KR20230125074A - 공작물 가공 영역에서 에너지 조화 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공작물 가공에 관한 것이다. 본 발명에서 공작물 및 공구 재료의 쌍이 선택되고, 공작물 재료는 공구를 사용하여 기계가공된다. 기계가공과 동시에 외부의 대전된 기체 매체를 작업 영역, 공작물 및 공구의 접촉부에 제공하는 단계가 있다. 기체 매체의 형성된 대전 극성은 기계 가공 동안에 작업 영역, 공작물 및 공구에서 발생된 내부 열 에너지 및 전하, 엔탈피 레벨 및 전기화학 반응을 조화시키기 위해 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라진다.
Description
본 발명은 공작물 가공에 관한 것이다. 특히 본 발명은 공작물 가공 영역에서 에너지를 조화(harmonizing)시키는 것에 관한 것이다.
금속 절삭 프로세스의 현대적 목적은 복수의 가공 작업의 생산성을 향상시키는 것이다. 실행가능한 유일한 선택지는 절삭 속도를 증가시켜 생산성을 증가시키는 것이다. 그러나, 절삭 속도를 증가시키면 특히 절삭 온도와 공구 마모가 증가하는 것으로 알려져 있다.
오늘날 금속 절삭에는 a) 고급 특성을 가진 특수 합금의 사용 증가 및 기계가공된 부품에 대한 품질 요건의 대폭적인 강화, b) 글로벌 경쟁의 격화, c) 생태학적 개선을 위한 환경 요건 등 몇 가지 새로운 과제가 있다. 따라서, 글로벌 금속 절삭 산업에서는 새로운 솔루션이 필요하다.
본 발명의 목적은 공작물을 기계가공하는 대안적 방법을 제공하는 것이다. 이 목적은 독립 청구항에 의해 달성된다. 종속 청구항은 본 발명의 다른 실시형태를 예시한다.
공작물 재료를 기계가공하기 위한 본 발명의 방법은 공작물 및 공구 재료의 쌍을 선택하는 단계, 및 공구를 사용하여 공작물 재료를 기계가공하는 단계를 포함한다. 기계가공과 동시에 외부의 대전된 기체 매체를 작업 영역, 공작물 및 공구의 접촉부에 제공하는 단계가 있다. 기체 매체의 형성된 대전 극성은 기계 가공 동안에 작업 영역, 공작물 및 공구에서 발생된 내부 열 에너지 및 전하, 엔탈피 레벨 및 전기화학 반응을 조화시키기 위해 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라진다.
아래에서 동봉된 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 열 에너지 발생원을 예시하고,
도 2는 emf 방법의 원리를 예시하고,
도 3 및 도 4는 모두 영역에 기체 매체가 침투하고 있는 작업 영역의 기본 구성을 예시하고,
도 5의 (a), (b) 및 (c)는 다양한 중화 메커니즘을 예시하고,
도 6은 중화 전류의 일례를 예시하고,
도 7은 이온의 평균 밀도 대 입력 압력의 예를 예시하고,
도 8은 다양한 설정 압력에서의 온도를 예시하고,
도 9는 다양한 절삭 속도로 탄소강으로 구성한 절삭 시험의 시험 결과의 일례를 예시하고,
도 10 내지 도 14는 다양한 절삭 시험 결과를 예시한다.
도 2는 emf 방법의 원리를 예시하고,
도 3 및 도 4는 모두 영역에 기체 매체가 침투하고 있는 작업 영역의 기본 구성을 예시하고,
도 5의 (a), (b) 및 (c)는 다양한 중화 메커니즘을 예시하고,
도 6은 중화 전류의 일례를 예시하고,
도 7은 이온의 평균 밀도 대 입력 압력의 예를 예시하고,
도 8은 다양한 설정 압력에서의 온도를 예시하고,
도 9는 다양한 절삭 속도로 탄소강으로 구성한 절삭 시험의 시험 결과의 일례를 예시하고,
도 10 내지 도 14는 다양한 절삭 시험 결과를 예시한다.
절삭 속도, 발열량 및 공구 수명 사이의 가장 잘 알려진 상관관계는 수십년에 걸쳐 다양한 이론 및 모델이 연구되어 왔다. 발생된 열, 열 에너지 분포는 공작물, 칩 및 공구의 온도장(temperature field)을 생성하는 주요 주제 중 하나이다. 3 개의 열 에너지 발생원이 있다: I. 절삭되는 층이 서서히 칩으로 변화하는 전단 및 변형 영역, II. 칩이 공구 레이크 면(rake face) 상에서 슬라이딩하는 공구-칩 계면, 및 III. 기계가공된 표면이 공구 플랭크 면(flank face)의 작은 영역 상에서 슬라이딩하는 공구-공작물 계면. 이들 발생원은 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.
가장 강한 열 에너지 발생은 전단/변형 영역으로 65-90%를 차지하고, 열 에너지의 10-35%는 공구-칩 및 공구-공작물 계면의 마찰에 의해 발생된다. 다양한 강의 기계가공에서 총 열 에너지의 약 75-90%는 소성 변형에 의해 발생된다. 그러나, 최대 온도는 전형적으로 공구-칩 계면에서 달성되고, 파단 절삭날 전방의 온도는 열 이류(heat advection)에 의해 더 낮아진다.
얻어진 온도(열 에너지, 발열 대 흡열의 균형)는, 예를 들면, 기전력(emf)에 의해 특징을 부여할 수 있다. 이종 금속의 접합에 의해 유발되는 시벡(Seebeck) emf, 회로 내의 전류에 의해 유발되는 펠티에(Peltier) emf, 및 접속된 재료 내의 온도 구배로부터 유발되는 톰슨(Thomson) emf 등 다양한 방법 및 이론이 있다. 시벡 emf는 접합부의 온도에 의존하며, 이것은 가장 일반적인 금속에 의해 형성되는 접합부에서는 알려져 있으므로, 발생된 emf를 주의 깊게 측정하면, 이종 금속의 접합부를 온도 측정에 사용할 수 있다. 표 1은 일반적으로 사용되는 몇몇 재료의 열 emf를 보여준다.
표에는 백금과 연결된 일반적으로 사용되는 몇몇 금속 및 합금에 대한 열 emf가 절대 밀리볼트로 표시되어 있다.
도 2는 emf 방법의 원리를 보여준다. 통상적으로 공구와 공작물 재료는 서로 다르므로 공구-칩 계면 및 공구-공작물 계면에서의 접촉은 공구-공작물 서모커플의 고온 접합부를 형성한다. 이 서모커플의 부품은 출력 신호의 노이즈를 제거하기 위해 기계나 고정구로부터 절연된다. 이 출력 신호가 emf 전압이고, 이것은 증폭된 후에 추가의 분석을 위해 컴퓨터에 접속된 데이터 수집 보드에 전송된다.
기계가공은 많은 기술에 기초한다. 그러나, 항상 재료와 관련된 원자, 분자 및 이온이 관여하고 있으며, 공작물과 공구 사이에는 전기기계적, 마찰전기적, 전기화학적 프로세스가 활발하게 관여하고 있다. 기계가공 프로세스에서, 특히 금속 절삭에서, 공작물은 전형적으로 전자를 잃는다. 원자 레벨에서, 공작물을 절삭하면 전기적 프로세스가 발생하고, 절삭 공구가 전진함에 따라 원자가전자가 공작물 재료의 원자로부터 벗어나서 공작물 내에 대전 영역을 형성하고, 이로 인해 그 강도가 약화되고 결국 절삭 칩으로서 제거된다. 이러한 유형 프로세스는 대부분의 열 에너지가 발생되는 변형 영역에서 실현된다. 원자는 공구 근처에서 전자를 잃고, 양전위(카티온)를 형성하는데, 이는 재료를 대전시키기 위해 필요한 특정 이온화 에너지 준위를 필요로 한다. 이 대전 프로세스는 재료 절삭에서 중요하며, 그 결과 공작물 중의 이온들 사이의 반발력에 의해 공작물 재료로부터 이온의 제거로 이어진다. 다양한 재료는 그것의 특정의 이온화 에너지 준위를 특징으로 한다. 따라서, 변형 영역 중 하나를 이온화 영역이라고 부를 수 있다.
이 이온화 프로세스는 금속 절삭에서 이러한 반복적 대전을 지속하기 위해 매우 중요하다. 필요한 이온화 에너지 준위는 사용되는 재료, 공작물 및 공구의 쌍에 따라 달라지며, 이는 주로 필요한 이온화 에너지, 즉 원자의 전자를 제거하거나 추가하기 위한 힘을 규정한다. 금속 절삭의 경우, 원자는 전형적으로 전자를 잃는다. 전기화학적 프로세스에 따라, 열 에너지가 방출되거나 흡수되는 발열 또는 흡열 프로세스가 일어날 수 있다.
전기화학 반응의 필수 조건은 반응 성분의 원자, 분자 및 이온이 재료 표면과 충돌하는 것이다. 금속을 절삭할 때, 원자, 분자 및 이온은 기체와 같은 상태에 있고, 금속 표면은 탄소성 상(elastoplastic phase)인 경우, 이들 사이에 전기화학으로 활성인 반응이 가능하다. 직접 전기화학 반응과 역 전기화학 반응의 레벨의 차이가 작으면 작을수록 에너지 활성화(이온화 에너지)가 작아지게 된다. 따라서, 필요한 활성화 에너지를 최소화하기 위해 전기화학 반응의 균형(또한 발열 및 흡열의 균형)을 최적화하는 것이 중요하고, 이는 절삭력, 열 분포, 탄성 변형 및 소성 변형에 직접적인 영향을 미친다.
공작물과 공구 사이의 접촉면 상에는 고속으로 변화하는 전위가 나타난다. 따라서, 위에서 언급한 서모커플 현상은 일정한 것 및 가변적인 것의 2 개의 성분으로 분리될 수 있다. 일정한 성분은 열전 장력(thermoelectric tension)에 따라 달라지며, 가변 성분은 마찰이 있는 접촉면으로부터 열전자 프로세스를 특징으로 한다. 열전기 전류는 열전자 전류보다 크고, 이러한 이유로, 통상적으로 절삭 공구날의 평균 온도를 측정할 때 열전기 전류가 사용되고(참조, Seebeck), 열전자 전류는 크게 연구되지 않는다. 몇몇 종래 기술의 해결책은 공구 인서트에 전압 레벨을 공급하고, 절삭 영역에 극성 효과를 유발함으로써 외부 전원을 사용하였다.
이 해결책은 기계가공에 약간의 영향을 준다. 그러나, 이러한 접근법은 산업 기계에 전기 인가하기 위해 많은 불안한 전기적 간섭을 유발한다고 하는 과제로 인해 실제의 산업 기계에 이용하는 것은 적합하지 않다. 금속 절삭에서 이온화된 공기를 사용하는 다른 접근법이 발표되었고, 기본적인 시도가 시행되었다. 그러나, 열전자 전류, 내부 전하의 제어, 중화 및 이온 결합의 핵심적 주제인 극성과 선택된 공작물 및 공구 재료 사이의 중요한 사실은 개시되지 않았다. 따라서, 기계가공에서 전기기계 및 전기화학 관련 반응을 제어 및 최적화하기 위한 확실하고 기능적인 방법을 제공하기 위한 이해가 부족하였다.
상기 기계가공 및 절삭에서 활성화 에너지 및 내부 전하(열전자, 열전기 등)의 설명 및 통상의 금속 가공 유체 등에 의한 기계가공 속도의 향상 등에 기초하여, 본 발명은 새로운 수준의 기계가공 성과를 제공할 수 있다. 이 전기기계적 및 전기화학적 발명은 재료 기계가공, 접촉면 상의 절삭 활성화 에너지 및 내부 전화, 및 재료 표면 상의 마찰전기 에너지를 조화시켜, 절삭 속도의 증가 및 표면 거칠기의 향상에 의해, 발생된 내부 열 에너지, 엔탈피 레벨, 절삭력 및 공구 마모를 최소화하는 방법에 기초한다. 이 조화 방법은 작업 영역, 공작물 및 공구의 접촉부에 대한 발생 및 최적화된 외부의 대전된 기체 매체(플럭스)에 기초하며, 기계 가공 동안에 생성된 내부 열 에너지 및 전하, 엔탈피 레벨 및 전기화학 반응을 조화시키기 위해, 기체 매체의 형성된 대전 극성은 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라진다. 대전된 기체 매체는 이온화된 플럭스의 흐름이고, 애니온(anion) 또는 카티온(cation)을 기반으로 한 이온이 생성되어 작업 영역 재료의 전하 및 전기화학 반응을 동시에 결합 및 조화시킨다. 작업 영역에서 카티온 극성 및 애노드 극성과 엔탈피 레벨을 조화시키기 위해 선택된 재료의 쌍은 최적화된 기체 매체(플럭스)를 가질 필요가 있다. 기체 매체는 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 양극성 또는 음극성 또는 이극성을 가지는 보다 많은 애니온 또는 카티온 또는 조합을 구비한 이온화된 공기 플럭스에 기초할 수 있다. 또한, 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 아르곤, 질소 등의 다른 기체 매체를 사용하여 작업 영역의 조화를 위한 바람직한 이온 전하를 얻을 수 있다. 상기 이온화된 매체를 사용함으로써 필요한 이온화 에너지가 최소화된다.
본 발명은 도전성 재료, 금속 재료, 절연 및 코팅된 비도전성 재료, 비금속 재료에도 적합하고, 여기서는 높은 정전하가 관련되고, 이것은 이온 중화 및/또는 재결합에 의해 조화될 수 있다. 대전된 기체 매체는 공구 홀더, 공구, 인서트 및 기타 기계가공 공구로 구성될 수 있는 공구를 포함하는 모든 작업 영역 및 모든 표면 내로 침투하여 표면 에너지, 전자 및 원자의 반발력, 표면 산화 및 이온 결합 또는 격자 형성 등에 영향을 줄 수 있다.
아래의 도 3 및 도 4는 기체 매체가 전하 교환 및 이온 결합에 의해 기계가공 및 절삭 에너지를 조화시키기 위해 모든 영역 및 표면 내로 침투하는 작업 영역의 기본 구성을 도시하고 있다. 다른 도면은 공구 및 공작물 재료 상의 기본 온도 분포(절삭 영역에서의 에너지 변환에 의한 방출열)를 보여주며, 1차 (i), 2차 (ii) 및 3차 (iii) 하모나이저 영역이 도시되어 있다. 또한, 조화는 재료의 쌍에 따라 공구 및 공작물 표면에 더 많은 영향을 미칠 수 있다. 주요 하모나이저 영역은 공작물 및 공구 계면에 있으며; 따라서 1차 하모나이저 영역은 탄성-소성 변형 및 그 필요한 열 발생(참조: 소성 변형)의 관점에서 내부 전단 및 변형 영역에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 또한, 소성 변형, 질감 변화, 산화, 특징적인 이온 중화, 재결합 또는 결합에 의한 전기화학 반응과 같은 공구 마모의 상호작용에 긍정적인 영향을 미치며, 이는 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라진다. 절삭 영역에서 공작물과 공구를 둘러싸고 있는 대전된 기체 매체는 금속 중의 전자를 재분배하여 매체의 전하가 항상 금속 표면을 향해 끌어당겨지고 고체 표면과 매체 사이에서 상호작용이 일어나도록 한다. 에버네슨트 파에 의한 표준 인력 상호작용에 외에도 체렌코프 파(Cerenkov waves)에 의한 척력 상호장용도 있다. 이 기본적 전기동력학은 전하 분포를 취급할 때는 항상 고려할 필요가 있다.
이온화된 원자가 고체 표면 상으로 투사될 때, 여기된 고체-원자 시스템이 형성된다. 이온-중화 프로세스는 여기된 고체-원자 시스템이 그 자체를 탈여기하는 프로세스이다.
금속 표면은 페르미 준위(εF, 금속 중의 전자의 전기화학적 포텐셜) 및 진공 준위(εvac, 진공 중에서 정지된 전자의 에너지, φ = 일 함수)에 의해 표시된다.
다양한 중화(탈여기) 메커니즘이 일어날 수 있다:
I) 공명 중화: 금속 밴드 내의 전자가 이온의 표면 상태로부터 에너지적으로 퇴보한 이온의 여기 상태로 터널링된다(도 5의 (a)).
II) 오제(Auger) 중화: 금속 밴드 내의 1 개의 전자가 이온의 표면 상태로부터 더 단단히 결합된 이온의 상태로 터널링된다. 에너지는 제 2(오제) 전자(도 5의 (b)) 또는 광자(도 5의 (c))의 방출에 의해 보존된다.
오제 전자는 금속 표면에 있고, 에너지 밸런스가 양(positive)인 경우에 진공 준위를 초과하는 준위로 여기될 수 있다.
이들 프로세스 2차 전자 방출 현상, 가스 방전 현상 및 표면 이온화 메커니즘에서 중요한 역할을 담당한다. 위에서 언급한 프로세스에 관여하는 전자 전이는 입사 입자의 운동 에너지에는 거의 무관하지만 여기의 포텐셜 에너지의 지배를 받는다.
절삭 영역에서의 전류와 절삭날 마모 사이의 관계에 대한 실험적 개발을 통해, 공작물이 애노드(양극)이고 절삭 공구가 캐소드(음극)인 경우, 절삭 "전류"가 높을수록 마모의 강도에 더 많은 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 전류의 방향은 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라진다. 하나의 사례에서, 외부 전류를 특정의 전압 레벨로 공구에 직접 인가했는데, 잘못된 극성으로 인해 통상의 절삭 설정보다 공구 마모가 증가하였다. 따라서, 올바른 극성으로 대전된 기체 매체를 최적화하기 위해 선택된 재료와 극성을 이해하는 것이 매우 중요하다.
전기장 내에서 이온의 운동은 전류를 구성하며, 그 밀도는 공기 중의 이온의 개수와 이온이 전기장 소스로부터 멀어지거나 그것을 향해 가까워지는 속도에 따라 달라진다. 전류 밀도와 전기장의 관계는 공기의 전도율로서 알려져 있다. 이 전도율은 극성에 따라 변화할 수 있다. 물체가 대전되어 있는 경우, 그 주위에 전기장이 형성된다. 전기장의 강도는 지점마다 다르지만 항상 전하에 비례한다. 물체가 두 가지 극성의 공기 이온으로 둘러싸여 있는 경우, 전하의 반대 극성의 이온에 의해 전달되는 전류가 물체를 향해 흐른다. 이 중화 전류는 물체 상의 전하 및 주위 공기의 관련 전도율의 둘 모두에 비례한다. 이 중화 전류는 기본적인 텅스텐 카바이드 공구(인서트)로 강철 공작물을 절삭할 때 매우 감도가 높은 키슬리(Keithley) 측정 유닛을 사용하여 측정되었다. 도 6에서 측정된 평균 전류 레벨은 0.75 mA이고, 공명 범위는 이온화된 기체 매체에서 0.1 mA - 1.6 mA이다. 샘플링 기록 시간은 65 초이다. 이온화된 기체 매체의 파라미터 및 극성은 위에서 설명한 emf 시험 셋업을 사용함으로써 측정 및 최적화될 수 있다.
이온화된 기체 매체의 주요 파라미터는 이온화된 플럭스의 극성, 온도, 압력, 이온의 평균 밀도 대 입력 압력이다. 도 7 및 도 8에서는 온도 대 압력 및 이온 밀도 대 압력에 대한 몇몇 기본값이 제시되어 있다. 절삭 영역에 어떤 영향을 주기 위해서는 고밀도의 이온이 필요하다. 매체 온도는 이것이 절삭 영역의 전류 레벨을 지원하기 때문에 양 또는 음, 전형적으로는 저온일 수 있다.
전하 qas에 의한 주위 공기 중의 전기장은 중화 전류(I-)를 일으키고, 이것 또한 전체 전하의 감쇄 또는 중화 속도이다;
여기서;
그리고, 시간 상수 τ+는;
주어진 이온 환경에 대하여, 식들은 전하의 기하학적 위치 및 유전적 위치의 함수로서 음전하의 공기 이온에 의한 중화 속도를 부여한다. 유사한 대칭식이 양전하의 중화에 적용될 수 있다.
본 발명은 복수의 기계가공 방법 및 재료에 대해 시험되었다. 시험 결과를 검증하기 위한 전형적인 방법이 사용되었다. 기본적인 방법에는 플랭크 및 레이크 마모와 같은 기계적, 화학적, 시각적인 공구 마모 분석이 있다. 기계가공된 표면 거칠기도 전형적인 방법 중의 하나였다. 또 하나의 새로운 방법에는 재료의 소성 변형, 공구 마모, 칩 형성 등을 보여줄 수 있는 음향 방출(acoustic emission; AE) 측정이 있다. 이것은 인라인 방법으로 절삭 에너지의 조화의 영향을 측정하는 흥미로운 방법이다. 정확한 힘 제어 시스템을 구비한 이 새로운 방법은 상이한 쌍의 재료에 대한 기체 매체의 최적화에 이용될 수 있다. 열 에너지는 emf 방법으로도 측정될 수 있으나 힘 제어의 결과로부터도 도출될 수 있다.
다음의 도는 Imatra 520 환형 강 바를 이용한 다양한 절삭 시험 결과를 보여준다. 플랭크 마모가 에멀젼 방법과 본 발명의 방법 사이에서 비교되었으며, 본 발명의 방법이 더 낮은 공구 마모를 보여준다. 기계의 표면 거칠기도 본 발명에 의해 개선되었다. 다양한 절삭 방법들 사이의 마찰 값을 비교하기 위해 음향 방출(AE) RMS 신호를 측정하였다. 본 발명 방법은 다른 건식 절삭 방법과 비교하여 보다 낮은 마찰 신호 및 매우 안정된 결과를 달성하였다.
다음의 표 2는 다양한 절삭 속도에서 탄소강을 사용한 절삭 시험의 셋업을 보여준다. 냉각제와 에코 쿨링(EcoCooling)(기체 매체)을 비교하였다. 절삭 후의 공작물 표면 상의 Ra 값은 더 양호한 레벨이다.
도 9는 이 절삭 시험에서 공구 마모의 결과를 보여준다. 좌측은 에코쿨링(기체 매체)를 사용한 공구 인서트이고, 우측은 종래의 냉각제를 사용한 공구 인서트이다. 명백한 차이를 알 수 있으며, 종래의 냉각제의 사용은 대전된 기체 매체보다 훨씬 더 높은 공구 마모를 유발한다. 유사한 개선의 증거가 많이 있으며, 기체 매체는 동등하거나 그 이상의 절삭 품질을 달성할 수 있고, 공구 수명을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 공작물 재료를 기계가공하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은 공작물 및 공구 재료의 쌍을 선택하는 단계; 공작물 재료를 공구를 사용하여 기계가공하는 단계; 및 기계가공과 동시에, 작업 영역에 가압되고 냉각된 이온화된 기체 매체의 흐름을 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 기체 매체의 이온화 레벨 및 극성은, 기계가공 동안에, 작업 영역, 공작물 및 공구에서, 발생된 내부 열 에너지 및 전하, 엔탈피 레벨 및 전기화학 반응을 조화시키기 위해 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라진다.
본 방법 및 장치에서, 기체 매체의 이온화 레벨 및 극성은 제어될 수 있다.
또한, 본 방법 및 장치에서, 쌍의 선택 중에서 공구 선택은 공구 형상 및 공구 재료의 선택을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 성능의 최적화를 위해 emf, 내부 전하(전류, 전위, 전기장), AE 및 기타 기존 측정값 등의 측정값을 본 방법 및 장치에서 사용할 수 있다.
본 발명은 CNC 및 기타 기계가공 센터를 포함하는 밀링, 드릴링, 절삭 등의 복수의 다양한 기계가공 방법에서 실시되고 활용될 수 있다. 이 기본 발명을 복수의 기계가공 프로세스에 적용하는 것에는 제한이 없다.
이상으로부터 본 발명은 본문 중에 기재된 실시형태에 한정되지 않으며, 독립 청구항의 범위 내에서 다른 많은 상이한 실시형태를 이용하여 실시될 수 있다는 것은 명백하다.
Claims (17)
- 공작물 재료를 기계가공하는 방법으로서,
- 공작물 및 공구 재료의 쌍을 선택하는 것;
- 상기 공작물 재료를 상기 공구를 사용하여 기계가공하는 것; 및
상기 기계가공과 동시에:
- 외부의 대전된 기체 매체를 작업 영역, 공작물 및 공구의 접촉부에 공급하는 것을 포함하고; 상기 기계 가공 동안에 작업 영역, 공작물 및 공구에서, 발생된 내부 열 에너지 및 전하, 엔탈피 레벨 및 전기화학 반응을 조화(harmonizing)시키기 위해, 상기 기체 매체의 형성된 대전 극성은 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라지는, 기계가공 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 대전된 기체 매체는 이온화된 플럭스의 흐름인, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
상기 이온화된 플럭스는 공기, 질소, 아르곤 또는 기타 기체 매체이며, 상기 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라지는, 기계가공 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서,
상기 대전된 기체 매체는 0℃ 미만 또는 0℃ 초과의 온도를 가지며, 상기 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라지는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
상기 이온화된 플럭스는 코로나 AC/DC 또는 알파 이온화, 충돌 이온화 또는 광이온화 또는 정전기 분무에 의해 발생되는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
상기 기체 매체는 양극성 또는 음극성 또는 이극성을 가지며, 상기 선택된 공작물 및 공구 재료의 쌍에 따라 달라지는, 기계가공 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 대전된 기체 매체는 작업 영역, 공작물 및 공구 재료 상에서 이온 중화, 재결합 및 이온 결합에 의해 내부 열 에너지 및 전하, 엔탈피 레벨을 조화시키는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 7 항에 있어서,
대전된 기체 매체에 의한 조화는 1차 하모나이저 영역(harmonizer zone), 2차 하모나이저 영역 및 3차 하모나이저 영역 및 공작물과 공구의 표면의 다양한 영역에서 형성되는, 기계가공 방법. - 제 1 항에 있어서,
공작물 및 공구 재료의 쌍은 도전성 재료 또는 비도전성 재료 또는 조합의 그룹으로부터 선택되는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 8 항에 있어서,
공작물 및 공구 재료의 쌍은 부분적으로 또는 완전히 분리되거나 코팅된 것을 선택하는, 기계가공 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 재료의 쌍의 선택에서 공구의 선택은 공구 형상 및 공구 재료의 선택을 포함하는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 11 항에 있어서,
공구는 공구 홀더, 공구, 인서트 및 기타 기계가공 공구로 구성되는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
이온화된 플럭스는 이온화된 플럭스의 극성, 온도, 압력, 이온의 평균 밀도 대 입력 압력, 온도 대 입력 압력 등의 파라미터의 그룹과 이들의 상호작용의 함수에 의해 최적화되는, 기계가공 방법. - 제 1 항에 있어서,
대전된 기체 매체의 이온화 레벨 및 극성은 제어되는, 기계가공 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 쌍의 선택에서 공구 선택은 공구 형상 및 공구 재료의 선택을 포함하는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
emf, 내부 전하(전류, 전위, 전기장), AE 및/또는 기타 기존 측정값이 방법 최적화에 사용되는, 기계가공 방법. - 제 1 항 및 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대전된 기체 매체는 절삭력 및 공구 마모를 최소화하고, 절삭 속도를 증가시키고 표면 거칠기를 개선하는, 기계가공 방법.
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