KR20130111539A - 가공 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20130111539A
KR20130111539A KR1020137006543A KR20137006543A KR20130111539A KR 20130111539 A KR20130111539 A KR 20130111539A KR 1020137006543 A KR1020137006543 A KR 1020137006543A KR 20137006543 A KR20137006543 A KR 20137006543A KR 20130111539 A KR20130111539 A KR 20130111539A
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이민 잔
지쉬에 펭
위엔위엔 구오
르네위 위엔
마시모 아시오니
홍타오 리
가스 엠 넬슨
위엔펭 루오
프란세스코사베리오 치아리
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

워크피스를 가공하기 위한 가공 시스템이 제공된다. 가공 시스템은 공작 기계, 복수의 절삭 공구 및 CNC 컨트롤러를 포함한다. 복수의 절삭 공구는 전극, 공작 기계상에 교체가능하게 배치된 통상의 공작 기계를 포함한다. 가공 시스템은 전원 공급장치, 프로세스 컨트롤러 및 전해질 공급장치를 더 포함한다. 공작 기계, 전극, CNC 컨트롤러, 전원 공급장치, 프로세스 컨트롤러 및 전해질 공급장치는 협동하여 전기침식 가공 장치로서 기능하도록 구성되며, 공작 기계, CNC 컨트롤러, 통상의 절삭 공구 및 전해질 공급장치는 협동하여 통상의 가공 장치로서 기능하도록 구성되며, 가공 시스템은 전기침식 가공 장치 및 통상의 가공 장치로서 교대로 기능하도록 구성된다. 하나 이상의 도관을 포함하는 가공된 워크피스를 제작하는 방법도 또한 제공된다.

Description

가공 시스템 및 방법{MACHINING SYSTEMS AND METHODS}
본 발명은 일반적으로 가공 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기침식 가공(electroerosion machining)과 같은 전기가공(electromachining)을 이용하는 가공 시스템 및 방법에 관한 것이다.
방전 가공(EDM) 및 전해 가공(ECM)과 같은 전기가공은 가스 터빈 부품과 같은 물체를 가공하기 위한 통상의 전기가공 프로세스이다. 전해 가공에서는, 전해질이 전극과 워크피스(workpiece) 사이에서 순환되어 그 사이의 냉각 및 플러싱(flushing) 뿐만 아니라, 워크피스 재료의 전기화학적 용해를 허용한다. 전기침식 가공 프로세스는 전극과 워크피스 사이의 갭에서 비전도성(절연성) 액체를 순환시켜서 갭에서의 전기 방전을 허용하여 워크피스 재료를 제거한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "전기침식"은 전극(들)과 워크피스 사이의 갭에서 전해질을 순환시키는 전기가공 프로세스에 적용하는 것으로 이해되어야 하며, 이러한 프로세스는 높은 재료 제거율을 가능하게 하고 워크피스에 대한 열손상을 저감한다.
컴퓨터 수치 제어(CNC) 공작기계(또는 "머시닝 센터")와 같은 가공 시스템은 워크피스를 가공하는데 광범위하게 사용된다. 그러나, 통상의 완전 밀링(full milling) 프로세스와 같은 통상의 가공 프로세스 동안, 그러한 가공 시스템이 워크피스, 예를 들어 복잡한 형상 또는 높은 경도를 갖는 워크피스를 가공할 때, 어렵고 시간 소모적이며, 그리고 절삭 공구 비용이 높아진다. 반면에, 전기침식 가공은 비접촉 가공, 높은 효율, 그리고 낮은 절삭 공구 비용의 장점을 갖는다.
따라서, 전기침식 가공과 같은 전기가공을 이용하는, 새롭고 개량된 가공 시스템 및 방법이 요구된다.
워크피스를 가공하기 위한 가공 시스템은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공된다. 가공 시스템은 공작 기계(machine tool)와, 워크피스를 가공하도록 구성된 복수의 절삭 공구와, 워크피스에 대해 각각의 절삭 공구를 이동하기 위해 공작 기계를 제어하도록 구성된 CNC 컨트롤러를 포함한다. 복수의 절삭 공구는 전극, 및 공작 기계 상에 교체 가능하게 배치된 통상의 절삭 공구를 포함한다. 가공 시스템은 전극 및 워크피스에 반대의 전기 극성으로 전압을 가하도록 구성된 전원 공급장치와, 전극과 워크피스 사이의 갭 상태를 모니터하고, 공작 기계를 제어하기 위해 CNC 컨트롤러와 통신하도록 구성된 프로세스 컨트롤러와, 워크피스와 각각의 절삭 공구 사이에 전해질을 통과시키도록 구성된 전해질 공급장치를 더 포함한다. 공작 기계, 전극, CNC 컨트롤러, 전원 공급장치, 프로세스 컨트롤러 및 전해질 공급장치는 협동하여 전기침식 가공 장치로서 기능하도록 구성되고, 공작 기계, CNC 컨트롤러, 통상의 절삭 공구 및 전해질 공급장치는 협동하여 통상의 가공 장치로서 기능하도록 구성되며, 가공 시스템은 전기침식 가공 장치 및 통상의 가공 장치로서 교대로 기능하도록 구성된다.
하나 이상의 도관을 포함하는 가공된 워크피스를 제작하는 방법은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공된다. 상기 방법은, (a) 적어도 2개의 목표 구역을 포함하고 워크피스에 형성되는 하나 이상의 도관 각각의 위치 및 치수를 확인하는 단계와, (b) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 1 목표 구역 내에 제 1 캐비티를 규정하기 위해 제 1 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계와, (c) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 2 목표 구역 내에 제 2 캐비티를 규정하기 위해 제 2 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계와, (d) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 1 목표 구역 내의 제 1 캐비티 상에 제 1 통상의 가공 단계를 실행하는 단계와, (e) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 2 목표 구역 내의 제 2 캐비티 상에 제 2 통상의 가공 단계를 실행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 하나 이상의 도관을 포함하는 가공된 워크피스를 제작하는 방법을 추가로 제공한다. 상기 방법은, (a) 적어도 2개의 목표 구역을 포함하고 워크피스에 형성되는 하나 이상의 도관 각각의 위치 및 치수를 확인하는 단계와, (b) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 1 목표 구역 내에 제 1 캐비티를 규정하기 위해 제 1 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계와, (c) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 2 목표 구역 내에 제 2 캐비티를 규정하기 위해 제 2 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계를 포함한다. 제 1 캐비티 및 제 2 캐비티는 반대 방향을 따라 적어도 2개의 각각의 목표 구역내에 정의된다.
본 발명의 상기 다른 양태, 특징 및 장점은 하기의 상세한 설명에 비추어 첨부 도면과 함께 이해하면 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기침식 가공을 이용하는 가공 시스템의 개략도,
도 2는 워크피스의 개략 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 워크피스의 도관의 솔리드 모델을 도시하는 개략 사시도,
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 워크피스의 도관의 가공을 도시하는 개략 평면도.
하기에, 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 하기의 상세한 설명에서, 불필요한 상세 설명으로 인해 본 발명이 불명료해지는 것을 방지하기 위해 잘 알려진 기능 또는 구조는 상세하게 설명되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 워크피스(101)를 가공하기 위한 가공 시스템(10)의 개략도를 도시한다. 도 1의 구성은 단지 예시라는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시예에서, 가공 시스템(10)은 컴퓨터 수치 제어(computer numerical controlled; CNC) 공작기계(또는 "머시닝 센터")를 포함할 수 있고, 가공 시스템(10)의 공구 보관부 또는 매거진(magazine)에 보유되거나 또는 보유되지 않을 수 있는 하나 이상의 절삭 공구로 사전설정 제어 프로그램(preset control program)에 따라 워크피스(101)를 자동으로 가공할 수도 있다.
일부 예시에서, 가공 시스템(10)의 하나 이상의 절삭 공구는 하나 이상의 각각의 가공 프로세스를 실행할 수 있다. 하나 이상의 가공 프로세스의 비제한적인 예시로서, 밀링 프로세스와 같은 통상의 가공 프로세스 및 전기침식 가공 프로세스와 같은 전기가공 프로세스 중 하나 이상을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "통상의 가공(conventional machining)"은 용어 "전기침식 가공"과는 상이하며, 밀링 공구와 같은 통상의 절삭 공구를 사용하는 통상의 기계적 가공을 나타낸다.
하나의 비제한적인 예시에서, 가공 시스템(10)은 전기침식 가공 프로세스 및 밀링 프로세스를 모두 실행하기 위해 전기침식 가공 장치 및 통상의 가공 장치로서 기능한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기침식 가공을 위해, 가공 시스템(10)은 공작 기계(가공 장치)(11), CNC 컨트롤러(12), 프로세스 컨트롤러(13), 전원 공급장치(14), 전해질 공급장치(15) 및 전극(16)을 포함하는 수치 제어(NC) 또는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 장치(도시하지 않음)를 포함한다.
일부 실시예에서, NC 또는 CNC 장치는 통상의 자동화 가공을 실행하는데 사용될 수 있다. 특정 적용에서, 공작 기계(11)는 본 기술분야에 숙련된 자에게 알려진 서보모터(도시하지 않음) 및 스핀들 모터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 전극(16)은 공작 기계(11)의 스핀들(도시하지 않음)에 장착되어 전기침식 가공을 수행한다. 서보모터는 원하는 속도 및 경로로 서로에 대해 이동하도록 전극(16) 및 워크피스(101)를 구동하며, 스핀들 모터는 원하는 속도로 회전하도록 전극(16)을 구동한다.
CNC 컨트롤러(12)는 컴퓨터 이용 설계(computer-aided design; CAD) 및/또는 컴퓨터 이용 제조(computer-aided manufacturing; CAM)에서의 워크피스(101)의 묘사에 기초한 미리 프로그램된 명령들을 포함하며, 또한 공작 기계(11)에 연결되어 특정 이송량(feedrates), 축 위치 또는 스핀들 속도 등과 같은 특정 작동 인자들에 따라 이동하도록 전극(16)을 구동하기 위해 공작 기계(11)를 제어한다. 일부 예시에서, CNC 컨트롤러(12)는 일반적인 CNC 컨트롤러이며, 중앙 처리 장치(central processing unit; CPU), 읽기 전용 메모리(read only memory; ROM) 및/또는 임의 접근 기억 장치(random access memories; RAM)를 포함할 수 있다. 하나의 비제한적인 예시에서, CNC 컨트롤러(12)는 미국 버지니아주 샤롯츠빌(Virginia Charottesville) 소재의 GE-Fanuc에서 GE-FANUC 18i CNC의 상품명으로 판매하고 있는 컨트롤러를 포함한다.
도시된 예에서, 전원 공급장치(14)는 직류(DC) 펄스 발생기(direct current pulse generator)를 포함한다. 전극(16) 및 워크피스(101)는 전원 공급장치(14)의 음극 및 양극에 각각 연결되어, 전극(16)은 캐소드(cathod)로서 기능하고 워크피스(101)는 애노드(anode)로서 작용할 수 있다. 다른 예에서, 전극(16) 및 워크피스의 극은 반대일 수도 있다.
프로세스 컨트롤러(13)는 가공 시스템(10)의 가공 프로세스의 상태를 모니터하기 위해, 가공 동안 전극(16)과 워크피스(101) 사이의 갭(17)에서의 전압 및/또는 전류의 상태를 모니터하도록 전원 공급장치(14)에 연결되어 있다. 또한, 프로세스 컨트롤러(13)는 전극(16)과 워크피스(101) 사이의 갭(17)에서의 전압 및/또는 전류의 상태에 기초하여 전극(16) 및 워크피스(101)의 이동을 제어하도록 CNC 컨트롤러(12)와 통신한다. 하나의 비제한적인 예시에서, 프로세스 컨트롤러(13)는 미국 텍사스주 오스틴(Texas Austin) 소재의 National Instrument Inc.,에서 NI CompactRIO(cRIO)의 상품명으로 판매하고 있는 컨트롤러를 포함한다.
일부 구성에 있어서, 하나 이상의 컨트롤러 각각은 컴퓨터, 데이터베이스 및 프로세서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명은 본 발명의 가공 프로세스를 수행하기 위한 어떤 특정 컴퓨터, 데이터베이스 또는 프로세서에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "컴퓨터"라는 용어는 본 발명의 과제를 수행하는데 필요한 계산 또는 연산을 수행할 수 있는 임의의 기계장치를 의미하는 것이다. "컴퓨터"라는 용어는 구조화된 입력을 수용하고, 이 입력을 규정된 규칙에 따라 처리하여 출력을 생성할 수 있는 임의의 기계장치를 의미하는 것이다.
일부 예시에서, 전해질 공급장치(15)는 CNC 컨트롤러와 통신하고, CNC 컨트롤러로부터 미리 프로그램된 명령들을 수신하여 전극(16)과 워크피스(101) 사이에 전해질을 통과시킬 수 있다. 대안적으로, 전해질 공급장치(15)는 별도로 배치될 수도 있다. 따라서, 전기침식 가공 동안에, 전원 공급장치(14)는 전극(16)과 워크피스(101) 사이로 전류를 통과시켜 워크피스(101)로부터 재료를 제거하여 원하는 형상을 형성하는 한편, 전해질은 제거된 재료를 갭(17)의 외부로 운반할 수 있다. 비 제한적인 예시에서, 전극(16)은 원통형 형상을 가지고, 그라파이트(graphite), 몰리브덴(molybdenum), 구리-그라파이트(copper-graphite) 및 구리-텅스텐(copper-tungsten) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
특정 적용에서는, 가공 시스템(10)이 통상의 가공을 수행하기 위해 밀링 기계와 같은 통상의 가공 장치로서 기능할 때, 전극(16)은 공작 기계(11)의 스핀들로부터 분리될 수 있고, 통상의 절삭 공구(도시하지 않음)는 통상의 가공을 위해 공작 기계(11)에 조립될 수도 있다. 통상의 절삭 공구의 비제한적인 예시는 드릴링 공구, 볼 엔드 밀(ball end mill) 또는 플랫 엔드 밀(flat end mill)을 구비하는 밀링 공구, 또는 다른 적합한 절삭 공구를 포함할 수도 있다.
통상의 가공 중에, CNC 컨트롤러(12)는 절삭 공구를 구동하여 워크피스(101)를 가공하도록 공작 기계를 제어하는 한편, 프로세스 컨트롤러(13) 및 전원 공급장치(14)는 작동하지 않을 수 있다. 일부 적용에서는, 전극(16) 및 통상의 절삭 공구 중 적어도 하나는 공작 기계(11)의 스핀들에 수동 또는 자동으로 조립 및/또는 분리될 수 있다.
도 2 및 도 3은 워크피스(101) 및 워크피스(101)의 도관(20)의 솔리드 모델(solid model)의 개략 사시도를 도시한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 워크피스(101)는 원심 압축기(도시하지 않음)의 임펠러(impeller)를 포함한다. 상기 임펠러(101)는 압축 유체를 통과시키는 17개의 도관(20)을 포함한다. 각각의 도관(20)은 비틀린 복잡한 형상을 가지며, 후연(trailing edge)(21) 및 전연(leading edge)(22)을 포함한다. 가공 시스템(10)은 임펠러(101) 내에 비틀린 복잡한 형상을 가지는 도관(20)을 가공하도록 구성된다. 하나의 예시에서, 각각의 도관(20)은 파형 도관(sinuous conduit)이다.
도시된 구성에서, 각각의 도관(20)은 폐쇄된 주변부를 갖는 관통 구멍이다. 특정 적용에서, 하나 이상의 도관(20) 각각은 주변부의 적어도 일부분이 개방된 관통 구멍이다.
도 4는 도 2 및 도 3에서 도시된 워크피스(101)의 도관(20)의 가공을 도시하는 개략 평면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 가공 전에, 도관(20)의 위치 및 치수가 확인될 수 있고, 도관(20)은 컴퓨터 이용 설계(CAD) 및/또는 컴퓨터 이용 제조(CAM)에서의 임펠러(101)의 도관(20)의 묘사에 기초하여 CNC 컨트롤러(12)에 미리 프로그램된 명령에 따라 7개의 목표 구역(세그먼트)(Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 및 Z7)으로 분할되어 있다. 일부 적용에서, 도관(20)의 분할은 전극(16) 및/또는 밀링 공구와 같은 절삭 공구와 도관의 간섭을 방지하기 위해 실험 및/또는 경험에 기초하여 결정될 수 있다.
가공 동안에, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 가공 시스템(10)은 제 1 전기침식 가공을 이용하여 후연(21)으로부터 임펠러(101)를 가공하기 시작한다. 한편, CNC 컨트롤러(12)는 전극(16) 및 워크피스(101)를 서로에 대해 이동하도록 구동하기 위해 공작 기계(11)를 제어한다. 전원 공급장치(14)는 전극(16)과 임펠러(101) 사이로 전류를 통과시켜 제 1 목표 구역(Z1)으로부터 재료를 제거해서 제 1 방향(U)을 따라 제 1 목표 구역(Z1) 내의 제 1 캐비티(23)를 규정하는 한편, 전해질 공급장치(15)로부터의 전해질은 전극(16)과 임펠러(101) 사이의 갭(17)의 외부로 제거된 재료를 운반한다. 프로세스 컨트롤러(13)는 갭(17) 내의 전압 및/또는 전류의 상태를 모니터하며, CNC 컨트롤러(12)와 통신하여 전극(16) 및 워크피스(101)의 이동을 제어한다.
제 1 목표 구역(Z1)의 제 1 전기침식 가공과 유사하게, 제 1 캐비티(23)의 형성 이후, 가공 시스템(10)은 제 2 목표 구역(Z2) 내의 제 2 캐비티(24)를 제 2 방향(P)을 따라 생성하기 위해, 제 2 전기침식 가공을 이용하여 전연(22)으로부터 제 2 목표 구역을 가공한다. 특정 적용에서, 제 1 방향(U) 및 제 2 방향(P)은 반대 방향이다. 목표 구역(Z1, Z2)의 전기침식 가공의 순서는 반대일 수도 있다.
비제한적인 예시에서, 제 1 및 제 2 목표 구역(Z1, Z2)의 제 1 및 제 2 전기침식 가공 이후에, 형성된 제 1 및 제 2 캐비티(23, 24)의 치수는 도관(20)의 각 부분의 사전 결정된 치수보다 작을 수 있다. 하나의 비제한적인 예시에서, 전기침식 가공 이후에 도관(20)의 사전 결정된 치수와 비교해서 약 2㎜의 여유(allowance)가 남아 있을 수 있다.
따라서, 특정 예시에서, 전극(16)은 가공 시스템(10)으로부터 분리될 수 있고, 밀링 공구와 같은 통상의 절삭 공구는 공작 기계(11)에 조립되어 반대 방향을 따라 제 1 및 제 2 캐비티(23, 24)를 가공하는 제 1 또는 제 2 통상의 가공을 실행하여 각각의 여유를 제거할 수 있다. 특정 적용에서, 제 1 전기침식 가공을 통해 캐비티가 규정된 후, 그리고 제 2 전기침식 가공을 통해 다음 캐비티가 형성되기 이전에, 밀링 공구가 캐비티를 가공하기 위해 사용된다. 예를 들면, 밀링 공구는 캐비티(23)가 형성된 이후 및 제 2 캐비티(24)의 형성 이전에 캐비티(23)을 가공하는데 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 구성에서, 제 1 및 제 2 목표 구역(Z1, Z2)을 가공한 후에, 밀링 공구 및 전극(16)은 각각 공작 기계(11)에 분리 및 조립될 수 있어, 가공 시스템(10)은 또한 제 1 캐비티(23)를 통해 세 번째 목표 구역(Z3)을 가공하고 제 2 캐비티(24)를 통해 제 4 목표 구역(Z4)을 가공하는 제 3 및 제 4 전기침식 가공을 이용하여 제 3 목표 구역(Z3) 내에 제 3 캐비티(25)를 규정하고 제 4 목표 구역(Z4) 내에 제 4 캐비티(26)을 각각 규정한다. 일부 예시에서, 제 3 및 제 4 목표 구역(Z3, Z4)의 제 3 및 제 4 전기침식 가공의 순서는 변경될 수 있다. 일부 적용에서, 가공 시스템(10)은 또한 밀링 공구를 이용하여 제 3 및 제 4 캐비티(25, 26)를 밀링하는 제 3 및 제 4 통상의 가공을 수행하여 각각의 여유의 적어도 일부분을 제거할 수도 있다.
다음으로, 가공 시스템(10)은 제 5 및 제 6 전기침식 가공을 이용하여 제 5 목표 구역(Z5) 내에 제 5 캐비티(27)를 규정하고 제 6 목표 구역(Z6) 내에 제 6 캐비티를 규정하며, 제 5 및 제 6 캐비티(27, 28)의 전기침식 가공 이후에 각각의 여유의 적어도 일부분을 제거하기 위해 밀링 공구를 이용하여 제 5 및 제 6 캐비티(27, 28)를 가공하는 제 5 및 제 6 통상의 가공을 실행한다.
마지막으로, 가공 시스템(10)은 7번째로 전기침식 가공 및 밀링 공구를 차례로 이용하여 방향(U)을 따라 제 7 목표 구역 내에 제 7 캐비티(29)를 규정한다. 따라서, 7개의 캐비티(23 내지 29)는 가공 시스템(10)에서의 전기침식 가공 및 통상의 가공의 교대 이용을 통해 서로 연통하도록 규정되어 도관(20)을 형성한다. 일부 구성에서, 7개의 캐비티는 도관(20)의 분할에 따라 별도로 가공될 수 있고, 도관에 있어서의 인접한 목표 구역은 다른 가공 순서로 가공될 수도 있으며, 예를 들어 인접한 목표 구역(Z2 및 Z4)은 각각 제 2 및 제 4 가공 순서로 가공된다.
일부 적용에서, 전기침식 가공 이후에, 밀링 공구는 하나 이상의 각각의 캐비티(23 내지 29)의 중삭 가공(semifinishing)으로 간주될 수 있는 하나 이상의 각각의 캐비티(23 내지 29)에서의 약 1.5㎜의 여유와 같은 부분을 제거할 수 있다. 결과적으로, 가공 시스템(10)은 밀링 공구를 추가로 이용하여 하나 이상의 캐비티(23 내지 29)를 가공하여 그것의 각각의 잔여 여유를 제거함으로써 하나 이상의 캐비티(23 내지 29)를 마무리 가공하여 사전 결정된 치수를 갖는 도관(20)을 규정할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 구성에서, 하나의 도관(2)의 가공이 예시로서 나와 있다. 2개 이상의 도관, 예를 들어 임펠러(101) 내의 17개의 도관(20) 모두를 가공하는 경우, 가공 시스템(10)은 제 1 및 제 2 전기침식 가공을 이용하여 각각의 후연(21)으로부터 17개의 제 1 목표 구역을 가공하여 17개의 제 1 캐비티(23)을 규정하고 이어서 각각의 전연(22)으로부터 17개의 제 2 목표 구역을 가공하여 17개의 제 2 캐비티(24)를 규정한다.
그리고나서, 가공 시스템(10)은 밀링 공구를 이용하여 17개의 제 1 캐비티(23) 및 17개의 제 2 캐비티(24)를 가공하여 각각의 여유를 제거할 수 있다. 계속해서, 모든 제 1 및 제 2 캐비티(23, 24)의 가공과 유사하게, 가공 시스템(10)은 전기침식 가공 및 밀링 가공을 교대로 실행하여 모든 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 및 제 7 캐비티를 규정할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 17개의 도관(20) 각각의 7개의 캐비티(23 내지 29)가 가공된 후, 가공 시스템(10)은 밀링 공구를 추가로 이용하여 17개의 도관(20) 각각의 7개의 캐비티(23 내지 29)를 마무리 가공하여 17개의 도관(20) 각각을 원하는 치수로 규정할 수 있다.
도 2 내지 도 4의 구성은 단지 예시라는 것이 이해되어야 한다. 특정 적용에서, 하나 이상의 캐비티(23 내지 29)의 중삭 가공 및/또는 마무리 가공을 위한 밀링 가공은 이용되지 않을 수도 있다. 캐비티(23 및 24), 캐비티(25 및 26) 및/또는 캐비티(27 및 28)와 같은 캐비티의 가공 순서는 반대로 될 수도 있다. 캐비티(29)는 방향(P)를 따라 규정될 수도 있다. 또한, 도관(20)은 적어도 2개의 목표 구역으로 분할될 수 있어, 가공 시스템(10)은 전기침식 가공을 이용하여 적어도 2개의 목표 구역을 반대 방향으로부터 가공하여 적어도 2개의 캐비티를 규정할 수도 있다. 통상의 가공은 원하는 도관을 규정하기 위한 2개의 캐비티의 중삭 가공 및/또는 마무리 가공에 추가로 이용될 수 있고, 적어도 2개의 목표 구역은 인접하거나 또는 인접하지 않을 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 가공 시스템(10)은 다른 방향으로부터 적어도 2개의 각각의 목표 구역 내에 적어도 2개의 캐비티를 규정하기 위해 전기침식 가공을 첫번째로 이용할 수 있다. 비제한적인 예시에서, 다음에 통상의 가공은 워크피스의 도관을 규정하기 위한 적어도 2개의 캐비티의 중삭 가공 및/또는 마무리 가공에 이용될 수 있다. 통상의 완전 밀링 프로세스와 비교하여, 전기침식 가공은 보다 높은 효율을 가지며, 통상의 완전 밀링 프로세스에서의 평 밀링(flat milling) 및 관통 구멍 드릴링과 같은 조가공(roughing) 단계가 가공 시스템(10)에서 이용되지 않기 때문에, 가공 사이클 시간이 감소될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성은 통상의 CNC 밀링 기계를 개장하는데 이용될 수도 있다.
본 개시내용은 전형적인 실시예로 도시 및 설명되었지만, 도시된 상세사항에 제한하고자 의도된 것은 아니며, 다양한 변형 및 치환이 본 개시내용의 사상으로부터 어떠한 방식으로도 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 개시내용의 추가적인 변경예 및 등가물은 단지 일상적인 실험 범위에서 본 기술 분야에 숙련된 자에 의해 이루어질 수 있으며, 모든 이러한 변형예 및 등가물은 하기의 특허청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 개시내용의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (20)

  1. 워크피스를 가공하기 위한 가공 시스템에 있어서,
    공작 기계와,
    워크피스를 가공하도록 구성되고, 전극, 및 상기 공작 기계 상에 교체 가능하게 배치된 통상의 절삭 공구를 포함하는 복수의 절삭 공구와,
    상기 워크피스에 대해 각각의 절삭 공구를 이동하기 위해 공작 기계를 제어하도록 구성된 CNC 컨트롤러와,
    상기 전극 및 상기 워크피스에 반대의 전기 극성으로 전압을 가하도록 구성된 전원 공급장치와,
    상기 전극과 상기 워크피스 사이의 갭 상태를 모니터하고, 상기 공작 기계를 제어하기 위해 상기 CNC 컨트롤러와 통신하도록 구성된 프로세스 컨트롤러와,
    상기 워크피스와 각각의 절삭 공구 사이에 전해질을 통과시키도록 구성된 전해질 공급장치를 포함하며,
    상기 공작 기계, 상기 전극, 상기 CNC 컨트롤러, 상기 전원 공급장치, 상기 프로세스 컨트롤러 및 상기 전해질 공급장치는 협동하여 전기침식 가공 장치로서 기능하도록 구성되고, 상기 공작 기계, 상기 CNC 컨트롤러, 상기 통상의 절삭 공구 및 상기 전해질 공급장치는 협동하여 통상의 가공 장치로서 기능하도록 구성되며, 상기 가공 시스템은 전기침식 가공 장치 및 통상의 가공 장치로서 교대로 기능하도록 구성되는
    가공 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통상의 절삭 공구는 밀링 공구를 포함하는
    가공 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기침식 가공 장치는 상기 워크피스 내에 복수의 목표 구역(target zone)을 가공하여 복수의 캐비티를 규정하도록 구성되며, 상기 통상의 가공 장치는 상기 복수의 캐비티를 가공하도록 구성되는
    가공 시스템.
  4. 하나 이상의 도관을 포함하는 가공된 워크피스를 제작하는 방법에 있어서,
    (a) 적어도 2개의 목표 구역을 포함하고 워크피스에 형성되는 하나 이상의 도관 각각의 위치 및 치수를 확인하는 단계와,
    (b) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 1 목표 구역 내에 제 1 캐비티를 규정하기 위해 제 1 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계와,
    (c) 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 2 목표 구역 내에 제 2 캐비티를 규정하기 위해 제 2 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계와,
    (d) 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 1 목표 구역 내의 제 1 캐비티 상에 제 1 통상의 가공 단계를 실행하는 단계와,
    (e) 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 2 목표 구역 내의 제 2 캐비티 상에 제 2 통상의 가공 단계를 실행하는 단계를 포함하는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 전기침식 가공 단계와, 제 1 및 제 2 통상의 가공 단계는 각각 반대 방향을 따라 실행되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 단계 (d)가 단계 (b)와 단계 (c) 사이에 실행되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 목표 구역은 제 2 목표 구역과 인접하지 않는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 통상의 가공 단계에 의해 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 적어도 2 개의 캐비티를 가공한 후, 상기 적어도 2개의 캐비티 상에 통상의 가공 단계를 실행하는 단계를 더 포함하는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 가공된 워크피스는 2개 이상의 도관을 포함하고, 각각의 도관은 7개의 목표 구역으로 분할되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각각의 목표 구역 내에 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 및 제 7 캐비티를 각각 규정하기 위해 상기 단계 (b) 내지 단계 (e)를 반복하는 단계를 더 포함하는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기침식 가공 단계는 반대 방향을 따라 7개의 목표 구역을 가공하도록 구성되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 통상의 가공 단계는 밀링 가공 단계를 포함하는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  13. 제 4 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 캐비티가 전기침식 가공 단계를 통해 형성된 후, 통상의 가공 단계는 제 1 및 제 2 캐비티를 정교하게 가공하도록 구성되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  14. 제 4 항에 있어서,
    적어도 2개의 목표 구역 중 인접한 목표 구역은 다른 가공 순서로 가공되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  15. 제 4 항에 있어서,
    하나 이상의 도관 중 적어도 하나는 파형인
    가공된 워크피스 제작 방법.
  16. 하나 이상의 도관을 포함하는 가공된 워크피스를 제작하는 방법에 있어서,
    (a) 적어도 2개의 목표 구역을 포함하고 워크피스에 형성되는 하나 이상의 도관 각각의 위치 및 치수를 확인하는 단계와,
    (b) 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 1 목표 구역 내에 제 1 캐비티를 규정하기 위해 제 1 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계와,
    (c) 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 2 목표 구역 내에 제 2 캐비티를 규정하기 위해 제 2 전기침식 가공 단계를 실행하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 캐비티 및 제 2 캐비티는 반대 방향을 따라 적어도 2개의 각각의 목표 구역 내에 규정되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    (d) 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 1 목표 구역 내의 제 1 캐비티 상에 제 1 통상의 가공 단계를 실행하고,
    (e) 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 제 2 목표 구역 내의 제 2 캐비티 상에 제 2 통상의 가공 단계를 실행하는 단계를 더 포함하는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 통상의 가공 단계가 반대 방향을 따라 실행되는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 통상의 가공 단계에 의해 상기 형성될 하나 이상의 도관 각각의 적어도 2개의 캐비티를 가공한 후, 상기 적어도 2개의 캐비티 상에 통상의 가공 단계를 실행하는 단계를 더 포함하는
    가공된 워크피스 제작 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 형성될 하나 이상의 도관 각각은 7개의 목표 구역으로 분할되고, 각각의 목표 구역 내에 제 3, 4, 5, 6 및 제 7 캐비티를 각각 규정하기 위해 상기 단계 (b) 내지 단계 (e)를 반복하는 단계를 더 포함하는
    가공된 워크피스 제작 방법.
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