KR910000511B1 - 전해다듬질 가공장치 - Google Patents

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KR910000511B1 KR1019870012019A KR870012019A KR910000511B1 KR 910000511 B1 KR910000511 B1 KR 910000511B1 KR 1019870012019 A KR1019870012019 A KR 1019870012019A KR 870012019 A KR870012019 A KR 870012019A KR 910000511 B1 KR910000511 B1 KR 910000511B1
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마사요시 모리야
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하루키 스기야마
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Abstract

내용 없음.

Description

전해다듬질 가공장치
제1도는 본 발명에 의한 전해다듬질 가공장치의 정면도.
제2도는 동가공장치의 측면도.
제3도는 본 발명의 전해다듬질 가공장치를 나타내는 블록도.
제4도는 전극에 전류를 공급하는 장치를 나타내는 블록도.
제5도는 전해액 여과장치를 나타내는 블록도.
제6a도와 제6b도는 펄스의 파형을 나타내는 도면.
본 발명은 전해가공에 의하여 피가공물의 표면을 다듬질하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 형상을 보유하는 피가공물 표면을 다듬질하는 장치에 관한 것이다.
종래의 전해가공기에 있어서는, 가공중에 전극과 피가공물 사이를 전해액이 고속으로 통과하므로, 피가공물로부터의 부식된 금속입자, 수소가스 등과 같은 전해생성물이 전극과 피가공물 사이의 간격으로부터 배출된다. 그러나, 3차원 형상의 오목부(recess)를 보유하는 피가공물의 경우에 있어서는, 복잡한 형상을 보유하는 간격을 통해 일정 속도로 전해액이 통과하는 것이 불가능하다.
제품의 정도(精度)는 전해액유동의 불규칙성에 의해 크게 영향을 받으며, 또 전해액 탱크의 출구에서의 전해액 농도는, 전해액의 압력이 증가되더라도 입구에서의 농도와 다르다. 고정도의 제품을 제조하기가 불가능하다.
본 발명의 목적은, 3차원 형상의 피가공물 표면을 고정도의 광택면을 보유하는 제품으로 고속으로 다듬질할 수 있는 전해다듬질 가공장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 전해액 탱크와, 전해액 탱크 내에 고정되는 피가공물에 인접하는 전극을 지지하기 위한 지지장치와 피가공물에 대하여 전극을 이동시키기 위한 구동장치를 보유하는 전해다듬질 가공장치가 제동된다.
본 발명의 장가공장치는, 피가공물 표면과의 사이에 소정간격을 두고 배치되는 전극에 간헐적으로 펄프를 공급하기 위한 제1장치와, 전해생성물을 포함하는 전해액을 간헐적으로 배출하기 위한 제2장치와, 깨끗한 전해액을 제조하기 위해 배출된 전해액을 청정화하기 위한 제3장치와, 전해액 탱크에 깨끗한 전해액을 공급하기 위한 제4장치로 구성된다.
본 발명에 있어서, 제1장치는 가공초기에는 각각 어느 펄스폭을 보유하는 펄스를 공급하고, 가공 후기에는 초기보다 긴 펄스폭을 각각 보유하는 펄스를 공급하도록 되어 있다.
또, 제1장치는 가공초기에는 어느 전류밀도를 각각 보유하는 펄스를 공급하고, 가공 후기에는 초기보다 높은 전류밀도를 공급하도록 되어 있다. 또한, 본 발명에 의한 가공장치는 피가공물과 전극 사이의 간격에 깨끗한 전해액을 분사하는 제5장치가 더 구성되어 있어, 깨끗한 전해액의 분사 후에 깨끗한 전해액의 공급이 수행된다.
또, 본 발명은 3차원 형상의 표면을 보유하는 피가공물을 다듬질하기 위한 방법도 제공한다.
본 발명은, 전극과 피가공물 표면과의 사이에 소정간격을 형성하도록 전극을 위치시키고, 전극과 피가공물 표면과의 사이에 소정간격을 형성하도록 전극을 위치시키고, 전극과 피가공물이 잠기도록 전해액 탱크에 전해액을 공급하고, 간헐적으로 전극에 펄스를 공급하고, 전해생성물을 포함하는 전해액을 간헐적으로 배출하고, 깨끗한 전해액을 만들기 위해 배출된 전해액을 청정화하며, 펄스를 공급하기 전에 전해액 탱크에 깨끗한 전해액을 재공급하는 것으로 구성된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 제1도 내지 제3도를 참조하면, 전해다듬질 가공장치는 가공조(15) 내에 피가공물 고정장치(3)를 보유하고 있다. 피가공물(2)은 피가공물 고정장치(3)의 기부(基部)(3a)에 장착되어, 기부(3a)에 체결되는 볼트(16)와 상판(3b)에 의해 그 장치(3)에 고정된다. 전극(4)은 전극 고정장치(5)의 로드(rod)(17)의 하단에 고정된다. 전극 고정장치는 전극 구동 방향변환기(7)를 통해 전극 고정장치(6)에 연결된다. 전극구동 방향변환기(7)는 전극 구동장치(6) 내의 모우터(19)의 회전출력을 로드(17)의 축방향 운동으로 변환시키기 위해 배치된다. 피가공물(2)은 방전가공기(미도시)에 의해 전극(4)을 써서 형성된 다듬질될 3차원 오목부(2a)를 보유한다.
제3도에 표시된 바와 같이 전극 구동장치(6)는 회전엔코우더(20)와, 타코제네레이터(tacho-generator)(21) 및 모우터(19)를 보유한다. 회전엔코우더(20)와 타코제네레이터(21)의 출력신호는 제어장치(12)의 모우터제어부(9)로 공급되며, 모우터(19)는 모우터제어부(9)로부터의 제어신호에 의해 작동된다. 제어장치는 가공조건 제어부(10)와 전해액 흐름제어부(11)를 보유한다.
본 발명의 가공장치는 직류전원부(22)와 충방전부(23)로 구성된 전원장치(8)를 보유한다. 충방전부(23)는 가공조건 제어부(10)로부터의 신호에 대응하여 오목부(2a)의 표면적에 따른 펄스폭을 위한 전류밀도(특히 "평균 전류밀도"를 의미)의 펄스를 발생한다. 또, 본 발명의 가공장치는 가공조건을 입력하기 위한 입력장치(13)와 전해액 여과장치(14)를 보유한다.
제4도를 참조하면, 층방전부(23)는 방전부(24)와 충전부(25)를 보유한다. 방전부(24)는, 서로 병렬로 접속된 다수의 콘덴서(26-1)-(26-n)와, 전원부로의 역전류를 방지하기 위한 다이오드(27-1)-(27-n)과, 펄스를 발생하기 위한 스위치(28-1)-(28-n)로 구성된다.
충전부(25)는, 콘덴서(26-1)-(26-n)에 공급되는 충전압을 검출하기 위한 전압검출기(29)와, 가공조건제어부(10) 내의 충전전압 설정부에서 설정된 설정 전압과 전압 검출기(29)에 의해 검출된 충전전압을 비교하기 위한 전압비교기(31)와, 각 콘덴서를 설정치로 충전하도록 직류전원부(22)를 콘덴서(26-1)-(26-n)에 접속하기 위한 전압비교기(31)로부터의 신호에 반응하는 충전스위치(32)로 구성된다. 직류전원부(22)는 변압기(33)와 정류기(34)로 구성된다.
가공조건 제어부(10)는, 피가공물(2)과 전극(4) 사이의 간격(18)에 방전되는 전류파형을 설정하기 위한 전류파형 설정부(35)와, 소정의 펄스폭을 각각 보유하는 펄스를 발생하기 위한 펄스발생기(36)와, 전류파형 설정부(35)와 펄스발생기(36)로부터의 신호에 대응하여 스위치(28-1)-(28-n)에 작동신호를 공급하기 위한 게이트회로(37)와, 충전전압 설정부(30)로 구성된다. 그리고, 역전류에 의해 스위치(28-1)-(28-n)가 파괴되는 것을 방지하기 위하여 다이오드(38)과 설치된다.
입력장치(13)는, 피가공물의 재질, 피가공물의 표면적, 가공깊이 치수정도(精度)의 등급, 표면조도, 전극과 피가공물 사이의 간격(18) 치수 등과 같은 여러가지 가공조건 신호를 입력하기 위하여 배치된다. 이 신호들은 모우터 제어부(9)와 가공조건 제어부(10)로 공급된다.
제5도를 참조하면, 전해액 여과장치(14)는, 전해액 탱크(15)로부터 제거된 전해생성물을 포함하는 전해액을 수용하기 위한 오염조(dirty tank)(42)와, 펌프(43)에 의해 오염조(42)로부터 필터(44)를 통해 공급된 전해액을 분리하기 위하여 모우터(54)에 의해 구동되는 원심분리기(45)와 원심분리기(45)로부터 공급된 깨끗한 전해액을 저장하는 청정조(clean tank)(46)와, 청정조(46) 내의 전해액을 솔레노이드 작동밸브(50)를 통해 전해액탱크(15)로 공급하기 위한 펄프(47)와, 전해액 탱크(15)에 공급되는 전해액의 압력을 조절하기 위한 유동조절밸브(48)(49)와, 압력계(51)로 구성된다.
제3도에 표시된 바와 같이, 솔레노이드 작동밸브(50)는 간격(18) 쪽으로 향하여 있는 노즐(50a)을 보유한다. 오염조(42) 내의 전해액을 상한과 하한을 설정하기 위하여 한쌍의 띄우개 스위치(float switch)(52)(53)가 설치된다.
전해액 흐름제어부(11)는, 입력이 일정하게 유지되도록 유동조절밸브(48)(49)를 제어하고, 가공조건 제어부(1)로부터의 신호에 따라 솔레노이드 작동밸브(50)를 제어하기 위해 배치된다.
이하, 피가공물의 가공방법에 대하여 설명한다. 피가공물(2)의 위치는, 오목부(2a)와 전극면(4a)을 정렬시키기 위해 X-Y 테이블(미도시)을 작동시켜서 조절된다. 전극(4)은 피가공물(2)과 접촉하도록 전극 구동장치(6)에 의하여 하강되며, 그 전극의 위치가 원위치(A)로서 기억된다. 그후, 소정의 초기 간격을 설정하기 위해 전극이 상승되고, 전해액(41)(제3도 참조)의 전해액 탱크(15)에 공급되어, 전해가공이 개시된다.
초기 상태에서는, 10A/Cm2-70A/Cm2(예를 들어 17A/Cm2)의 전류밀도와 10msec(밀리초) 이하의 펄스폭을 보유하는 펄스가 펄스발생기(36)에 의해 전극(4)에 공급된다. 가동될 파가공물의 표면적 등과 같은 가공조건에 따라서, 전류밀도, 콘덴서(26-1)-(26-n)의 수가 선택된다. 전해가공에 의하여, 오목부(2a) 표면의 돌기부가 부식되므로, 각 돌기의 높이가 낮아진다.
하나 또는, 그 이상의 펄스가 공급된 후에, 전극(4)이 상승하여 간격(18)이 넓어지고, 전해액 탱크(15) 내의 전해액(41)이, 부식된 금속입자 및 수소가스 등과 같은 전해생성물과 함께 오염조(42)로 배출된다. 배출과 동시에 또는 배출 후에, 솔레노이드 작동밸브(50)가 개방되어 청정조(46)로부터 깨끗한 전해액의 간격(18)으로 분사되므로, 간격(18)과 전해액 탱크(15)로부터 전해생성물이 제거된다. 전해액의 방출 후에, 전극(4)이 하강하여 오목부(2a)와 접촉하여 그 전극(4)의 위치가 기억된다. 기억된 위치는 원위치(A)와 비교되어서, 1회의 가공횟수당 가공깊이(하나 또는 그 이상의 펄스마다)가 측정된다.
그후, 다시 전극(14)이 상승하여 소정의 간격을 형성하고, 전해액의 펌프(47)에 의해 라인(47a)과 유동조절밸브(48)를 통과하여 전해액 탱크(15)로 공급된다.
이와같이 하여, 제어장치(12)로부터의 신호에 의해 상기한 가공이 반복된다. 가공 깊이의 합계와 입력 깊이 사이의 차가 입력깊이(예를 들어 11m)에 대하여 소정치로 되면, 가공조건 제어부(10)로부터의 신호에 의해 짧은 펄스폭(10msec 이하)이 긴 펄스폭(10msec-60msec)으로 증가되며, 전류밀도도 30-70A/Cm2의 값으로 증가되어, 짧은 펄스에 의한 상기한 전해가공과 동일한 전해가공이 긴 펄스에 의해 수행된다. 저전류밀도의 짧은 펄스를 가하여 피가공물 표면의 돌기가 되고, 고전류밀도의 긴 펄스에 의해 피가공물 표면이 광택면으로 다듬질된다. 그러나, 전류밀도만을 증가시키거나 또는 펄스폭만을 증가시켜도 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
상기한 방법에서는 가로 깊이에 의해 펄스변환시기가 검출되지만, 가공종료까지의 전류축적량을 쿨롱(coulomb)으로 계산하여 검출될 수도 있다.
제6a도는 바람직한 펄스전류 밀도파형을 나타낸다. 후부(R)에서의 전류밀도를 설정치 이상의 값으로 유지하는 것에 의하여 광택면이 얻어질 수 있다.
제6b도에 표시된 바와 같이, 후부(R)에서의 전류밀도가 감소하면, 전체 전류 밀도가 감소되어, 광택면이 형성될 수가 없다.
이하, 전해액 여과장치(14)의 작동에 대하여 설명한다. 오염도(42) 내의 전해액 레벨은 띄우개 스위치(52)(53)에 의해 검출되고, 검출 레벨신호는 전해액 흐름제어부(11)에 공급된다. 전해액 레벨이 띄우개 스위치(52)(53) 사이에 있으면, 전해액 흐름제어부(11)는 필터(44)를 통해 원심분리기(45)로 전해액을 이송시키도록 펌프(43)를 작동시키는 신호를 발생한다.
원심분리기(45)는 전해액으로부터 전해생성물을 분리하도록 모우터(54)에 의해 작동되어, 깨끗한 전해액이 청정조(46) 내에 저장된다. 청정조(46) 내의 전해액은 솔레노이드 작동밸브(50)로부터 전해액 탱크(15)로 분사되고, 상술한 바와 같이 유동조절밸브(48)를 통해 전해액 탱크(15)로 공급된다. 유동조절밸브(48)로부터 공급된 전해액의 압력은 이하에 설명하는 바와 같이 일정하게 유지된다.
압력계(51)에 의해 측정된 압력이 전해액 흐름제어부(11)의 설정치보다 낮으면, 유동조절밸브(48)의 개방도(opening degree)가 증가되고, 복귀라인(return line)의 유동조절밸브(49)의 개방도는 감소되어, 압력이 증가된다. 압력계(51)에 의해 측정된 압력이 설정치보다 높으면, 유동조절밸브(48)의 개방도는 감소되고, 유동조절밸브(49)의 개방도는 증가된다.
전해액탱크(15)로 공급되는 전해액의 압력을 유지하는 것에 의해, 전해액 조건, 예를 들어 전해액 표면이 평활하게 될 때까지의 소비시간이 일정하게 유지된다. 따라서, 피가공물이 고품질로 다듬질된다.
상술한 바와 같이, 솔레노이드 작동밸브(50)는 전해액과 함께 간격(18) 내의 전해생성물을 제거하기 위해 간격(18) 내의 전해액을 분사한다.
[가공예 1]
전극 : 순동
피가공물 재질 : 공구강(표면조도 20㎛)
전해액 : 질산나트륨 용액(농도 40%)
가공초기 펄스폭 : 3msec
가공초기 전류밀도 : 40A/Cm2
가공후기 펄스폭 : 30msec
가공초기 전류밀도 : 40A/Cm2
다듬질 표면조도 : 1㎛ 이하
다듬질 표면 : 광택면
[가공예 2]
전극 : 순동
피가공물 재질 : 공구강(표면조도 23㎛)
전해액 : 질산나트륨 용액(농도 30%)
가공초기 펄스폭 : 5msec
가공초기 전류밀도 : 17A/Cm2
가공후기 펄스폭 : 10msec
가공초기 전류밀도 : 50A/Cm2
다듬질 표면조도 : 3㎛ 이하
다듬질 표면 : 광택면
[가공예 3]
전극 : 순동
피가공물 재질 : 공구강(표면조도 20㎛)
전해액 : 질산나트륨 용액(농도 30%)
가공초기 펄스폭 : 5msec
가공초기 전류밀도 : 17A/Cm2
가공후기 펄스폭 : 5msec
가공초기 전류밀도 : 40A/Cm2
다듬질 표면조도 : 3㎛ 이하
다듬질 표면 : 광택면
상기한 실시예에서는, 펄스폭이 한번 변환되었지만, 두번 또는 그 이상 변환될 수 있다. 예를 들어, 가공초기에 펄스폭이 3msec에서 5msec로 변환되고, 가공후기에 20msec, 40msec, 60msec의 3주기로 변환된다. 마찬가지로, 전류밀도도 여러 단계로 변환될 수 있다. 마찬가지로, 전류밀도도 여러 단계로 변환될 수 있다.
본 발명은 금속가공물 이외에, 반도체 제조용 실리콘 단결정, 갈륨비소 기재(基材) 등과 같은 피가공물을 다듬질 가공하기 위해 사용될 수도 있다.
이상의 설명으로부터, 전해다듬질 가공은 정지전해액 중에서 펄스에 의해 수행됨을 알 수 있다. 따라서, 전해다듬질 가공 중에 균일농도의 전해액과 일정조건 하에서 가공이 행해지므로, 고품질의 제품이 얻어질 수 있다. 펄스폭 및 전류밀도는 가공 후기에 증가되므로, 피가공물의 표면이 광택면으로 다듬질될 수 있다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예에 대해 도시하여 설명하였지만, 상기한 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 개념 및 범주를 이탈하지 않고 여러가지 변경 및 수정이 가능함을 이해하여야 한다.

Claims (9)

  1. 전해액 탱크(15)와, 전해액 탱크(15) 내에 고정된 피가공물(2)에 인접한 전극(4)을 고정하기 위한 전극고정장치(5)와, 피가공물에 대하여 전극을 이동시키기 위한 전극 구동장치(6)와, 피가공물과의 사이에 소정의 간격(18)을 두고 위치되는 전극에 간헐적으로 펄스를 인가하기 위한 제1장치와, 전해생성물을 포함하는 전해액을 간헐적으로 배출하기 위한 제2장치와, 깨끗한 전해액을 제조하기 위해 배출된 전해액을 청정화하기 위한 제3장치와, 깨끗한 전해액 탱크에 공급하기 위한 제4장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해다듬질 가공장치.
  2. 제1항에 있어서, 전기한 제1장치는, 가공초기에 어떤 펄스폭을 각각 보유하는 펄스를 인가하고, 가공 후기에는 가공 초기보다 긴 펄스폭을 각각 보유하는 펄스를 인가하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전해다듬질 가공장치.
  3. 제1항에 있어서, 전기한 제1장치는 가공 초기에 어떤 전류밀도를 각각 보유하는 펄스를 인가하고, 가공 후기에는 가공 초기보다 높은 전류밀도를 각각 보유하는 펄스를 인가하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전해다듬질 가공장치.
  4. 제1항에 있어서, 전기한 제2장치는 몇 개의 펄스가 인가된 후에 전해액을 배출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전해다듬질 가공장치.
  5. 제1항에 있어서, 전해액 탱크로부터의 전해액 배출시 간격에 깨끗한 전해액을 분사하기 위한 제5장치가 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해다듬질 가공장치.
  6. 제1항에 있어서, 전해액 탱크에 공급되는 전해액의 압력을 일정하게 유지하기 위한 제6장치가 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전해다듬질 가공장치.
  7. 제5항에 있어서, 깨끗한 전해액의 분사 후에 깨끗한 전해액의 공급이 수행되는 것을 특징으로 하는 전해다듬질 가공장치.
  8. 전극(4)과 피가공물(2) 표면과의 사이에 소정의 간격(18)을 형성하도록 전극을 위치시키고, 전극과 피가공물이 잠기도록 전해액 탱크(15)에 전해액을 공급하고, 전극에 펄스를 간헐적으로 인가하고, 전해생성물을 포함하는 전해액을 간헐적으로 배출하고, 깨끗한 전해액을 제조하기 위해 배출된 전해액을 청정화하며, 펄스를 인가하기 전에 전해액 탱크에 깨끗한 전해액을 공급하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 형상 피가공물의 다듬질 가공법.
  9. 제8항에 있어서, 전해액의 배출후 간격에 깨끗한 전해액을 분사하는 것이 더 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 피가공물의 다듬질 가공법.
KR1019870012019A 1986-10-30 1987-10-29 전해다듬질 가공장치 KR910000511B1 (ko)

Applications Claiming Priority (9)

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