KR20140056555A - 패턴 생성을 위한 미세 방전가공방법 및 이를 위한 방전가공 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 패턴을 효율적으로 생성할 수 있는 방전가공방법 및 방전가공 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방전가공 시스템은 가공대상물이 설치되며, 수평 방향으로 이동가능하게 배치되는 스테이지와, 가공대상물과 이격되게 배치되며, 가공대상물과의 사이에 방전을 일으키는 방전가공전극과, 가공대상물을 방전가공전극에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 진동시키는 진동유닛을 포함한다.

Description

패턴 생성을 위한 미세 방전가공방법 및 이를 위한 방전가공 시스템{Fabrication method and system of pattern in micro discharge machining}

본 발명은 미세 방전 가공을 이용하여 패턴을 생성하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

가공대상물을 가공하는 방법 중의 하나로, 방전가공은 널리 이용되고 있으며, 이와 같은 방전가공에 관해서는 등록번호 10-0227464호 등에 공개된바 있다.

그리고, 이와 같은 방전가공을 이용하여 가공면에 미세 채널을 형성하는 방법이 알려져 있다. 종래의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 가공대상물을 전극에 대하여 이동시키면서 방전가공으로 가공면을 가공하는데, 이때 가공대상물이 이송되는 속도를 제어함으로써 가공대상물의 표면에 패턴을 형성하였다. 여기서, 속도를 제어한다는 것은 패턴을 형성하는 지점에서의 이송속도를 느리게 함으로써 방전가공이 더 많이 발생되도록 하는 방식 등을 의미한다.

하지만, 종래의 방식의 경우 패턴을 형성하는 지점에서마다 가공대상물의 이송속도가 느려지게 되므로, 가공속도가 저하되는 문제점이 있다. 나아가, 단지 이송속도를 제어하여 방전가공이 일어나는 시간만을 연장하는 방식만으로는 패턴의 깊이 등의 형상을 구현하는데 한계가 존재한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 미세 패턴을 효율적으로 생성할 수 있는 방전가공방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 방전가공 시스템은 가공대상물이 배치되며, 수평 방향으로 이동가능하게 배치되는 스테이지와, 상기 가공대상물과 이격되게 배치되며, 상기 가공대상물과의 사이에 방전을 일으키는 방전가공전극과, 상기 가공대상물을 상기 방전가공전극에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 진동시키는 진동유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 진동유닛은 압전소자인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 스테이지의 상측에 결합되며, 내부에 상기 가공대상물이 배치되는 방전가공용 수조를 더 포함하며, 상기 진동유닛은 상기 스테이지와 상기 방전가공용 수조 사이에 배치되어 상기 방전가공용 수조를 진동시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방전가공방법은 방전가공전극과 가공대상물 사이의 방전을 이용하여 가공대상물을 가공하는 방전가공방법에 있어서, 상기 가공대상물과 상기 방전가공전극을 상호 이격한 상태에서 상기 가공대상물을 상기 방전가공전극에 대하여 일방향으로 이동시키는 수평가공단계와, 상기 수평이동단계 중 상기 가공대상물을 상기 방전가공전극에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 진동시킴으로써 상기 가공대상물에 패턴을 형성하는 패턴형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 방전가공으로 미세 패턴을 형성함에 있어서, 높은 가공속도를 유지할 수 있고, 패턴의 깊이도 자유롭게 조절할 수 있다.

도 1은 종래에 패턴을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전가공 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전가공 시스템을 이용하여 방전가공을 하는 과정을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭공구 가공방법에 관하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전가공 시스템의 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전가공 시스템을 이용하여 방전가공을 하는 과정을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 방전가공 시스템(100)은 스테이지(10)와, 방전가공용 수조(20)와, 진동유닛(30)과, 방전가공전극(40)을 포함한다.

스테이지(10)는 가공대상물을 수평 방향, 즉 X축 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 스테이지(10)는 구동원(도면 미도시)에 연결되에 X축 및 Y축 방향으로 이동된다.

방전가공용 수조(20)는 스테이지(10)의 상측에 배치되며, 내부에는 방전가공유(EDM Oil)(O)가 저장된다. 그리고, 방전가공용 수조(20)의 내부에는 가공대상물(s)이 고정된다. 참고로, 방전가공유는 방전가공전극(Electrode) 및 가공칩(Debris, Chips, Swarf)에 대한 냉각 작용과, 발생되는 가스 등의 배출 및 수송 작용, 방전 후 방전 간극에 남아 있는 이온을 냉각 소멸하여 전기 절연성을 회복시킴으로 가공 속도의 향상을 가져오게 하는 기능을 한다.

진동유닛(30)은 가공대상물을 후술하는 방전가공전극에 접근 및 이격되는 방향, 즉 Z축 방향으로 진동시키기 위한 것이다. 본 실시예의 경우 진동유닛(30)으로 압전소자(PZT)가 채용된다. 압전소자는 스테이지와 방전가공용 수조 사이에 배치된다. 압전소자는 방전가공용 수조를 Z축 방향으로 진동시키며, 이에 따라 방전가공용 수조에 고정된 가공대상물도 Z축 방향으로 진동된다.

방전가공전극(40)은 가공대상물과의 사이에 방전을 일으키기 위한 것이다. 방전가공전극은 가공대상물의 상측에 가공대상물과 이격되게 배치된다. 방전가공전극은 구동부(41)에 결합되어 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 방전가공 시스템을 이용하여 가공대상물을 가공하는 과정에 관하여 설명한다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 방전가공전극(40)과 가공대상물(s)이 일정한 간격으로 이격된 상태에서 가공대상물을 수평 방향으로 이동시킨다(즉, 수평이동단계). 이때, 가공대상물과 방전가공전극 사이에서 일정한 크기의 방전이 발생하여 가공대상물이 균일하게 가공될 수 있다. 한편, 가공대상물과 방전가공전극 사이의 간격이 방전이 일어날 수 있는 간격 이상인 경우에는, 가공대상물에 대한 가공이 발생하지 않을 수도 있다.

그리고, 위와 같이 가공대상물이 수평 방향으로 이동하는 과정에서 압전소자(30)를 이용하여 가공대상물을 Z축 방향으로 진동시키면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 가공대상물과 방전가공전극 사이의 간격이 변화되면서(예를 들어, 간격이 좁아짐), 가공대상물과 방전가공전극 사이의 방전이 크게 발생하게 되며, 이에 따라 가공대상물의 표면에 패턴이 형성되게 된다(패턴형성단계). 그리고, 가공대상물이 일방향으로 이동되는 과정에서 위와 같은 패턴 형성과정이 반복되면, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 가공대상물의 표면에 일정한 간격 및 깊이로 패턴이 형성되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 가공대상물이 이동되는 속도(즉, 수평방향으로의 이동속도)를 변경하지 않고도, 가공대상물의 표면에 일정한 간격 및 크기의 패턴을 형성할 수 있으며, 따라서 종래에 비하여 빠른 가공속도가 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 가공대상물이 진동되는 폭, 즉 진폭을 조절함으로써 가공대상물과 방전가공전극 사이의 방전 크기를 직접적으로 제어할 수 있으며, 따라서 패턴의 크기 및 깊이를 정밀하게 제어할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100...방전가공용 시스템 10...스테이지
20...방전가공용 수조 30...진동유닛(압전소자)
40...방전가공전극 S...가공대상물
O...방전가공유

Claims (4)

1. 가공대상물이 설치되며, 수평 방향으로 이동가능하게 배치되는 스테이지;
   상기 가공대상물과 이격되게 배치되며, 상기 가공대상물과의 사이에 방전을 일으키는 방전가공전극; 및
   상기 가공대상물을 상기 방전가공전극에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 진동시키는 진동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동유닛은 압전소자인 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스테이지의 상측에 결합되며, 내부에 방전가공유와 상기 가공대상물이 배치되는 방전가공용 수조;를 더 포함하며,
   상기 진동유닛은 상기 스테이지와 상기 방전가공용 수조 사이에 배치되어 상기 방전가공용 수조를 진동시키는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
4. 방전가공전극과 가공대상물 사이의 방전을 이용하여 가공대상물을 가공하는 방전가공방법에 있어서,
   상기 가공대상물과 상기 방전가공전극을 상호 이격한 상태에서 상기 가공대상물을 상기 방전가공전극에 대하여 일방향으로 이동시키는 수평이동단계와,
   상기 수평이동단계 중 상기 가공대상물을 상기 방전가공전극에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 진동시킴으로써 상기 가공대상물에 패턴을 형성하는 패턴형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.

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