KR101202374B1

KR101202374B1 - 테이프 방전가공 시스템 및 이를 이용한 테이프 방전가공 방법

Info

Publication number: KR101202374B1
Application number: KR1020120049757A
Authority: KR
Inventors: 주종남; 송기영; 정도관
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-11-16
Also published as: US20130299458A1

Abstract

방전가공 시스템은 베드, 및 상기 베드 상에 배치된 방전가공모듈을 포함하며, 상기 방전가공모듈은 가공 전극, 공급부, 전극 가이드 및 회수부를 포함한다. 상기 가공 전극은 공작물을 가공한다. 상기 공급부는 상기 공작물의 가공에 사용될 상기 가공 전극을 공급한다. 상기 전극 가이드는 상기 공작물과 인접하게 배치되어 상기 가공 전극의 이송을 가이드 한다. 상기 회수부는 상기 공작물의 가공에 사용된 상기 가공 전극을 회수한다.

Description

테이프 방전가공 시스템 및 이를 이용한 테이프 방전가공 방법{TAPE ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING SYSTEM AND METHOD FOR ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 방전가공 시스템 및 이를 이용한 방전가공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공성이 향상된 테이프 방전가공 시스템 및 이를 이용한 테이프 방전가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 방전가공(electrical discharge machining: EDM)은 전기적 제거 가공의 한 종류로서, 절연액에 공구와 공작물이 잠긴 상태에서 공구와 공작물 사이의 간극에 높은 전압을 인가하여 스파크 방전을 일으켜 공작물을 가공하는 가공 방법이다. 이러한 방전가공은 미세 가공에 적용되어 다양한 형상의 미세 구조물의 제작에 활용된다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 방전가공에서 전극의 마모로 인한 가공성의 저하 현상을 도시한 개략도이다. 도 1a 및 1b를 참조하면, 방전 가공에서는 전극(15)과 공작물(10) 사이의 스파크 현상을 통해 공작물을 가공하는 가공 방법이므로 상기 전극(15)의 마모 현상이 수반된다. 따라서, 가공의 대상인 공작물(10)에 가공 목표형상(11)을 형성하기 위해 전극(15)을 화살표 방향으로 이송시키는 경우, 상기 전극(15)의 마모(17)에 의해 실제 가공형상(12)은 형상오차(d1)를 갖게 된다. 상기와 같은 실제 가공형상(12)의 형상오차(d1)를 줄이기 위해서는 이송 방향에 수직인 방향(z방향)으로 상기 전극(15)의 위치를 보정해야 하며 이러한 전극 마모에 따른 전극 경로 수정을 위한 별도의 연구가 필요한 문제점이 있었다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 가공성이 향상된 방전가공 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 방전가공 시스템을 이용한 방전가공 방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 방전가공 시스템은 베드, 및 상기 베드 상에 배치된 방전가공모듈을 포함하며, 상기 방전가공모듈은 가공 전극, 공급부, 전극 가이드 및 회수부를 포함한다. 상기 가공 전극은 공작물을 가공한다. 상기 공급부는 상기 공작물의 가공에 사용될 상기 가공 전극을 공급한다. 상기 전극 가이드는 상기 공작물과 인접하게 배치되어 상기 가공 전극의 이송을 가이드 한다. 상기 회수부는 상기 공작물의 가공에 사용된 상기 가공 전극을 회수한다.

일 실시예에서, 상기 가공 전극은 테이프(tape) 형상 또는 포일(foil) 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가공 전극은 구리(Cu) 또는 황동(brass) 재질을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공급부는 감겨있던 상기 가공 전극을 회전하며 공급할 수 있고, 상기 회수부는 상기 가공 전극을 되감으며 회수할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전극 가이드는 상기 가공 전극과 접촉하는 헤드부, 및 상기 가공 전극과 이격되며 상기 헤드부로부터 연장되는 연장부를 포함할 수 있고, 상기 가공 전극은 상기 헤드부 상에서 이송될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 헤드부에 접촉하는 가공 전극이 상기 공작물을 가공할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 헤드부의 끝단은 곡면으로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 방전가공모듈은 가공 경로에 따라 일체로 이송될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전극 가이드는 상하 방향으로 이동되는 메인 가이드, 및 상기 메인 가이드의 양 측면에 상기 메인 가이드의 상대적인 이동이 가능하도록 결합되는 보조 가이드를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 메인 가이드는 가이드 몸체부, 및 상기 가이드 몸체부로부터 프리즘 형상으로 연장되는 가이드부를 포함할 수 있다. 상기 가공 전극은 상기 가이드부의 끝단 및 상기 보조 가이드의 외면을 따라 가이드 될 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 방전가공방법에서 베드 상에 배치된 방전가공모듈의 공급부에서 공작물의 가공에 사용될 가공 전극을 공급한다. 상기 공급부에서 공급된 가공 전극은 상기 공작물과 인접하게 배치된 전극 가이드에 의해 가이드 되며 상기 공작물을 가공한다. 상기 방전가공모듈의 회수부는 상기 공작물의 가공에 사용된 상기 가공 전극을 회수한다.

일 실시예에서, 상기 공급부에서 가공 전극을 공급하는 단계에서 상기 가공 전극은 상기 공급부에 감겨있던 상태에서 상기 공급부의 회전에 따라 공급될 수 있고, 상기 회수부에서 상기 가공 전극을 회수하는 단계에서 상기 가공 전극은 상기 회수부에 되감기며 회수될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공작물을 가공하는 단계에서 상기 가공 전극은 상기 전극 가이드의 헤드부에 접촉되며 상기 헤드부 상에서 이송되고, 상기 헤드부에 접촉하는 가공 전극이 상기 공작물을 가공할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공작물을 가공하는 단계에서 상기 가공 전극은 상기 공작물을 밀링(milling) 가공하거나 터닝(turning) 가공할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전극 가이드는 상하 방향으로 이동되는 메인 가이드, 및 상기 메인 가이드의 양 측면에 상기 메인 가이드의 상대적인 이동이 가능하도록 결합되는 보조 가이드를 포함할 수 있다. 상기 공작물을 가공하는 단계에서, 상기 가공 전극은 상기 메인 가이드의 끝단 및 상기 보조 가이드의 외면을 따라 가이드 될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공작물을 가공하는 단계에서 상기 메인 가이드와 상기 보조 가이드의 상대적인 위치에 따라, 상기 가공 전극에 의해 형성되는 공작물의 'V'홈의 경사각이 변할 수 있다.

본 발명에 의하면, 방전가공으로 사용되는 전극을 테이프 형상 또는 포일 형상을 갖는 가공 전극을 사용하고, 상기 가공 전극을 연속적으로 제공 및 회수함으로써 가공 전극의 마모에 따른 형상 오차의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 상기 가공 전극은 일정한 단면적을 가지며 연속적으로 제공되므로 상기 가공 전극의 마모로 인한 가공 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 전극 가이드의 헤드부에서만 상기 가공 전극이 접촉되며 공작물을 가공하므로, 상기 가공 전극의 제공에 따른 마찰력을 최소화할 수 있어 상기 가공 전극의 손상을 감소시키고, 상기 가공 전극의 이송 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 전극 가이드의 헤드부 끝단이 곡선으로 형성되므로 상기 가공 전극을 보다 자연스럽게 이송할 수 있다.

또한, 상기 전극 가이드는 상하 방향으로 이동이 가능한 메인 가이드를 포함하며, 상기 전극 가이드는 프리즘 형상의 가이드부를 포함하므로, 다양한 경사각을 갖는'V'홈을 형성할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 방전가공에서 전극의 마모로 인한 가공성의 저하 현상을 도시한 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 방전가공 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2b는 도 2a의 'A' 부분을 확대하여 도시한 정면도이다.
도 3a, 3b 및 3c는 도 2a의 방전가공 시스템을 이용한 터닝(turning) 방전가공을 나타낸 개략도들이다.
도 4a, 4b 및 4c는 도 2a의 방전가공 시스템을 이용한 밀링(milling) 방전가공을 나타낸 개략도들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전극 가이드를 도시한 사시도이다.
도 6a 및 6b는 도 5의 전극 가이드를 이용한 'V'홈 방전가공을 나타낸 개략도들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 방전가공 시스템을 도시한 개략도이다. 도 2b는 도 2a의 'A' 부분을 확대하여 도시한 정면도이다.

도 2a 및 2b를 참조하면, 본 실시예에 의한 방전가공 시스템(1)은 베드(20), 플레이트(21), 가공액 공급부(27) 및 방전가공모듈(100)을 포함한다.

상기 베드(20)는 상기 방전가공 시스템(1)의 고정 프레임 역할을 하며, 상기 베드(20) 상에 상기 플레이트(21), 상기 가공액 공급부(27) 및 상기 방전가공모듈(100)이 배치된다. 상기 플레이트(21)는 상기 베드(20) 상에서 이송 또는 고정되며 상기 플레이트(21) 상에는 상기 공작물 지지부(22)가 이송 또는 고정된다. 상기 공작물 지지부(22)는 공작물(23)을 지지하며, 도 2a에서는 터닝(turning) 가공용 공작물이 고정된 것을 도시하였으나, 상기 공작물 지지부(22)는 밀링(milling) 가공을 비롯한 다양한 절삭 가공용 공작물이 지지될 수 있다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 방전가공 시스템(1)은 구동부를 더 포함할 수 있으며, 상기 구동부는 상기 방전가공모듈(100)의 이송, 상기 방전가공모듈(100)의 가공 전극의 이송 등을 구동할 수 있으며, 상기 방전가공모듈(100)은 일체로 이송되어 상기 공작물(23)을 원하는 형상으로 가공할 수 있다.

상기 가공액 공급부(27)는 상기 가공 전극과 상기 공작물에 가공액을 공급한다. 방전가공의 경우 절연액에 가공 전극과 공작물이 잠긴 상태에서 방전을 일으켜 공작물을 가공하는 것이 일반적이므로, 상기 가공액 공급부(27)를 통해 상기 가공 전극과 상기 공작물에 충분한 가공액을 공급하여 가공성을 향상시킬 수 있다.

상기 방전가공모듈(100)은 상기 베드(20) 상에 배치되며, 공급부(31), 가공 전극(50, 51, 52), 전극 가이드(40) 및 회수부(32)를 포함한다. 상기 방전가공모듈(100)은 상기 공급부(31)와 상기 전극 가이드(40) 사이에 배치된 제1 및 제2 롤러들(33, 34), 및 상기 전극 가이드(40)와 상기 회수부(32) 사이에 배치된 제3 롤러(35)를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 공급부(31), 상기 전극 가이드(40), 상기 회수부(32), 및 상기 제1, 제2 및 제3 롤러들(33, 34, 35)은 상기 베드(20)와 수직으로 형성된 베이스플레이트(25)에 고정될 수 있으며, 상기 베이스 플레이트(25)에 고정된 구성요소들은 상기 베드(20) 상에서 일체로 이송된다. 즉, 상기 방전가공모듈(100)은 상기 베드(20) 상에서 일체로 이송되며, 상기 공작물을 가공하여 원하는 형상을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 공작물(23)도 상기 플레이트(21)의 이송과 함께 상기 방전가공모듈(100)과 상대적으로 이송되어, 다양한 구조의 형상으로 가공될 수 있다.

상기 공급부(31)는 상기 베이스 플레이트(25) 상에 원형 플레이트 형상으로 고정되며, 상기 공급부(31)에는 방전 가공을 위해 사용될 가공 전극(50)이 감긴 상태로 고정된다.

본 실시예에 의한 가공 전극(50, 51, 52)은 테이프(tape) 형상 또는 포일(foil) 형상을 가지며, 따라서, 상기 가공 전극(50, 51, 52)은 상기 공급부(31)에 원통형 형상으로 감긴 상태로 고정될 수 있다. 즉, 상기 가공 전극(50, 51, 52)은 얇은 두께 및 넓은 면적을 갖도록 형성되며, 상기 가공 전극(50, 51, 52)의 면적은 상기 공작물(23)의 크기 및 필요로 하는 가공형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

상기 가공 전극(50, 51, 52)은 기존의 방전 가공에서 주로 쓰이던 와이어(wire) 형상의 전극과 달리, 너비가 두께에 비하여 상대적으로 큰 형상을 가진다. 따라서, 상기 가공 전극(50, 51, 52)의 너비에 따라 가공되는 형상의 너비도 변화하게 되어, 상기 가공 전극(50, 51, 52)의 너비를 변화시킴으로써 다양한 너비로 상기 공작물(23)을 가공할 수 있다. 또한, 기존의 와이어 방전 가공과 비교하여, 가공량을 증가시킬 수 있어, 가공성도 향상된다.

상기 제1 및 제2 롤러들(33, 34)은 상기 공급부(31)와 상기 전극 가이드(40) 사이에 배치되며, 상기 베이스 플레이트(25) 상에 고정된다. 상기 제1 및 제2 롤러들(33, 34)은 상기 공급부(31)에 감긴 상기 가공 전극(50)을 상기 전극 가이드(40)로 제공하는 경우 필요한 장력(tension)을 유지하여, 공급 과정에서 상기 가공 전극(50)의 휘어짐 등을 방지하여 상기 가공 전극(50)의 공급을 원활하게 한다.

상기 전극 가이드(40)는 상기 공작물(23)과 인접하게 배치되어 상기 공급부(31)로부터 상기 가공 전극(50)을 제공받아, 상기 가공 전극(51)이 상기 공작물(23)을 용이하게 가공할 수 있도록 상기 가공 전극(50)의 이송을 가이드 한다.

구체적으로, 상기 전극 가이드(40)는 헤드부(42) 및 연장부(41)를 포함한다. 상기 헤드부(42)는 상기 공급부(31)를 통해 공급되는 상기 가공 전극(51)이 접촉하는 부분이며, 상기 연장부(41)는 상기 헤드부(42)로부터 연장되어 상기 베이스 플레이트(25)에 고정되는 부분이다. 상기 헤드부(42)는 도 2b에 도시된 바와 같이 곡면으로 형성되며, 예를 들어, 단면이 원형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 헤드부(42)의 직경은 상기 연장부(41)의 너비보다 크게 형성된다. 그리하여, 상기 가공 전극(51)은 상기 헤드부(42)의 곡면을 따라 접촉하면서 이송되지만, 상기 연장부(41)와는 일정 간격(d2)으로 이격된 상태에서 이송된다.

이와 같이, 상기 가공 전극(51)은 상기 헤드부(42)의 곡면을 따라 접촉하면서 이송되고, 상기 헤드부(42)에 접촉하는 상기 가공 전극(51)이 상기 공작물(23)을 가공한다. 이 경우, 상기 가공 전극(51)은 도 2b에 도시된 화살표 방향으로 이송되므로, 상기 가공 전극(51)이 상기 공작물(23)을 가공하면서 마모되더라도 마모된 가공 전극(52)은 상기 회수부(32)로 회수되고, 새로 공급되는 가공 전극(50)에 의해 상기 공작물(23)을 계속 가공할 수 있다. 따라서, 상기 공작물(23)의 가공성이 향상되고, 상기 가공 전극(51)의 마모량을 고려하여 상기 전극 가이드(40) 또는 상기 공작물(23)의 경로를 보정할 필요도 없게 된다.

상기 회수부(32)는 상기 공작물(23)을 방전가공하고 일정 부분 마모된 가공 전극(52)을 회수한다. 상기 회수부(32)는 상기 공급부(31)와 마찬가지로 원형 플레이트 형상으로 상기 베이스 플레이트(25)에 고정되며, 상기 마모된 가공전극(52)을 원통형으로 감으면서 회수한다.

상기 전극 가이드(40)와 상기 회수부(32) 사이에는 상기 제3 롤러(35)가 배치되며, 상기 제3 롤러(35)도 상기 베이스 플레이트(25) 상에 고정된다. 상기 제3 롤러(35)는 방전 가공에 사용된 가공 전극(52)을 상기 회수부(32)로 회수하는 경우 필요한 장력(tension)을 유지하여, 회수 과정에서 상기 가공 전극(52)의 휘어짐 등을 방지하여 상기 가공 전극(52)의 공급을 원활하게 한다.

도 3a, 3b 및 3c는 도 2a의 방전가공 시스템을 이용한 터닝(turning) 방전가공을 나타낸 개략도들이다.

도 3a를 참조하면, 본 실시예에 의한 방전가공 시스템(1)을 이용하여 터닝 방전가공을 하는 경우, 상기 공작물(23)은 상기 공작물 지지부(22)에 고정되며, 중심축을 중심으로 화살표 방향으로 회전한다. 이와 동시에, 상기 방전가공모듈(100)은 일체로 공구 경로(Dr)를 따라 이송된다. 즉, 상기 방전가공모듈(100)이 일체로 이송되므로, 상기 공급부(31), 상기 전극 가이드(40) 및 상기 회수부(32)도 상기 공구 경로(Dr)를 따라 이송되며, 특히 상기 전극 가이드(40)에 의해 가이드 되는 가공 전극(51)이 상기 공구 경로(Dr)를 따라 이송되면서 상기 회전 하는 공작물(23)을 방전 가공한다.

이 경우, 도 3b 및 3c를 참조하면, 터닝 방전가공에서, 상기 공작물(23)이 회전하고, 상기 가공 전극(51)이 새로운 가공 전극(50)으로 대체되고 마모된 가공 전극(52)은 회수부(32)에 의해 회수되면서 상기 공작물(23)을 가공하므로, 처음에 가공 목표로 예상한 목표 형상(23_1)이 그대로 형성되며, 이 경우 목표 형상(23_1)의 완성을 위해 상기 전극 가이드(40)를 상기 공구 경로(Dr)에 수직인 방향으로 보정하여 이송할 필요도 없게 된다. 이와 같이, 상기 가공 전극(51)을 상기 전극 가이드(40) 상에서 이송시키면서 상기 공작물(23)을 터닝 방전가공함으로써, 목표 형상(23_1)을 용이하게 완성할 수 있게 된다.

도 4a, 4b 및 4c는 도 2a의 방전가공 시스템을 이용한 밀링(milling) 방전가공을 나타낸 개략도들이다.

도 4a를 참조하면, 본 실시예에 의한 방전가공 시스템(1)을 이용하여 밀링 방전가공을 하는 경우, 상기 공작물(24)은 상기 공작물 지지부(22)에 고정된다. 그리고, 상기 방전가공모듈(100)은 일체로 공구 경로(Dr)를 따라 이송된다. 즉, 상기 방전가공모듈(100)이 일체로 이송되므로, 상기 공급부(31), 상기 전극 가이드(40) 및 상기 회수부(32)도 상기 공구 경로(Dr)를 따라 이송되며, 특히 상기 전극 가이드(40)에 의해 가이드 되는 가공 전극(51)이 상기 공구 경로(Dr)를 따라 이송되면서 상기 고정된 공작물(24)을 방전 가공한다.

이와 달리, 상기 공작물(24)이 상기 공작물 지지부(22)에 의해 지지된 상태에서 상기 공구 경로(Dr)의 반대 방향을 따라 이송되고 상기 방전가공모듈(100)이 고정된 상태를 유지하면서 동일한 형상으로 방전 가공할 수도 있다.

이 경우, 도 4b 및 4c를 참조하면, 밀링 방전가공에서, 상기 공작물(24)은 고정된 상태에서, 상기 가공 전극(51)이 새로운 가공 전극(50)으로 대체되고 마모된 가공 전극(52)은 회수부(32)에 의해 회수되면서 상기 공작물(23)을 가공하므로, 처음에 가공 목표로 예상한 목표 형상(24_1)이 그대로 형성되며, 이 경우 목표 형상(24_1)의 완성을 위해 상기 전극 가이드(40)를 상기 공구 경로(Dr)에 수직인 방향으로 보정하여 이송할 필요도 없게 된다. 이와 같이, 상기 가공 전극(51)을 상기 전극 가이드(40) 상에서 이송시키면서 상기 공작물(24)을 밀링 방전 가공함으로써, 목표 형상(24_1)을 용이하게 완성할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전극 가이드를 도시한 사시도이다.

본 실시예에 의한 전극 가이드(60)는 가이드의 형상, 구조 및 상기 가공 전극의 지지구조에서 이전 실시예에 의한 상기 전극 가이드(40)와 상이하지만, 본 실시예에 의한 전극 가이드(60)는 도 2a에서 설명한 방전가공 시스템(1)에 이전 실시예에 의한 상기 전극 가이드(40)를 대신하여 그대로 적용될 수 있으므로, 상기 방전가공 시스템(1)에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 전극 가이드(60)는 메인 가이드(63) 및 보조 가이드(64)를 포함한다. 상기 메인 가이드(63)는 상하 방향으로 이동이 가능하도록 상기 보조 가이드(64)와 결합한다. 즉, 상기 보조 가이드(64)는 위치가 고정되며, 상기 메인 가이드(63)는 상기 보조 가이드(64) 사이에서 상기 보조 가이드(64)의 측면을 따라 상하 방향으로 이동이 가능하도록 배치된다.

한편, 상기 메인 가이드(63)는 가이드 몸체부(61) 및 가이드부(62)를 포함한다. 상기 가이드 몸체부(61)는 단면의 크기가 일정한 사각 기둥 형상으로 형성되며 양 측면이 상기 보조 가이드(64)와 접촉하도록 결합되며, 상기 가이드부(62)는 상기 가이드 몸체부(61)로부터 하부 방향으로 연장되며 프리즘(prism) 형상으로 형성된다. 즉, 상기 가이드부(62)의 끝단은 도 5에 도시된 바와 같이 뾰족한 산 모양으로 형성된다.

상기 가공 전극(50)은 상기 보조 가이드(64)의 일 측면을 따라 가이드 되어 공급된 후, 상기 가이드부(62)의 끝단에 의해 상기 가공 전극(51)이 가이드 되면서 공작물을 가공한다. 이후, 상기 공작물을 가공한 가공 전극(52)은 상기 보조 가이드(64)의 다른 측면을 따라 가이드 되면서 회수된다.

이 경우, 상기 메인 가이드(63)가 상기 보조 가이드(64) 사이에서 상하방향으로 이동함에 따라, 상기 가이드부(62)의 끝단에 의해 가이드 되는 상기 가공 전극(51)이 이루는 각(θ)이 변하게 된다.

예를 들어, 상기 메인 가이드(63)가 상기 보조 가이드(64) 사이에서 상부방향으로 이동하게 되면, 상기 보조 가이드(64) 사이로 돌출되는 상기 가이드부(62)의 돌출 부분이 줄어들게 되므로 상기 가이드부(62)의 끝단에 의해 가이드 되는 상기 가공 전극(51)이 이루는 각(θ)이 증가하게 된다. 따라서, 상기 가공 전극(51)에 의해 가공되는 공작물에 형성되는 'V'홈의 경사각 역시 증가하게 되어, 상대적으로 넓은 형태의 'V'홈이 형성된다.

반면, 상기 메인 가이드(63)가 상기 보조 가이드(64) 사이에서 하부방향으로 이동하게 되면, 상기 보조 가이드(64) 사이로 돌출되는 상기 가이드부(62)의 돌출 부분이 증가하게 되므로 상기 가이드부(62)의 끝단에 의해 가이드 되는 상기 가공 전극(51)이 이루는 각(θ)이 감소하게 된다. 따라서, 상기 가공 전극(51)에 의해 가공되는 공작물에 형성되는 'V'홈의 경사각 역시 감소하게 되어, 상대적으로 좁은 형태의 'V'홈이 형성된다.

이와 같이, 상기 메인 가이드(63)와 상기 보조 가이드(64)의 상대적인 위치를 변경함으로써, 공작물에 형성되는 'V'홈의 경사각을 다양하게 변화시킬 수 있다. 이러한 예는 하기 도 6a 및 6b에 도시된다.

도 6a 및 6b는 도 5의 전극 가이드를 이용한 'V'홈 방전가공을 나타낸 개략도들이다.

도 6a를 참조하면, 상기 메인 가이드(63)가 상기 보조 가이드(64) 사이에서 하부방향으로 이동하여 상기 보조 가이드(64) 사이로 돌출되는 상기 가이드부(62)의 돌출 부분이 증가한 상태를 유지한다. 이후, 상기 메인 가이드(63) 및 상기 보조 가이드(64)를 일체로 하부 방향으로 이동시키면서 공작물(65)을 방전 가공한다. 이 경우, 상기 가이드부(62)의 끝단에 의해 가이드 되는 상기 가공 전극(51)이 이루는 각은 a1으로 상대적으로 감소하게 되며, 상기 가공 전극(51)에 의해 가공되는 공작물(65)에 형성되는 'V'홈의 경사각 역시 a2로 상대적으로 감소하게 되어, 상대적으로 좁은 형태의 'V'홈이 형성된다.

반면, 도 6b를 참조하면, 상기 메인 가이드(63)가 상기 보조 가이드(64) 사이에서 상부방향으로 이동하여 상기 보조 가이드(64) 사이로 돌출되는 상기 가이드부(62)의 돌출 부분이 감소한 상태를 유지한다. 이후, 상기 메인 가이드(63) 및 상기 보조 가이드(64)를 일체로 하부 방향으로 이동시키면서 공작물(66)을 방전 가공한다. 이 경우, 상기 가이드부(62)의 끝단에 의해 가이드 되는 상기 가공 전극(51)이 이루는 각은 b1으로 상대적으로 증가하게 되며, 상기 가공 전극(51)에 의해 가공되는 공작물(66)에 형성되는 'V'홈의 경사각 역시 b2로 상대적으로 증가하게 되어, 상대적으로 넓은 형태의 'V'홈이 형성된다.

이와 같이, 상기 메인 가이드(63)와 상기 보조 가이드(64)의 상대적인 위치를 변경함으로써, 공작물에 형성되는 'V'홈의 경사각을 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 가공 전극(51)은 계속해서 새로운 전극으로 대체되므로, 상기 가공 전극(51)의 마모에 의해 상기 공작물에 형성되는 'V'홈의 형상이 왜곡되지 않을 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 방전가공으로 사용되는 전극을 테이프 형상 또는 포일 형상을 갖는 가공 전극을 사용하고, 상기 가공 전극을 연속적으로 제공 및 회수함으로써 가공 전극의 마모에 따른 형상 오차의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 방전가공 시스템 및 이를 이용한 방전가공 방법은 산업용 미세 금형 또는 미세 구조물의 제작에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.

1 : 방전가공 시스템 100 : 방전가공모듈
40, 60 : 전극 가이드 50 : 가공 전극

Claims

베드, 및 상기 베드 상에 배치된 방전가공모듈을 포함하는 방전가공 시스템에서, 상기 방전가공모듈은,
공작물을 가공하는 가공 전극;
상기 공작물의 가공에 사용될 상기 가공 전극을 공급하는 공급부;
상기 공작물과 인접하게 배치되어 상기 가공 전극의 이송을 가이드 하는 전극 가이드; 및
상기 공작물의 가공에 사용된 상기 가공 전극을 회수하는 회수부를 포함하고,
상기 전극 가이드는,
상하 방향으로 이동되는 메인 가이드; 및
상기 메인 가이드의 양 측면에 상기 메인 가이드의 상대적인 이동이 가능하도록 결합되는 보조 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
제1항에 있어서, 상기 가공 전극은 테이프(tape) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
제2항에 있어서, 상기 가공 전극은 구리(Cu) 또는 황동(brass) 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
제2항에 있어서, 상기 공급부는 감겨있던 상기 가공 전극을 회전하며 공급하고, 상기 회수부는 상기 가공 전극을 되감으며 회수하는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
삭제
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제1항에 있어서, 상기 방전가공모듈은 가공 경로에 따라 일체로 이송되는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 메인 가이드는 가이드 몸체부, 및 상기 가이드 몸체부로부터 프리즘 형상으로 연장되는 가이드부를 포함하며,
상기 가공 전극은 상기 가이드부의 끝단 및 상기 보조 가이드의 외면을 따라 가이드 되는 것을 특징으로 하는 방전가공 시스템.
베드 상에 배치된 방전가공모듈의 공급부에서 공작물의 가공에 사용될 가공 전극을 공급하는 단계;
상기 공급부에서 공급된 가공 전극은 상기 공작물과 인접하게 배치된 전극 가이드에 의해 가이드 되며 상기 공작물을 가공하는 단계; 및
상기 방전가공모듈의 회수부에서 상기 공작물의 가공에 사용된 상기 가공 전극을 회수하는 단계를 포함하고,
상기 전극 가이드는 상하 방향으로 이동되는 메인 가이드, 및 상기 메인 가이드의 양 측면에 상기 메인 가이드의 상대적인 이동이 가능하도록 결합되는 보조 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
제11항에 있어서, 상기 공급부에서 가공 전극을 공급하는 단계에서 상기 가공 전극은 상기 공급부에 감겨있던 상태에서 상기 공급부의 회전에 따라 공급되고,
상기 회수부에서 상기 가공 전극을 회수하는 단계에서 상기 가공 전극은 상기 회수부에 되감기며 회수되는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
제12에 있어서, 상기 가공 전극은 테이프(tape) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
삭제
제11항에 있어서, 상기 공작물을 가공하는 단계에서 상기 가공 전극은 상기 공작물을 밀링(milling) 가공하거나 터닝(turning) 가공하는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
제11항에 있어서, 상기 공작물을 가공하는 단계에서,
상기 가공 전극은 상기 메인 가이드의 끝단 및 상기 보조 가이드의 외면을 따라 가이드 되는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.
제16항에 있어서, 상기 공작물을 가공하는 단계에서
상기 메인 가이드와 상기 보조 가이드의 상대적인 위치에 따라, 상기 가공 전극에 의해 형성되는 공작물의 'V'홈의 경사각이 변하는 것을 특징으로 하는 방전가공방법.