KR20170130983A - 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극봉이 XYZ축의 3축으로 움직이게 제어하는 헤드를 통해, 이 전극봉이 Z축을 따라 미리 정한 깊이만큼만 가공이 이루어지게 하면서 XY축 방향으로 움직일 수 있게 제어하므로, 일련번호와 같은 글자나 문자, 숫자와 모양 등을 방전가공할 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 특히, 본 발명은 전극봉으로 이러한 모양의 외곽선을 따라서 전체 형상을 형성하고, 외곽선 내부를 부각할 수 있게 구성하므로, 간단한 숫자나 문자뿐만 아니라 복잡한 모양도 부각할 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법{METHOD FOR CARVING SHAPES USING SUPER DRILL EDM}

본 발명은 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각(腐刻) 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극봉이 가공대상물의 표면에서 Z축 방향으로 미리 정한 깊이를 유지하게 하면서 XY축으로 움직일 수 있게 제어하므로, 별도의 부각 장치 없이도 Z축의 깊이를 갖는 글자나 숫자, 영문자 그리고 모양 등을 가공할 수 있게 한 것이다.

방전가공은 두 전극 사이에 방전을 일으킬 때 생긴 물리적·기계적 그리고 전기적 작용을 이용하는 가공방법을 말한다. 이러한 방전 가공기는 크게, 가공대상물에 홈이나 홀을 가공하는 슈퍼 드릴 방전가공기, 가공대상물에 구멍을 관통하게 뚫고 이 구멍에 와이어를 끼워서 원하는 형상으로 가공하는 와이어 방전가공기, 그리고 홀이나 구멍 표면을 태핑을 위한 탭 방전가공기로 나눌 수 있다.

이 중에서, 슈퍼 드릴 방전가공기는 탭 가공이나 결합 또는 유로와 같은 기능을 수행할 수 있도록 홀이나 홈을 가공하는 데 사용한다. 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 이러한 슈퍼 드릴 방전가공기에 관한 기술이 개시되어 있다.

(특허문헌 1) 한국등록특허 제1051042호

전극을 자동으로 교환하여 작업 효율을 향상시킬 수 있는 전극교환장치를 구비한 슈퍼 드릴에 관한 것으로, 소정의 높이를 갖는 직육면체 형상으로 형성되며, 전면에 높이 방향을 따라 소정의 길이를 갖는 가이드레일이 구비된 가이드몸체와; 상기 가이드몸체의 일측에 설치되며 전면에 다수의 설정버튼과 전원버튼이 구비되어 구동 조건을 설정하는 조건설정부와; 일측면에 상기 가이드몸체의 가이드레일이 삽입되는 가이드홈이 함몰 형성되며, 상기 가이드몸체의 높이 방향을 따라 이동 가능하게 상기 가이드레일에 설치되는 이동몸체와; 상기 조건설정부의 저면에 회전 가능하게 설치되며 전극봉이 각각 삽입되는 다수의 핑거를 구비한 전극지지부와, 상기 이동몸체의 하측에 구비되어 상기 전극지지부의 핑거에 삽입된 전극봉을 공급받아 선택적으로 전극봉을 교환시키면서 대상 가공물을 방전 가공하는 방전가공부로 이루어지는 전극교환장치를; 포함하여 구성됨으로써, 별도의 전극교환장치를 마련하여 슈퍼 드릴에 사용되는 전극을 신속하게 자동 교환함으로써 전극 교환에 소요되는 시간을 단축시킴과 동시에 전극이 일괄적인 주기로 교체되므로 드릴링 작업이 정확하게 수행되도록 함으로써 제품에 대한 신뢰도를 높이고 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

(특허문헌 2) 한국등록특허 제1555312호

와이어 방전가공기용 가공품 자동세척장치는 와이어 방전가공기에서 가공된 가공품의 표면을 세척하는 자동세척장치를 구비하여 작업자가 직접 약액 및 물에 가공품을 담궈 진행하는 수작업을 자동으로 개선하는 것과 더불어 유해한 약액이 작업자와 접촉되는 것을 차단하며, 세척부의 하부에 흘러들어온 유체를 각각의 탱크로 분기하는 액상분기부를 구비하여 사용된 약액 및 물을 재활용하고, 정해진 온도의 열풍을 분사하는 건조부를 구비하여 가공품의 표면에 존재하는 액상성분을 열풍으로 완전히 제거할 수 있는 효과가 있다.

(특허문헌 3) 한국공개특허 제10-2016-0002023호

방전 가공으로 홀을 형성한 상태에서 와이어 전극봉이 방전 가공을 하지 않고 위치를 변경함에 따라 달라지는 Z축의 좌표값을 이용하여 실제 와이어 전극봉을 통해 가공한 가공 깊이를 검출할 수 있게 함으로써, 정확한 가공 깊이를 알 수 있을 뿐만 아니라 별도의 추가 구성 없이도 정밀하고 정확한 홀 가공을 할 수 있는 CNC 세혈 방전 가공기의 정밀 홈 가공 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 작업자가 미리 입력한 가공 깊이만큼 가공한 와이어 전극봉의 Z축 좌표값을 가공 값(P1)으로 하고, 다시 와이어 전극봉을 상승시켜 그 끝이 가공 대상물의 표면에 닿을 때 Z축 좌표를 기준 값(P2)으로 읽어서 이들 값의 차이로 실제 가공한 깊이를 검출하고, 이 깊이가 실제 가공할 깊이가 될 때까지 반복하여 방전 가공을 수행함으로써, 이론적인 가공 깊이가 아니라 실제 가공한 가공 깊이를 통해 정확한 가공 깊이를 알 수 있으므로 정밀한 홀 가공을 할 수 있는 CNC 세혈 방전 가공기의 정밀 홈 가공 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 이처럼 가공 깊이를 검출하기 위하여 세혈 방전 가공기에 와이어 전극봉의 작동 위치를 검출하기 위해 필수적으로 구성하여 Z축의 위치를 검출하는 센서를 이용함으로써, 별도의 추가 구성 없이도 더욱 정확하고 신속하며 정밀한 홀 가공을 할 수 있는 CNC 세혈 방전 가공기의 정밀 홈 가공 방법을 제공한다.

이러한 기존 슈퍼 드릴 방전가공기(또는 세혈 방전가공기)는 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 슈퍼 드릴 방전가공기는 가공대상물에 홈이나 관통 구멍을 뚫는 데 이용하는 방전가공기이므로, 금형 등으로 가공대상물을 사용할 때는 가공대상물에 일련번호나 문자 등을 방전가공할 수 없는 문제가 있다.

(2) 이에, 슈퍼 드릴 방전가공기로 가공하기 전에 별도의 가공 공정을 통해 가공대상물에 이처럼 일련번호 등을 성형하는 과정이 필요하다.

(3) 이는 슈퍼 드릴 방전가공기로 방전가공하기 전의 준비시간이 길어지므로 그만큼 방전가공 시간이 늦어짐에 따라 작업효율이 떨어질 우려가 있다.

(4) 또한, 가공대상물을 다른 작업장 등으로 운반하고 일련번호를 부각(腐刻)한 다음 다시 방전가공을 위해 가공대상물을 운반해 와야 하므로 운반과 이에 알맞은 작업을 함께해야 하므로 준비작업 시간이 길어진다.

(5) 한편, 가공대상물을 슈퍼 드릴 방전가공기에 올려놓고 바로 일련번호 등을 부각하는 방법이 있으나, 이는 일련번호를 새길 수 있는 공구를 별도로 제작해야 하고, 이러한 공구를 이용하거나 운용할 수 있는 장비를 갖춰야 하므로 그만큼 더 가공비용과 인력이 필요하다.

(6) 또한, 이러한 공구를 갖추더라도 가공대상물이 경도가 센 재질이면 통상의 공구로는 일련번호를 새기기가 어렵다.

(7) 마지막으로, 기존의 슈퍼 드릴 방전가공기는 홀이나 구멍 전용이므로 가공대상물의 표면에 모양을 새길 수 없다.

한국등록특허 제1051042호 (등록일 : 2011.07.15) 한국등록특허 제1555312호 (등록일 : 2015.09.17) 한국공개특허 제10-2016-0002023호 (공개일 : 2016.01.07)

본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 전극봉이 XYZ축의 3축으로 움직이게 제어하는 헤드를 통해, 이 전극봉이 Z축을 따라 미리 정한 깊이만큼만 가공이 이루어지게 하면서 XY축 방향으로 움직일 수 있게 제어하므로, 일련번호와 같은 글자나 문자, 숫자와 모양 등을 방전가공할 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 전극봉으로 이러한 모양의 외곽선을 따라서 전체 형상을 형성하고, 외곽선 내부를 부각할 수 있게 구성하므로, 간단한 숫자나 문자뿐만 아니라 복잡한 모양도 부각할 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법은, 베이스(B) 위의 평면을 XY축으로 움직이고, 이 베이스(B) 위에 올려놓은 가공대상물(W)에 대해 Z축 방향으로 깊이 가공할 수 있게 3축으로 이송하여 가공하는 전극봉(11)을 제어하는 헤드(10)를 포함한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법에서, 상기 헤드(10)는 전극봉(11)이, XY축을 제어하여 미리 정한 모양(S)의 외곽선을 따라서 움직이게 제어하고, Z축을 제어하여 헤드(10)가 모양(S)을 따라 움직이는 동안 가공대상물(W)의 표면에서 미리 정한 깊이(H)를 유지하게 제어하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 헤드(10)는, Z축 방향에 대하여 0.1~10㎜ 깊이(H)로 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모양(S)은, 한글, 영문 대소문자, 숫자, 컴퓨터에서 사용하는 특수문자, 다각형, 개곡선 및 폐곡선 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 헤드(10)는, 테두리를 깎아낸 모양(S)의 내부 평면을 전극봉(11)의 지름(D)과 같은 폭의 띠 형태로 나눠서 각 띠 부분을 부각하게 하거나, 테두리를 깎아낸 모양(S)의 내부 평면을 다시 그 외곽 형상을 따라서 부각하는 것을 반복하게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 방전가공할 가공대상물에 형성하는 모양이나 일련번호 등을 부각(腐刻)하는 데 별도의 공구나 과정을 거치지 않고 슈퍼 드릴 방전가공기로 바로 부각 공정을 수행하므로 작업공정을 줄일 수 있다.

(2) 즉, 이처럼 가공대상물에 부각하려면 부각할 수 있는 공장으로 가공대상물을 운반하여 부각한 다음 다시 방전가공을 위해 운반해 와야 하므로 운반과 가공 그리고 다시 운반해야 하는 과정을 반복해야 하므로 작업 공정이 많아진다. 하지만, 본 발명은 방전가공할 슈퍼 드릴 방전가공기로 부각할 수 있으므로 이러한 추가 공정을 줄일 수 있다.

(3) 또한, 이처럼 작업 공정이 늘어남에 따라 제조비용도 함께 늘어날 뿐만 아니라 방전가공으로 할 수 없는 부각 공정에 따른 비용도 별도로 지급해야 한다. 하지만, 본 발명은 작업 공정이 줄어들고 부각 작업을 직접 하므로 이에 따른 비용 감소 효과를 기대할 수 있다.

(4) 또한, 방전가공은 가공대상물의 경도가 센 재질로 이루어진 가공대상물에 대해서도 방전가공할 수 있으므로, 부각에 어려운 재질로 이루어진 가공대상물에 대해서도 안정적으로 부각 작업을 수행할 수 있다.

(5) 한편, 본 발명은 일련번호나 모델명뿐만 아니라 다각형이나 개곡선 또는 폐곡선 형태의 모양도 가공할 수 있으므로 다양한 모양의 상표나 로고와 같은 이미지 등도 부각할 수 있어 품질을 높일 수 있다.

(6) 저가의 전극봉으로 일련번호나 로고 등을 부각할 수 있어 가공비용을 현저하게 줄일 수 있다.

[도 1]은 본 발명에 따른 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법을 설명하기 위한 헤드의 제어 방향을 보여주는 개략도로, (a)는 슈퍼 드릴 방전가공기의 평면 개략도이고, (b)는 슈퍼 드릴 방전가공기의 측면 개략도이다.
[도 2]는 본 발명에 따라 가공할 수 있는 모양의 예를 보여주기 위한 슈퍼 드릴 방전가공기를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
[도 3]은 본 발명에 따라 슈퍼 드릴 방전가공기로 문자를 부각하는 과정을 보여주기 위한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(부각 방법)

본 발명에 따른 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법은, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 가공대상물(W)을 올려놓는 베이스(B) 위의 평면에서 전극봉(11)을 평면 방향인 XY축 방향과 그 깊이 방향인 Z축 방향을 따라 3축으로 움직이게 하면서 방전가공하게 하는 헤드(10)를 포함한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한다.

특히, 본 발명은 전극봉(11)이 Z축 방향으로 미리 정한 깊이(H)로 가공이 이루어지게 하면서 XY축 방향으로 이동하게 헤드(10)를 제어함으로써, 일련번호나 숫자, 그리고 문양과 같은 모양을 가공할 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도면부호 "B"는 슈퍼 드릴 방전가공기에서 가공대상물(W)을 올려놓고 방전가공이 이루어지게 하는 베이스를, "10"은 전극봉(11)을 XYZ의 3축으로 움직이면서 가공대상물(W)에 두께 방향으로 홈이나 홀을 관통 성형할 수 있게 제어하는 데 사용하는 헤드를 나타낸다. 이때, XY축이 이루는 평면은 베이스(B) 면과 나란한 평면을, Z축은 이 XY축에 수직으로 실제 홀이나 홈의 깊이 방향을 나타낸다.

본 발명은 이러한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용하되, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 전극봉(11)을 XYZ의 3축으로 이송 제어하는 헤드(10)를 통해 이루어진다. 이때, 헤드(10)는, 방전가공하려고 하는 모양(S)에 따라 헤드(10)를 [도 1(a)] 및 [도 2]와 같이 XY 평면 위에서 모양(S)의 외곽선을 따라서 움직이고, 동시에 [도 1(b)]와 같이 깊이를 가공하는 Z축이 항상 미리 정한 깊이(H)를 유지하게 제어한다. 이를 두 과정으로 나눠서 설명하면 다음과 같다.

( XY 평면 제어)

우선, 첫 번째 과정은 헤드(10)가 XY 평면 위에서 움직이게 제어하는 과정이다. 이는, 이 헤드(10)에 장착하여 실제 방전가공하는 전극봉(11)이 모양(S)을 따라 방전가공하여 전체적인 형상으로 가공하기 위한 과정이다.

여기서, 모양(S)은, [도 2]와 같이, 가공대상물(W)에 일련번호(S1)를 표시하는 데 사용하기 위한 한글, 영문 대소문자, 숫자, 그리고 컴퓨터에서 사용하는 특수문자나, 상표나 로고와 같은 도형을 표시하기 위한 다각형, 개곡선 그리고 폐곡선 등을 예로 들 수 있다. [도 2]에서는 일련번호(S1)의 예와 다각형(S2) 그리고 꽃을 형상화한 로고(S3)를 예로 보여준다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 이처럼 모양(S)을 가공할 때, 방전가공하기 위한 전극봉(11)은 가능한 한 모양(S)의 두께와 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는, 한 번에 모양(S)을 방전가공할 수 있게 하여 작업효율을 높일 수 있게 하기 위함이다. 즉, 예를 들어, 일련번호의 경우 한글이나 영문 대소문자, 숫자 그리고 "-"와 같이 컴퓨터 등에서 사용하는 특수문자를 사용하므로, 이러한 문자나 숫자의 획 두께와 같은 전극봉(11)을 이용함으로써, 한 번에 방전가공하는 모양(S)을 형성할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

하지만, 모양(S)은 이처럼 한 번의 방전가공으로 가공할 수도 있으나, 다각형이나 넓은 일련번호와 같이 전극봉(11)의 지름보다 넓은 폭으로 방전가공해야 할 때도 있다. 이때는, 우선 전극봉(11)으로 모양(S)의 전체 외곽선을 따라서 방전가공하고, 이에 방전가공으로 생긴 내부 공간을, [도 3]과 같이, 다시 전극봉(11)의 지름만큼의 때 형태로 나눠서 방전가공을 반복함에 따라 작업을 마칠 수 있다. 이때, 반복 작업은 모양(S)의 형상이나 복잡한 정도 등에 따라서 이에 알맞게 작업할 순서나 방향 등을 설정할 수 있음을 해당 업계 종사자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

(Z축 깊이 가공)

두 번째 작업은, [도 1(b)]와 같이, 전극봉(11)이 방전가공물(W)에 대하여 Z축 방향으로 이루어지는 깊이(H)가 미리 정한 깊이로 가공하게 하는 것이다. 이는, 일련번호의 경우 통상 식별이 목적이므로 가공대상물(W)을 완성한 뒤에 사용할 때 작업자가 일련번호를 통해 가공대상물(W)이 어디에 사용할 것인지 어디로 이송해야 할 것인지를 식별할 수 있을 정도의 깊이(H)로 가공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 깊이(H)는 0.1~10㎜ 깊이(H)로 가공하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 0.1~1㎜로 가공하여 전극봉(11)의 방전가공 깊이를 최소화하여 작업효율을 높이면서도 식별할 수 있을 정도로 부각하는 것이 바람직하다. 물론, 이보다 더 깊게 부각할 수도 있으나 부각 시간이 오래 걸려 효율이 떨어질 수 있기 때문이다.

이상과 같이 본 발명은 통상 구멍이나 홀을 가공하는 슈퍼 드릴 방전가공기로 일련번호나 로고와 같은 모양을 가공할 수 있게 구성하므로, 방전가공을 위한 가공대상물에 이처럼 모양을 가공해야 할 때 별도의 과정이나 공구를 이용하지 않고 슈퍼 드릴 방전가공기로 바로 모양을 방전가공할 수 있게 한 것이다.

10 : 헤드
11 : 전극봉

Claims (5)

1. 베이스(B) 위의 평면을 XY축으로 움직이고, 이 베이스(B) 위에 올려놓은 가공대상물(W)에 대해 Z축 방향으로 깊이 가공할 수 있게 3축으로 이송하여 가공하는 전극봉(11)을 제어하는 헤드(10)를 포함한 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법에서,
   상기 헤드(10)는 전극봉(11)이,
   XY축을 제어하여 미리 정한 모양(S)의 외곽선을 따라서 움직이게 제어하고,
   Z축을 제어하여 헤드(10)가 모양(S)을 따라 움직이는 동안 가공대상물(W)의 표면에서 미리 정한 깊이(H)를 유지하게 제어하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 헤드(10)는,
   Z축 방향에 대하여 0.1~10㎜ 깊이(H)로 가공하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 모양(S)은,
   한글, 영문 대소문자, 숫자, 컴퓨터에서 사용하는 특수문자, 다각형, 개곡선 및 폐곡선 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법.
   
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 헤드(10)는,
   모양(S)의 폭이 전극봉(11)의 폭보다 넓을 때, 모양(S)의 외곽선 내부를 모두 깎아내게 한 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법.
   
5. 제4 항에 있어서,
   상기 헤드(10)는,
   테두리를 깎아낸 모양(S)의 내부 평면을 전극봉(11)의 지름(D)과 같은 폭의 띠 형태로 나눠서 각 띠 부분을 부각하게 하거나,
   테두리를 깎아낸 모양(S)의 내부 평면을 다시 그 외곽 형상을 따라서 부각하는 것을 반복하게 한 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전가공기를 이용한 부각 방법.

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