KR20200086816A - Manufacturing method of metalworking tool made of poly crystal diamond using by electrical discharge grinding - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a processing tool made of a PCD material using discharge grinding. According to the present invention, the method for manufacturing a processing tool made of a PCD material using discharge grinding comprises the steps of: preparing a discharge grinding processing device; preparing a sealed processing electrode (20); mounting a coupling end (25) on an end of a discharge spindle (5); fixing a side of a workpiece (P) to a work spindle (9); spraying discharge oil; and processing an end of the workpiece (P). According to the present invention, a high-quality processing tool can be easily manufactured.

Description

방전연삭을 이용한 PCD 재료로 이루어지는 가공용 공구의 제작방법{Manufacturing method of metalworking tool made of poly crystal diamond using by electrical discharge grinding}{Manufacturing method of metalworking tool made of poly crystal diamond using by electrical discharge grinding}

본 발명은 가공용 공구의 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 높은 경도를 가지는 PCD 재료로 이루어지는 공구용 공작물에 대하여 방전연삭 방법으로서 면 단위 가공을 수행함으로써, 종래에 비해 고품질을 가지면서도 높은 생산성을 담보할 수 있는 PCD 재료로 이루어지는 가공용 공구의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a tool for processing, and more specifically, by performing surface unit processing as a discharge grinding method on a tool work piece made of a PCD material having a high hardness, it has high quality and high productivity compared to the prior art. It relates to a method of manufacturing a tool for processing made of a PCD material that can be secured.

PCD(Poly Crystal Diamond)는 다이아몬드에 버금가는 경도를 가지고 있어 가공 공구로 많이 사용되며, 특히 우수한 내마모성 특성을 이용하여 Ti합금이나 알루미늄 등의 비철계 재료에 대한 가공용 공구로 널리 사용되고 있다. 종래 PCD 재료를 이용하여 가공용 공구를 제작하는 경우 주로 다이아몬드 휠을 이용한 기계적 연삭 방식을 사용하고 있다.PCD (Poly Crystal Diamond) is used as a processing tool because it has a hardness comparable to that of diamond, and is widely used as a processing tool for non-ferrous materials such as Ti alloy or aluminum by using excellent wear resistance characteristics. In the case of manufacturing a tool for processing using a conventional PCD material, a mechanical grinding method using a diamond wheel is mainly used.

하지만, 다이아몬드 휠을 이용한 연삭은, 가공 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 다이아몬드 휠의 마모도가 커서 생산성이 저하되는 문제가 있었다. 게다가, 가공물인 PCD 재료에 강한 외력이 지속적으로 작용하며 연삭이 이루어짐에 따라 치핑(chipping)을 유발하여 고품질의 가공면을 가지는 공구를 제작하는 것 자체가 불가능하였다.However, grinding using a diamond wheel has a problem in that productivity is deteriorated as well as a large amount of machining time is required and the wear degree of the diamond wheel is large. In addition, it was impossible to manufacture a tool having a high-quality machining surface by inducing chipping as a strong external force is continuously applied to the PCD material as a workpiece and grinding is performed.

이에 대한 대안으로 제시된 것이 레이저를 이용한 가공인데, 레이저는 그 특성상 점광원으로 PCD 재료에 조사되어 가공이 이루어진다는 점에서 가공면에 레이저 흔적이 잔존하는 현상이 있었다. 또한, 저출력의 레이저를 사용하게 되면 가공 시간이 길어지는 단점이 있기 때문에 대부분 고출력 레이저를 사용하게 되는데, 이럴 경우 가공면 자체의 열손상이 심하여 가공면의 표면 상태가 거칠어지는 현상이 발생하는 등 많은 문제를 안고 있다.The proposed alternative is processing using a laser. Due to the nature of the laser, a laser trace remains on the processing surface in that it is irradiated to a PCD material as a point light source. In addition, the use of a low-power laser has the disadvantage of prolonging the processing time, so most of the high-power laser is used. In this case, the surface of the processing surface is rough due to severe thermal damage of the processing surface itself. Have a problem.

대한민국 등록특허 제1088701호Republic of Korea Registered Patent No. 1088701

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 PCD 재료로 이루어지는 고품질의 가공용 공구를 보다 용이하게 제작할 수 있는 방법을 제안함에 있다.The present invention has been proposed to improve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to propose a method capable of more easily manufacturing a high-quality processing tool made of PCD material.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 작업베드(1), 작업베드(1) 상부로 일정 거리 떨어져 설치되는 지지대(2), 지지대(2)에 대하여 X축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1가공대(3), 방전스핀들(5)이 구비되며 제1가공대(3)에 대하여 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2가공대(4), Y축 방향으로 이동 가능하게 작업베드(1) 상부에 설치되는 가동판(6), 가동판(6)에 수직하게 결합되는 고정판(7), 고정판(7)에 관통 결합되는 회전판(8), 회전판(8)에 직교한 상태로 설치되는 워크스핀들(9)을 포함하는 방전연삭 가공장치를 준비하는 단계; 일측 부위는 개구된 중공 구조로 이루어지고 타측 부위는 밀폐된 가공전극(20)을 준비하는 단계; 가공전극(20)의 타단 부위에 마련되는 결합단(25)을 방전스핀들(5)의 단부에 장착하는 단계; 봉 형상의 PCD 재료로 이루어지는 공작물(P)의 타측 부위를 워크스핀들(9)에 고정하는 단계; 가공전극(20)의 개구부(21)를 공작물(P)의 일측 부위 단부에 대하여 일정 간격 이격시켜 위치시키는 단계; 가공전극(20)의 개구부(21) 및 공작물(P)의 일측 부위 단부에 방전유를 분사하는 단계; -, + 전원이 각기 인가된 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에, 가공전극(20)의 일측 부위 단부를 절입하면서 워크스핀들(9)에 장착된 공작물(P)의 일단 부위를 가공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.In order to achieve this object, the present invention, the work bed (1), the support bed (2) is installed at a certain distance to the upper portion of the work bed (1), the support 2 is installed to be movable in the X-axis direction with respect to the first The working table 3 and the discharge spindle 5 are provided, and the second working table 4 is installed to be movable in the Z-axis direction with respect to the first working table 3, and the working bed is movable in the Y-axis direction ( 1) Installed in a state orthogonal to the movable plate 6 installed on the upper part, the fixed plate 7 vertically coupled to the movable plate 6, the rotating plate 8 through-coupled to the fixed plate 7, and the rotating plate 8 Preparing a discharge grinding processing apparatus including a work spindle 9; One side portion is made of an open hollow structure and the other portion is preparing a closed processing electrode 20; Mounting the coupling end 25 provided on the other end portion of the processing electrode 20 to the end of the discharge spindle 5; Fixing the other part of the workpiece (P) made of rod-shaped PCD material to the work spindle (9); Positioning the opening 21 of the processing electrode 20 at a predetermined interval with respect to an end portion of one portion of the workpiece P; Discharging a discharge oil to an opening 21 of the processing electrode 20 and an end portion of one portion of the workpiece P; -, + While rotating each of the discharge spindle 5 and the work spindle 9 to which power is applied, at a constant speed, while cutting the end portion of one side of the processing electrode 20, the workpiece mounted on the work spindle 9 (P) the one end of the processing step; including the technical features that are made to include.

상기 공작물(P)의 일단 부위에 대한 가공은, 상기 가공전극(20)의 개구부(21) 단부 부위를 공작물(P)의 일측 부위 단부의 수직 상방으로 일정 간격 이격시켜 위치시킨 다음 -, + 전원이 각기 인가된 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에 가공전극(20)을 공작물(P)의 일측 부위에 대하여 - Z축 방향으로 절입하거나, 또는 상기 가공전극(20)의 개구부(21) 외면을 공작물(P)의 일측 부위 단부 외면과 일정 간격 이격시켜 위치시킨 다음 -, + 전원이 각기 인가된 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에 가공전극(20)을 공작물(P)의 일측 부위에서 - X축 방향으로 절입하면서, 상기 공작물(P)의 일측 부위를 실린더 형상으로 가공할 수 있다.For the processing of one end portion of the workpiece P, the end portion of the opening 21 of the processing electrode 20 is positioned at regular intervals vertically above the end of one side portion of the workpiece P, and then -, + power Each of the discharge spindles 5 and work spindles 9 respectively applied is rotated at a constant speed, and at the same time, the machining electrode 20 is inserted into the Z-axis direction with respect to one part of the workpiece P, or the machining is performed. The outer surface of the opening 21 of the electrode 20 is positioned at a predetermined distance from the outer surface of one end portion of the work piece P, and then the discharge spindles 5 and the work spindles 9 to which the power is applied are fixed. At the same time as rotating at a speed, while cutting the machining electrode 20 from one side of the workpiece P in the X-axis direction, one side of the workpiece P can be processed into a cylinder shape.

또한, 상기 공작물(P)의 타측 부위가 워크스핀들(9)에 고정되는 단계 이후에는, 회전판(8)을 일방향 또는 타방향으로 일정 각도 회전시켜 워크스핀들(9)에 고정된 공작물(P)을 일정 각도 θ만큼 경사지게 위치시키는 단계, 상기 가공전극(20)의 개구부(21) 중심축이 공작물(P)의 일측 부위 단부의 중심축에 대하여 시계방향으로 일정 각도 θ만큼 경사진 상태로 일정 간격 이격시켜 위치시키는 단계, 상기 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에 상기 가공전극(20)의 중심축이 공작물(P)의 일측 부위 단부의 중심축에 대하여 시계방향으로 일정 각도 θ만큼 경사진 상태로 절입하면서 워크스핀들(9)에 장착된 공작물(P)의 일단 부위를 반구 형상으로 가공할 수 있다.In addition, after the step in which the other part of the workpiece P is fixed to the work spindle 9, the workpiece P fixed to the work spindle 9 is rotated by rotating the rotating plate 8 at an angle in one direction or the other direction. Positioning inclined by a certain angle θ, the central axis of the opening 21 of the processing electrode 20 is spaced apart at a predetermined interval in a state inclined by a certain angle θ clockwise with respect to the central axis of one end portion of the workpiece P And rotating the discharge spindle 5 and the work spindle 9 at a constant speed, and at the same time, the central axis of the processing electrode 20 is clockwise with respect to the central axis of one end portion of the workpiece P. While cutting in an inclined state by a certain angle θ in the direction, one end of the workpiece P mounted on the work spindle 9 can be processed into a hemispherical shape.

이때, 상기 공작물(P)의 일단 부위에 가공되는 반구의 반경 R은 공작물(P)과 일정 간격 이격되어 위치하는 상기 가공전극(21)의 개구부(21) 경사각도 θ에 따라 결정될 수 있다.At this time, the radius R of the hemisphere processed at one end of the workpiece P may be determined according to the inclination angle θ of the opening 21 of the processing electrode 21 positioned at a predetermined distance from the workpiece P.

본 발명은 높은 경도를 가지는 PCD 재료를 종래 레이저 가공과 달리 외력을 가하지 않으면서 가공할 수 있다는 점에서 높은 품질을 가지는 공구를 제작할 수 있음은 물론, 면 단위로 가공이 가능하다는 점에서 종래에 비해 높은 생산성을 가질 수 있다. In the present invention, a PCD material having a high hardness can be manufactured without applying an external force unlike conventional laser processing, and therefore, a tool having high quality can be produced, as well as a surface unit processing. It can have high productivity.

또한, 본 발명은 가공장치에 있어 방전에너지를 조정하게 되면 가공 작업 자체를 황삭과 정삭으로 나누어 적용할 수 있다는 점에서 보다 높은 생산성을 가지면서도 요구되는 정밀도를 충족시키는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, if the discharge energy is adjusted in the machining apparatus, the machining operation itself can be divided into roughing and finishing, so that it is possible to meet the required precision while having higher productivity.

또한, 본 발명은 공작물 뿐 아니라 가공전극도 함께 회전시키면서 가공을 수행한다는 점에서 방전에 따른 가공전극의 마모도를 현저히 줄일 수 있음은 물론 종래에 비해 다양한 형상의 가공용 공구를 제작하는 것이 가능하다.In addition, the present invention can significantly reduce the abrasion of the machining electrode due to electric discharge in that machining is performed while rotating not only the workpiece but also the machining electrode, and it is possible to manufacture a tool for various shapes compared to the prior art.

도 1은 본 발명에 따른 PCD 재료의 가공용 공구를 제작하기 위한 장치의 개략적인 구성도.
도 2a 및 도 2b 각각은 도 1에 개시된 장치를 이용하여 PCD 재료로 이루어지는 실린더 형상의 공구를 제작하는 개략적인 일 구성도.
도 3은 도 1에 개시된 장치를 이용하여 PCD 재료로 이루어지는 반구 형상의 공구를 제작하는 개략적인 다른 구성도.
도 4는 도 3에 있어 공작물의 반구 반경과 가공전극의 경사각도 상호 간의 개략적인 관계도.1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing a tool for processing a PCD material according to the present invention.
2A and 2B are schematic views of construction of a cylinder-shaped tool made of PCD material using the apparatus disclosed in FIG. 1, respectively.
Figure 3 is another schematic configuration diagram of manufacturing a hemispherical tool made of PCD material using the apparatus disclosed in Figure 1;
Figure 4 is a schematic relationship between the hemisphere radius of the workpiece and the inclination angle of the machining electrode in Figure 3;

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. The preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the detailed description of the embodiment of the present invention, there is no direct relevance to the technical features of the present invention, or in the technical field to which the present invention pertains Details that are apparent to those who have knowledge of will be omitted.

본 발명은 방전연삭을 이용한 PCD 재료로 이루어지는 가공용 공구를 제작하는 방법에 관한 것으로, 방전연삭 가공장치 준비단계, 가공전극(20) 준비 및 장착단계, PCD 재료의 공작물(P) 장착단계, 가공전극(20)을 이용한 공작물(P) 가공단계를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 단계를 보다 구체적으로 살펴본다.The present invention relates to a method for manufacturing a processing tool made of a PCD material using electric discharge grinding, an electric discharge grinding device preparation step, a processing electrode 20 preparation and mounting step, a PCD material work piece (P) mounting step, a processing electrode (20) has a feature that comprises a workpiece (P) processing step. Hereinafter, each of these steps will be described in more detail.

먼저, 방전연삭 가공장치를 준비한다. 방전연삭(Electrical Discharge Grinding, EDG)이란 방전가공(Electrical Discharge Machining, EDM)의 한 종류로서, 회전하고 있는 공작물 전극과 성형용 가공전극 부위에 방전유를 분사하며 방전을 유발하고, 전극 상호 간에 상대적인 움직임을 부여하여 공작물의 특정 부위를 가공하는 방식이다.First, an electric discharge grinding machine is prepared. Electric Discharge Grinding (EDG) is a type of electric discharge machining (EDM), which causes discharge by spraying discharge oil on the rotating workpiece electrode and the processing electrode for molding, and causes the discharge to be relative to each other. This is a method of processing a specific part of a work piece by applying motion.

방전연삭 가공장치는 도 1에 개시된 것과 같이, 작업베드(1), 지지대(2), 가공대(3), 가동판(5), 고정판(6), 회전판(7), 워크스핀들(8), 그리고 제어기(11) 및 전원(12), 방전유처리기(15) 및 분사노즐(16)을 포함하여 이루어진다.Discharge grinding processing device, as disclosed in Figure 1, the work bed (1), support (2), processing table (3), movable plate (5), fixed plate (6), rotating plate (7), work spindle (8) And, it comprises a controller 11 and a power supply 12, a discharge oil processor 15 and the injection nozzle (16).

작업베드(1)는 공작물(P)에 대한 방전연삭이 이루어지는 부분으로, 일정 수직 높이를 가지며 상측 부위에는 일정 면적의 판상체가 마련된다. 지지대(2)는 작업베드(1) 상부로 일정 거리 떨어져 설치된다. 지지대(2)의 하측 부위에는 가동판(5)의 이동을 위한 일정 크기의 공간이 마련된다.The work bed 1 is a portion where discharge grinding is performed on the work piece P, and has a predetermined vertical height, and a plate-like body having a certain area is provided at an upper portion. The support 2 is installed at a certain distance above the work bed 1. A space of a predetermined size is provided in the lower portion of the support 2 for the movement of the movable plate 5.

제1가공대(3)는 지지대(2)에 대하여 X축 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 도면부호 31은 제1가동대(3)의 이동을 위해 지지대(2)에 설치되는 X축 이동가이드이다. 제2가동대(4)는 제1가공대(3)에 대하여 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 도면부호 35는 제1가공대(3)에 설치되는 Z축 이동가이드이다. 제1, 2가동대 각각의 후면에는 X축 및 Z축 각각으로의 이동을 위한 구동모터(미도시)가 마련된다.The first processing table 3 is installed to be movable in the X-axis direction with respect to the support 2. Reference numeral 31 is an X-axis movement guide installed on the support 2 for movement of the first movable platform 3. The second movable platform 4 is installed to be movable in the Z-axis direction with respect to the first movable platform 3. Reference numeral 35 is a Z-axis movement guide installed on the first processing stage 3. A driving motor (not shown) is provided at the rear of each of the first and second movable platforms for movement in the X and Z axes, respectively.

방전스핀들(5)은 제2가공대(3)의 하측 부위에 구비된다. 본 발명에 따른 방전스핀들은 도면과 같이 복수 개로 이루어질 수 있으며, 이럴 경우 각 방전스핀들에는 서로 다른 크기의 가공전극(20)이 장착될 수 있다. 도면부호 23은 각 방전스핀들의 구동모터이다. The discharge spindle 5 is provided on the lower portion of the second processing table 3. Discharge spindles according to the present invention may be made of a plurality as shown in the figure, in this case, each discharge spindle may be equipped with a different size of the processing electrode 20. Reference numeral 23 is a driving motor for each discharge spindle.

미설명 도면부호 33은 제2가공대(3) 하측 부위에 설치되는 탐지부로서, 가공전극에 의해 가공물에 대한 가공이 완료되면 가공 정도를 확인하는 수단이다. 탐지부(33)는 터치프로브로 이루어질 수 있다.Unexplained, reference numeral 33 is a detection unit installed at a lower portion of the second processing table 3, and is a means for confirming a processing degree when processing of a workpiece is completed by a processing electrode. The detection unit 33 may be made of a touch probe.

가동판(6)은 Y축 방향으로 이동 가능하게 작업베드(1) 상부에 설치된다. 가동판(6)은 판상 구조로 이루어질 수 있으며, 도면부호 51은 Y축 이동가이드이다. 가동판(6)의 하면 일측에는 가동판(6)의 Y축 이동을 위한 구동모터(미도시)가 마련된다.The movable plate 6 is installed on the work bed 1 to be movable in the Y-axis direction. The movable plate 6 may have a plate-like structure, and reference numeral 51 is a Y-axis movement guide. A driving motor (not shown) for moving the Y axis of the movable plate 6 is provided on one side of the lower surface of the movable plate 6.

고정판(7)은 가동판(6)에 수직하게 결합된다. 회전판(8)은 도면과 같이 고정판(7)에 관통 결합된다. 회전판(8)의 후면 부위에는 회전판(8)의 회전을 위한 구동모터(미도시)가 마련된다. 워크스핀들(9)은 회전판(8)에 직교한 상태로 설치된다. 도면부호 81은 워크스핀들(9)의 구동모터이다.The fixing plate 7 is vertically coupled to the movable plate 6. The rotating plate 8 is coupled through the fixed plate 7 as shown in the drawing. A driving motor (not shown) for rotation of the rotating plate 8 is provided at a rear portion of the rotating plate 8. The work spindle 9 is installed in an orthogonal state to the rotating plate 8. Reference numeral 81 is a drive motor for the work spindle 9.

제어기(11)는 방전연삭 가공장치의 작동을 제어하는 수단이며, 전원(12)에는 펄스 발생 수단이 마련된다. 방전유처리기(15)는 분사노즐(16)을 통해 방전유를 분사하고, 회수되는 방전유를 필터링하여 분사노즐로 펌핑하는 수단이다. 방전유처리기에는 별도의 냉각수단이 마련된다. The controller 11 is a means for controlling the operation of the electric discharge grinding machine, and the power source 12 is provided with a pulse generating means. The discharge oil processor 15 is a means for spraying discharge oil through the injection nozzle 16 and filtering the recovered discharge oil to pump it into the injection nozzle. The discharge oil processor is provided with a separate cooling means.

방전연삭 가공장치가 세팅되면, 가공전극(20)을 준비한다. 본 발명에 따른 가공전극(20)은 도 2a에 개시된 것과 같이, 그 일측 부위는 개구된 중공 구조로 이루어지고, 그 타측 부위는 밀폐되는 구조로 이루어지는 특징이 있다. When the electric discharge grinding processing device is set, the processing electrode 20 is prepared. The processing electrode 20 according to the present invention is characterized in that one side portion is made of an open hollow structure, and the other side portion is made of a closed structure, as disclosed in FIG. 2A.

이때, 가공전극(20)의 개구부(21) 단부는 도면과 같이 내측으로 테이퍼진 가공단(22)이 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명이 이러한 구성의 가공면을 제안하는 이유는 공작물의 단부 부위를 반구 형상으로 가공하는 것이 용이하기 때문이다. 가공전극은 동, 텅스텐, 흑연 등의 재료로 이루어질 수 있다.At this time, it is preferable that the end of the opening 21 of the processing electrode 20 is formed with a processing end 22 tapered inward as illustrated. The reason the present invention proposes a machining surface having such a configuration is that it is easy to machine the end portion of the work piece into a hemispherical shape. The processing electrode may be made of a material such as copper, tungsten, or graphite.

다음으로, 가공전극(20)이 준비되면, 도 2a와 같이 가공전극(20)의 타단 부위에 마련되는 결합단(25)을 방전스핀들(5)의 단부에 장착하고, 워크스핀들(9)에는 공작물(P)을 장착한다. 공작물(P)은 PCD 재료의 봉 형상으로 이루어지며, 그 타측 부위가 워크스핀들(9)에 장착된다.Next, when the processing electrode 20 is prepared, the coupling end 25 provided at the other end portion of the processing electrode 20 is mounted to the end of the discharge spindle 5 as shown in FIG. 2A, and the work spindle 9 Mount the workpiece (P). The work piece P is made of a rod shape of PCD material, and the other side thereof is mounted on the work spindle 9.

본 발명에 따른 가공전극(20)을 이용하여 봉 형상의 공작물(P) 일측 부위를 가공하는 것은 아래와 같은 3가지 방식으로 이루어질 수 있다. 이들 각각을 순차적으로 살펴본다.Using the processing electrode 20 according to the present invention, processing of a portion of a rod-shaped workpiece P may be performed in the following three ways. Each of these is examined sequentially.

먼저, 공작물(P)의 일측 부위를 실린더 형상으로 가공하는 방식은, 도 2a와 같이, 가공전극(20)의 개구부(21) 단부 부위를 공작물(P)의 일측 부위 단부의 수직 상방으로 일정 간격 이격시켜 위치시킨 다음, 가공전극(20)의 개구부(21) 및 공작물(P)의 일측 부위 단부에 방전유를 분사하고, 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에 가공전극(20)을 공작물(P)의 일측 부위에 대하여 직하방으로 절입하는 것이다.First, in a method of processing one part of the work piece P in a cylinder shape, as shown in FIG. 2A, the end part of the opening 21 of the processing electrode 20 is vertically spaced vertically above the end part of one part of the work piece P After being spaced apart, the discharge oil is sprayed to the opening 21 of the processing electrode 20 and one end portion of the workpiece P, and the discharge spindle 5 and the work spindle 9 are rotated at a constant speed. At the same time, the machining electrode 20 is directly cut into the part of the workpiece P.

즉, 분사노즐(16)을 통해 방전유가 분사되고, 제어기(11)의 작동에 따라 전원(12)으로부터 -, + 전원이 인가된 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각이 일정 속도로 회전하면서, 방전스핀들(5)이 직하방인 - Z축 방향으로 절입되면, 공작물(P)의 일측 부위는 점선과 같이 실린더 형상으로 서서히 가공되는 것이다.That is, the discharge oil is injected through the injection nozzle 16, and according to the operation of the controller 11, each of the discharge spindle 5 and the work spindle 9 to which -, + power is applied from the power supply 12 at a constant speed While rotating, when the discharge spindle 5 is directly inclined-in the Z-axis direction, one part of the workpiece P is gradually processed into a cylinder shape like a dotted line.

이때, 가공전극(20)의 가공단(22)은 일정 각도 테이퍼져 있고 공작물(P)의 일측 부위는 가공단(22)의 원주면을 따라 면 대 면(面 對 面)방전을 통해 가공이 이루어진다는 점에서, 종래 선 대 선(線 對 線) 방전을 통한 가공 방식에 비해 매우 높은 작업성을 보장해주므로 황삭 작업에 적합하다.At this time, the processing end 22 of the processing electrode 20 is tapered at a certain angle, and one side of the workpiece P is processed through face-to-face discharge along the circumferential surface of the processing end 22. In view of the fact that it is made, it is suitable for roughing operations because it guarantees a very high workability compared to the conventional machining method through line-to-line discharge.

공작물(P)의 일측 부위를 실린더 형상으로 가공하는 다른 방식은 도 2b와 같이 이루어질 수 있다. 이 방식은, 가공전극(20)의 개구부(21) 외면 부위를 공작물(P)의 일측 부위 외면과 일정 간격 이격시킨 상태에서 가공전극(20)을 공작물(P)의 일측 부위에서 중심 방향인 - X축 방향으로 절입한다.Another method of processing a part of the workpiece P in a cylinder shape may be made as shown in FIG. 2B. In this method, the processing electrode 20 is centered at one side of the workpiece P in a state in which the outer surface of the opening 21 of the processing electrode 20 is spaced apart from the outer surface of one side of the workpiece P by a predetermined distance − Infeed in the X-axis direction.

이에 따라, 가공전극(20)과 공작물(P)은 라인 단위의 가공이 이루어져 최종적으로 공작물(P)의 일측 부위는 점선과 같이 실린더 형상으로 가공된다. 이 방식은 전술한 방식에 비해 정밀한 실린더 형상의 공구를 가공하는 것이 가능하므로 정삭 작업에 적합하다. Accordingly, the processing electrode 20 and the work piece P are processed in line units, and finally, one part of the work piece P is processed into a cylinder shape like a dotted line. This method is suitable for finishing operations since it is possible to machine a tool having a cylindrical shape more precisely than the above-described method.

공작물(P)의 일측 부위를 반구 형상으로 가공하는 것은 도 3과 같은 구성으로 수행될 수 있다. 공작물(P)의 타측 부위가 워크스핀들(9)에 고정되면, 회전판(8)을 일방향 또는 타방향으로 일정 각도 회전시켜 워크스핀들(9)에 고정된 공작물(P)을 일정 각도 θ만큼 경사지게 위치시킨다. Machining one side of the work piece P in a hemispherical shape may be performed with the configuration shown in FIG. 3. When the other part of the workpiece P is fixed to the work spindle 9, the rotating plate 8 is rotated at a certain angle in one direction or the other to incline the workpiece P fixed to the work spindle 9 by a certain angle θ. Order.

공작물(P)이 일정 각도 θ만큼 경사진 상태로 위치하면, 가공전극(20)의 개구부(21) 중심축이 도면과 같이 공작물(P)의 일측 부위 단부에 중심축 대하여 시계방향으로 일정 각도 θ만큼 경사진 상태로 일정 간격 이격시켜 위치시킨다. 이에 따라, 가공전극(20)의 가공단(22)은 공자물(P)의 일측 부위 상면 및 측면 부위와 일정 간격 이격되어 위치한다.When the work piece P is positioned in an inclined state by a certain angle θ, the central axis of the opening 21 of the processing electrode 20 is at a certain angle θ in the clockwise direction with respect to the central axis at one end portion of the work piece P as shown in the figure. Position them at intervals of a certain degree in an inclined state. Accordingly, the processing end 22 of the processing electrode 20 is positioned to be spaced apart from the upper surface and the side surface of one side of the part P by a predetermined distance.

이 상태에서, 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에, 가공전극(20)의 개구부(21)를 일정 각도 θ만큼 경사진 상태를 유지하며 도면의 화살표 방향으로 절입한다. 가공전극의 절입은 방전연삭 가공장치에 있어 제1, 2가동대 각각을 X축 및 Z축에 대해 보간 구동시켜 공작물 중심라인으로 따라 이루어질 수 있다. In this state, the discharge spindle 5 and the work spindle 9 are rotated at a constant speed, and at the same time, the opening 21 of the processing electrode 20 is inclined by a certain angle θ and the direction of the arrow in the drawing Infeed with. The cutting electrode can be cut along the center line of the workpiece by interpolating and driving each of the first and second movable bands with respect to the X axis and the Z axis in the electric discharge grinding device.

가공전극(20)의 개구부(21)가 도면의 화살표 방향으로 절입되어 공작물(P)의 일측 부위에 대한 가공이 이루어지면, 워크스핀들(9)에 장착된 공작물(P)의 일단 부위는 점선과 같이 반구 형상으로 서서히 성형된다. 공작물(P)의 일측 부위에 대한 가공은 공작물(P)과 가공전극(20) 각각의 원주 라인 방전을 통해 수행되는 특징이 있다.When the opening 21 of the processing electrode 20 is cut in the direction of the arrow in the drawing, processing is performed on one side of the work P, and one end of the work P mounted on the work spindle 9 is dotted and Likewise, it is gradually formed into a hemisphere shape. The processing of one part of the work piece P is characterized in that it is performed through the circumferential line discharge of each of the work piece P and the processing electrode 20.

가공전극(20)을 이용한 반구 형상의 PCD 가공용 공구를 제작하는 경우, 공작물(P)의 일단 부위에 가공되는 반구의 반경 R은, 공작물(P)과 일정 간격 이격되어 위치하는 가공전극(21)의 개구부(21)가 이루는 경사각도 θ 및 가공전극(20)의 크기에 따라 결정될 수 있다.When manufacturing a hemispherical PCD processing tool using the processing electrode 20, the radius R of the hemisphere processed at one end of the work piece P is a processing electrode 21 positioned at a predetermined distance from the work piece P The opening angle of the opening 21 may be determined according to the angle θ and the size of the processing electrode 20.

즉, 도 4에 개시된 것과 같이, 가공전극(20)의 개구부(21)가 이루는 경사각도 θ, 가공전극(21)의 개구부(21) 반경 r, 그리고 공작물(P)의 일단 부위 반구 반경 R 상호 간은 R = r/sinθ 관계식을 이루기 때문이다. 공작물(P)의 반구 반경 R은 개구부(21)의 경사각도 θ가 증가하거나 감소할수록 커지거나 작아지므로 제한된 공구직경에서도 상대적으로 큰 R을 가지는 공구 제작이 가능하다. That is, as disclosed in FIG. 4, the angle of inclination θ formed by the opening 21 of the processing electrode 20, the radius r of the opening 21 of the processing electrode 21, and the radius R of one end of the workpiece P This is because the liver forms the relationship R = r/sinθ. The hemisphere radius R of the workpiece P increases or decreases as the inclination angle θ of the opening 21 increases or decreases, so that a tool having a relatively large R can be manufactured even with a limited tool diameter.

이처럼, 본 발명과 같이 일측 부위가 개구된 중공 구조의 가공전극을 방전연삭 가공장치에 장착하고, 가공전극 및 공작물 각각을 동시에 회전시키며 가공전극을 절입하는 방식으로 면 대 면 또는 원주 라인 가공을 수행하면, 통상적인 연삭이나 레이저로 가공이 힘든 PCD 재료를 고품질의 가공면을 가지는 가공용 공구로 매우 용이하게 제작하는 것이 가능하다.As described above, face-to-face or circumferential line processing is performed in such a manner that a hollow electrode having one side open as shown in the present invention is mounted on an electric discharge machining device, and the machining electrode and the workpiece are rotated at the same time to cut the machining electrode. If performed, it is possible to very easily manufacture a PCD material that is difficult to be processed by conventional grinding or laser, as a processing tool having a high-quality processing surface.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.In the above, the present invention has been described in terms of preferred embodiments, but this is only an example, and the present invention is not limited to this and can be implemented in various ways, and further, based on the disclosed technical idea, separate technical features are provided. It will be apparent that it can be carried out in addition.

1 : 작업베드 2 : 지지대
3, 4 : 제1, 2가동대 5 : 방전스핀들
6 : 가동판 7 : 고정판
8 : 회전판 9 : 워크스핀들
11 : 제어기 12 : 전원
15 : 방전유처리기 16 : 분사노즐
20 : 가공전극 21 : 개구부
22 : 가공단 25 : 결합단1: work bed 2: support
3, 4: 1st, 2nd movable platform 5: Discharge spindle
6: movable plate 7: fixed plate
8: rotating plate 9: work spindle
11: Controller 12: Power
15: discharge oil treatment machine 16: spray nozzle
20: processing electrode 21: opening
22: processing end 25: coupling end

Claims (4)

작업베드(1), 작업베드(1) 상부로 일정 거리 떨어져 설치되는 지지대(2), 지지대(2)에 대하여 X축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1가공대(3), 방전스핀들(5)이 구비되며 제1가공대(3)에 대하여 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2가공대(4), Y축 방향으로 이동 가능하게 작업베드(1) 상부에 설치되는 가동판(6), 가동판(6)에 수직하게 결합되는 고정판(7), 고정판(7)에 관통 결합되는 회전판(8), 회전판(8)에 직교한 상태로 설치되는 워크스핀들(9)을 포함하는 방전연삭 가공장치를 준비하는 단계;
일측 부위는 개구된 중공 구조로 이루어지고 타측 부위는 밀폐된 가공전극(20)을 준비하는 단계;
가공전극(20)의 타단 부위에 마련되는 결합단(25)을 방전스핀들(5)의 단부에 장착하는 단계;
봉 형상의 PCD 재료로 이루어지는 공작물(P)의 타측 부위를 워크스핀들(9)에 고정하는 단계;
가공전극(20)의 개구부(21)를 공작물(P)의 일측 부위 단부에 대하여 일정 간격 이격시켜 위치시키는 단계;
가공전극(20)의 개구부(21) 및 공작물(P)의 일측 부위 단부에 방전유를 분사하는 단계;
-, + 전원이 각기 인가된 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에, 가공전극(20)의 일측 부위 단부를 절입하면서 워크스핀들(9)에 장착된 공작물(P)의 일단 부위를 가공하는 단계;를
포함하는 방전연삭을 이용한 PCD 재료로 이루어지는 가공용 공구의 제작방법.Work bed (1), work bed (1), a support (2) installed at a certain distance to the upper part, a first processing table (3), a discharge spindle (5) installed to be movable in the X-axis direction with respect to the support (2) ) Is provided and the second processing table (4) is installed to be movable in the Z-axis direction with respect to the first processing table (3), the movable plate (6) is installed on the work bed (1) to be movable in the Y-axis direction ), a discharge including a fixed plate (7) that is vertically coupled to the movable plate (6), a rotating plate (8) coupled to the fixed plate (7), and a work spindle (9) installed perpendicular to the rotating plate (8) Preparing a grinding machine;
One side portion is made of an open hollow structure and the other portion is preparing a closed processing electrode 20;
Mounting the coupling end 25 provided on the other end portion of the processing electrode 20 to the end of the discharge spindle 5;
Fixing the other side of the workpiece (P) made of rod-shaped PCD material to the work spindle (9);
Positioning the opening 21 of the processing electrode 20 at a predetermined interval with respect to an end portion of one portion of the workpiece P;
Discharging a discharge oil to an opening 21 of the processing electrode 20 and an end portion of one side of the workpiece P;
-, + While rotating each of the discharge spindle 5 and the work spindle 9 to which power is applied, at a constant speed, while cutting the end portion of one side of the processing electrode 20, the workpiece mounted on the work spindle 9 (P) the step of processing the site;
Method of manufacturing a tool for processing made of PCD material using an electric discharge grinding. 제1항에 있어서,
상기 공작물(P)의 일단 부위에 대한 가공은, 상기 가공전극(20)의 개구부(21) 단부 부위를 공작물(P)의 일측 부위 단부의 수직 상방으로 일정 간격 이격시켜 위치시킨 다음 -, + 전원이 각기 인가된 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에 가공전극(20)을 공작물(P)의 일측 부위에 대하여 - Z축 방향으로 절입하거나, 또는 상기 가공전극(20)의 개구부(21) 외면을 공작물(P)의 일측 부위 단부 외면과 일정 간격 이격시켜 위치시킨 다음 -, + 전원이 각기 인가된 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에 가공전극(20)을 공작물(P)의 일측 부위에서 - X축 방향으로 절입하면서, 상기 공작물(P)의 일측 부위를 실린더 형상으로 가공하는 것을 특징으로 하는 방전연삭을 이용한 PCD 재료로 이루어지는 가공용 공구의 제작방법.According to claim 1,
For the processing of one end portion of the workpiece P, the end portion of the opening 21 of the processing electrode 20 is positioned at regular intervals vertically above the end of one side portion of the workpiece P, and then -, + power Each of the discharge spindles 5 and work spindles 9 respectively applied is rotated at a constant speed, and at the same time, the machining electrode 20 is inserted into the Z-axis direction with respect to one part of the workpiece P, or the machining is performed. The outer surface of the opening 21 of the electrode 20 is positioned at a predetermined distance from the outer surface of one end portion of the work piece P, and then the discharge spindles 5 and the work spindles 9 to which the power is applied are fixed. While rotating at a speed and simultaneously cutting the machining electrode 20 from one side of the workpiece P in the X-axis direction, while machining one side of the workpiece P in the shape of a cylinder, using electric discharge grinding, Method of manufacturing a tool for processing made of PCD material. 제1항에 있어서,
상기 공작물(P)의 타측 부위가 워크스핀들(9)에 고정되는 단계 이후에는, 회전판(8)을 일방향 또는 타방향으로 일정 각도 회전시켜 워크스핀들(9)에 고정된 공작물(P)을 일정 각도 θ만큼 경사지게 위치시키는 단계, 상기 가공전극(20)의 개구부(21) 중심축이 공작물(P)의 일측 부위 단부의 중심축에 대하여 시계방향으로 일정 각도 θ만큼 경사진 상태로 일정 간격 이격시켜 위치시키는 단계, 상기 방전스핀들(5) 및 워크스핀들(9) 각각을 일정 속도로 회전시킴과 동시에 상기 가공전극(20)의 중심축이 공작물(P)의 일측 부위 단부의 중심축에 대하여 시계방향으로 일정 각도 θ만큼 경사진 상태로 절입하면서 워크스핀들(9)에 장착된 공작물(P)의 일단 부위를 반구 형상으로 가공하는 단계가 이어지는 것을 특징으로 하는 방전연삭을 이용한 PCD 재료로 이루어지는 가공용 공구의 제작방법.According to claim 1,
After the step in which the other part of the workpiece P is fixed to the work spindle 9, the work plate P fixed to the work spindle 9 is rotated at a constant angle by rotating the rotating plate 8 in one direction or the other direction. Positioning inclined by θ, the central axis of the opening 21 of the processing electrode 20 is spaced apart at a predetermined interval in a state inclined by a certain angle θ clockwise with respect to the central axis of one end portion of the workpiece P Step of rotating the discharge spindle 5 and the work spindle 9 at a constant speed, and at the same time, the central axis of the processing electrode 20 is clockwise with respect to the central axis of one end portion of the workpiece P. Production of a processing tool made of a PCD material using electric discharge grinding, characterized in that a step of machining an end portion of a workpiece P mounted on the work spindle 9 in a hemispherical shape while cutting in a state inclined by a certain angle θ is continued. Way. 제3항에 있어서,
상기 공작물(P)의 일단 부위에 가공되는 반구의 반경 R은 공작물(P)과 일정 간격 이격되어 위치하는 상기 가공전극(21)의 개구부(21) 경사각도 θ에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방전연삭을 이용한 PCD 재료로 이루어지는 가공용 공구의 제작방법.According to claim 3,
Discharge, characterized in that the radius R of the hemisphere processed at one end of the workpiece (P) is determined according to the inclination angle θ of the opening (21) of the processing electrode (21) located at a predetermined distance from the workpiece (P) Method of manufacturing a tool for processing made of PCD material using grinding.
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