 가공안정도의 대표치를 이용하여 가공조건의 지령치를 설정하는 4단계;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세방전을 위한 방전가공방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 4단계에서

   전극 및 피가공물의 재질에 따른 데이터 테이블을 선택하는 단계;

   가공펄스조건으로부터 데이터테이블을 선택하는 단계;

   가공궤적 지령치에서 가공위치를 검출하고, 캠(CAM)데이터에서 방적면적을 호출하는 단계; 및

   상기 방적면적과 지령치의 데이터 테이블에서 지령치를 산출하여 적용하는 단계;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세방전을 위한 방전가공방법.