KR20010114143A - Apparatus for elid grinding to produce fine shape - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연직한 Z축을 중심으로 회전구동되는 도전성 지석(2)과, 공작물(1)을 수평한 X-Y면 내로 이동시키는 X-Y 테이블(4)과, 지석의 외주면에 근접하여 설치되어 Z축을 중심으로 자유로이 회전가능한 전해용 전극(6)과, 전극을 공작물로부터 떨어진 위치로 안내하는 전극안내장치(8)를 구비하고, 전극과 지석 사이에 도전성 연삭액을 유입하고 지석을 전해 드레싱으로 날을 세우면서 공작물을 이동시키고 지석에 접촉시켜 가공한다. 전극안내장치(8)는 일단부가 전해용 전극(6)에 고정되는 2개의 접촉자(8a)로 되고, 각 접촉자는 Z축을 중심으로 하여 직경방향으로 지석과 공작물로부터 간격을 사이에 두고 신장되고, 또한, 공작물의 일부를 간격을 사이에 두고 끼운다. 본 발명에 따라 가공저항을 충분히 작게 하는 것이 가능하고 이것에 의해 100 ㎛ 이하의 직경을 갖는 극세부품, 종횡비가 큰 가늘고 긴 부품, 이형단면을 갖는 이형부품 등의 극세 미세핀을 가공할 수 있다.The present invention provides a conductive grindstone (2) that is rotated about a vertical Z axis, an XY table (4) for moving the work piece (1) into a horizontal XY plane, and is installed in close proximity to the outer circumferential surface of the grindstone, with a Z axis as the center Freely rotatable electrolytic electrode 6 and electrode guide device 8 for guiding the electrode away from the workpiece, the conductive grinding fluid flows between the electrode and the grindstone, and the grindstone is set by the electrolytic dressing The workpiece is moved and machined in contact with the grindstone. The electrode guide device 8 is composed of two contacts 8a, one end of which is fixed to the electrode 6 for electrolysis, each contact extending in the radial direction with a gap from the grindstone and the workpiece in the radial direction, In addition, a part of the workpiece is sandwiched with a gap therebetween. According to the present invention, it is possible to sufficiently reduce the machining resistance, thereby processing microfine pins such as ultrafine parts having a diameter of 100 μm or less, thin long parts having a large aspect ratio, and release parts having a release section.
Description
본 발명은 종횡비가 크게 극세 미세핀을 연삭가공하기 위한 미세형상 가공용 ELID 연삭장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ELID grinding device for micro-machining for grinding an ultrafine pin with a large aspect ratio.
광통신과 초정밀 기기의 발전에 수반하여, 페룰(ferrule) 등 마이크로 기계부품에 사용되는 극세 미세핀의 필요성이 증대하고, 고능률 및 초정밀한 생산기술이 절실히 요구되고 있다. 이러한 극세 미세핀으로서는, 예를 들면 광섬유 콘넥터의 섬유 가이드, 니들베어링이 니들, 돗트프린터의 헤드 등이 있다. 이러한 극세 미세핀은, 예를 들면 100 ㎛ 이하의 직경을 갖는 매우 세밀한 부품, 종횡비(직경에대한 장축 비)가 큰(예를 들면 10 이상의) 가늘고 긴 부품, 구형과 다각형 등의 이형 단면을 갖는 이형부품 등이 있다.With the development of optical communication and ultra-precision devices, the necessity of microfine pins used for micro mechanical parts such as ferrules is increasing, and high efficiency and ultra-precision production technology are urgently required. Such microfine pins include, for example, a fiber guide of an optical fiber connector, a needle bearing needle, a head of a dot printer, and the like. Such microfine pins are, for example, very fine parts having a diameter of 100 μm or less, elongated parts having a large aspect ratio (length-to-axis ratio) (e.g., 10 or more), and have heterogeneous cross sections such as spheres and polygons. Release parts and the like.
최근에, 사진석판(photolithography), 에칭(etching), 방전가공, 광조형법 등의 미세가공에 적합한 가공기술이 눈부신 진보를 이루고 있다. 그러나, 이러한 기술은 상술한 극세 미세핀과 같은 3차원 구조물(입체물)의 가공이 곤란하고, 가공면의 표면거칠기가 조악하며, 안정되고 높은 정밀도를 유지한 것이 어려운 결점이 있다. 또한, 가공속도가 느리고, 피가공재료도 가공에 적합한 특정의 것으로 한정되며, 공구 등에 적합한 경질 재료는 가공할 수 없었다.Recently, processing techniques suitable for micromachining, such as photolithography, etching, electric discharge processing, and photoforming, have made remarkable progress. However, such a technique has a drawback that it is difficult to process three-dimensional structures (stereoscopic objects) such as microfine pins described above, the surface roughness of the processed surface is poor, and it is difficult to maintain stable and high precision. In addition, the processing speed is slow, and the material to be processed is also limited to a specific one suitable for processing, and hard materials suitable for tools and the like cannot be processed.
한편, 종래의 가공법에 의한 연삭가공은 3차원적 구조물(입체물)의 가공이 비교적 용이하고, 가공면의 품질이 양호하며, 안정되고 높은 정밀도를 유지하는 것이 가능하고, 또한 가공속도도 일반적으로 빠르고, 공구 등의 가공도 가능한 특징이 있다. 그러나, 그 반면에 연삭가공시의 가공저항이 사진석판 등의 비접촉 가공에 비하여 크며, 그 때문에 극세 미세핀 자체를 가공 저항에 의하여 변형 혹은 손상시키기 때문에, 미세한 가공에는 적합하지 않다.On the other hand, the grinding process by the conventional machining method is relatively easy to process the three-dimensional structure (stereoscopic), the quality of the machining surface is good, it is possible to maintain a stable and high precision, and also the processing speed is generally fast It is also possible to process tools such as tools. On the other hand, however, the processing resistance at the time of grinding processing is larger than that of non-contact processing such as photolithography, and therefore, the microfine fin itself is deformed or damaged by the processing resistance, and therefore is not suitable for fine processing.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 가공저항을 충분히 작게 하는 것이 가능하고 이것에 의해 100 ㎛ 이하의 직경을 갖는 극세부품, 종횡비가 큰 가늘고 긴 부품, 이형단면을 갖는 이형부품 등의 극세 미세핀을 가공하는 것이 가능한 미세형상 가공용 ELID 연삭장치를 제공하는데 있다.The present invention has been devised to solve this problem. In particular, an object of the present invention is to reduce the processing resistance sufficiently, thereby processing microfine pins such as ultrafine parts having a diameter of 100 μm or less, thin long parts having a large aspect ratio, and release parts having a release section. It is possible to provide an ELID grinding device for fine shape processing.
도 1은 본 발명에 따른 미세형상 가공용 ELID 연삭장치의 전체 구성도.1 is an overall configuration diagram of an ELID grinding apparatus for processing a fine shape according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 작동 설명도.2 is an explanatory view of the operation of the device according to the invention.
도 3은 도 1의 주요부의 구성도.3 is a configuration diagram of an essential part of FIG. 1;
도 4는 전극 안내장치의 작동을 설명하는 도 3(a)의 A-A 선에 따른 실시도.4 is an embodiment along the line A-A of FIG. 3 (a) illustrating the operation of the electrode guide device;
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 얻을 수 있는 극세 미세핀의 확대도.Figure 5 is an enlarged view of the microfine pins obtained by an embodiment of the present invention.
본 발명에 따르면, 연직한 Z축을 중심으로 회전구동되는 도전성 지석(2)과, 공작물(1)을 수평한 X-Y면 내로 이동시키는 X-Y 테이블(4)과, 상기 지석의 외주면에 근접하여 설치되어 Z축을 중심으로 자유로이 회전가능한 전해용 전극(6)과, 해당 전극을 공작물로부터 떨어진 위치로 안내하는 전극 안내장치(8)를 구비하고, 전극과 지석 사이에 도전성 연삭액을 유입하고 지석을 전해 드레싱으로 날을 세우면서 공작물을 이동시키고 지석에 접촉시켜 가공하는 것을 특징으로 하는 미세형상 가공용 ELID 연삭장치가 제공된다.According to the present invention, the conductive grindstone 2 rotates about the vertical Z axis, the XY table 4 for moving the work piece 1 into the horizontal XY plane, and is provided in close proximity to the outer peripheral surface of the grindstone Z. Electrolytic electrode (6) rotatable about an axis and an electrode guide device (8) for guiding the electrode away from the workpiece, the conductive grinding fluid is introduced between the electrode and the grindstone and the grindstone is electrolytic dressing. There is provided an ELID grinding device for micro-machining, which is characterized by moving a workpiece while raising the blade and contacting it with a grindstone.
상기 본 발명의 구성에 의하면, 도전성 지석(2)을 자전시키고, 공작물을 수평한 X-Y면 내로 이동시켜 지석에 접촉되는 것에 의하여, 공작물(1)의 외주면을 지석으로 연삭하는 것이 가능하다. 또한, 전해용 전극(6)이 Z축을 중심으로 자유로이 회전하고 이 전극을 전극안내장치(8)에 의하여 공작물(1)로부터 떨어진 위치에 항상 안내하기 때문에, 전극과 공작물의 접촉을 회피하면서 전극을 지석의 외주면에 항상 근접하게 위치 결정하여 자른다. 따라서, 이 상태로 전극과 지석 사이에 도전성 연삭액을 유입하고 지석을 전해 드레싱으로 날을 세우는 것에 의하여, 미세한 지립을 함유하는 도전성 지석의 로딩을 방지하고, 가공저항을 큰 폭으로 감소시키는 것이 가능하다.According to the structure of the said invention, it is possible to grind the outer peripheral surface of the workpiece | work 1 to a grindstone by rotating the electroconductive grindstone 2, moving a workpiece | work into a horizontal X-Y plane, and contacting a grindstone. In addition, since the electrolytic electrode 6 is free to rotate about the Z axis and is always guided to the position away from the work piece 1 by the electrode guide device 8, the electrode is avoided while avoiding contact with the work piece. Always cut close to the outer circumference of the grindstone. Therefore, in this state, the conductive grinding fluid is introduced between the electrode and the grindstone, and the grindstone is erected by electrolytic dressing, thereby preventing the loading of the conductive grindstone containing fine abrasive grains and greatly reducing the processing resistance. Do.
또한, 이 ELID 연삭(전해 인프로세스 드레인 연삭)에 의하여, 고정밀도 가공을 고능률로 하고, 또한 우수한 표면 거칠기를 얻을 수 있기 때문에, 작은 가공저항과 더불어 100 ㎛ 이하의 직경을 갖는 미세부품, 종횡비가 큰 가늘고 긴 부품,이형단면을 갖는 이형부품 등의 극세 미세핀을 가공하는 것이 가능하다.In addition, the ELID grinding (electrolytic in-process drain grinding) enables high-precision machining and excellent surface roughness, so that the micro-parts and aspect ratios having a diameter of 100 μm or less in addition to small processing resistance It is possible to process ultrafine pins, such as thin and long parts and release parts having a release section.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 도전성 지석(2)을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동스테이지(10)를 포함한다. 이 Z축 이동스테이지(10)에 의하여, 지석(2)을 Z축 방향으로 이동시키는 것에 의하여 나사 등의 입체물의 가공이 가능해진다.According to a preferred embodiment of the present invention, it includes a Z-axis moving stage 10 for moving the conductive grindstone 2 in the Z-axis direction. By this Z-axis moving stage 10, three-dimensional objects, such as a screw, can be processed by moving the grindstone 2 to a Z-axis direction.
또한, 상기 전극 안내장치(8)는 일단부가 상기 전해용 전극(6)에 고정되는 2개의 접촉자(8a)로 되고, 각 접촉자는 Z축을 중심으로 하여 직경방향으로 지석과 공작물로부터 간격을 사이에 두고 신장되고, 또한, 공작물의 일부를 간격을 사이에 두고 끼운다.Further, the electrode guide device 8 is composed of two contacts 8a, one end of which is fixed to the electrolytic electrode 6, with each contact being spaced apart from the grindstone and the workpiece in the radial direction about the Z axis. It is stretched apart and also sandwiches a part of the workpiece with a gap therebetween.
이러한 구성에 의하여, 공작물을 수평한 X-Y면 내로 이동시키고, 2개의 접촉자(8a)의 한 쪽이 공작물의 일부에 접촉하고, 전해용 전극(6)을 Z축의 주위로 회전시키고 공작물의 반대측으로 이동시키기 때문에, 전극을 공작물(1)로부터 떨어진 위치로 항상 안내하고, 또한 전극과 공작물의 접촉을 회피하면서 전극을 지석의 외주면에 항상 근접하게 위치를 결정하여 자른다.By this configuration, the workpiece is moved into the horizontal XY plane, one of the two contacts 8a contacts a part of the workpiece, and the electrolytic electrode 6 is rotated around the Z axis and moved to the opposite side of the workpiece. Therefore, the electrode is always guided to a position away from the work piece 1, and the electrode is always positioned close to the outer circumferential surface of the grindstone while cutting to avoid contact between the electrode and the work piece.
또한, 상기 전극안내장치(8)는 일단부가 상기 전해용 전극(6)에 고정되는 1개의 접촉자(8a)와 이것을 Z축을 중심으로 힘을 주는 용수철 부재로 되고, 상기 접촉자는 Z축을 중심으로 직경방향으로 지석과 공작물로부터 간격을 사이에 두고 신장되고, 상기 용수철 부재는 접촉자가 공작물의 일부 또는 지그에 접촉하는 방향에 힘을 주도록 되어 있어도 좋다.Further, the electrode guide device 8 is one contactor 8a whose one end is fixed to the electrolytic electrode 6, and a spring member that applies the force about the Z axis, and the contactor has a diameter around the Z axis. The spring member may be extended in the direction at intervals from the grindstone and the work piece, and the spring member may be configured to force a direction in which the contactor contacts a part or the jig of the work piece.
이 구성에 의하여도 공작물을 수평한 X-Y면 내로 이동시키고 1개의접촉자(8a)가 공작물의 일부에 용수철 부재로 항상 접촉하고 이 접촉자(8a)의 이동에 의하여 전해용 전극(6)을 Z축의 주위로 회전시켜 공작물의 반대측으로 이동시키기 때문에 전극을 공작물(1)로부터 떨어진 위치로 항상 안내하고, 또한 전극과 공작물의 접촉을 회피하면서 전극을 지석의 외주면에 항상 근접하게 위치 결정하여 자른다.Even with this configuration, the workpiece is moved into a horizontal XY plane, and one contactor 8a always contacts a part of the workpiece with a spring member, and the electrolytic electrode 6 is moved around the Z axis by the movement of the contactor 8a. The electrode is always guided to a position away from the work piece 1, and the electrode is always positioned close to the outer circumferential surface of the grindstone while avoiding contact with the work piece.
또한, 전해용 전극(6)과 도전성 지석(2) 사이에 전해용 전압을 인가하는 ELID 전원(11)과, 전극과 지석 사이에 도전성 연삭액을 유입하는 연삭액 공급장치(12)를 포함한다.In addition, an ELID power supply 11 for applying an electrolytic voltage between the electrolytic electrode 6 and the conductive grindstone 2 and a grinding liquid supply device 12 for introducing a conductive grinding liquid between the electrode and the grindstone are included. .
이러한 연삭액 공급장치(12)에 의하여 전해용 전극(6)과 도전성 지석(2) 사이에 도전성 연삭액을 유입하고, 동시에 ELID 전원(11)에 의하여 그 사이에 전해용 전압을 인가하여 지석을 전해 드레싱으로 날을 세우는 것이 가능하다.The grinding fluid supply device 12 introduces the conductive grinding fluid between the electrolytic electrode 6 and the conductive grindstone 2, and simultaneously applies the electrolytic voltage between the electrolytic grinding fluid 2 by the ELID power supply 11 to form the grindstone. It is possible to erect blades with electrolytic dressings.
또한, 상기 X-Y 테이블(4)과 Z축 이동스테이지(10)를 수치제어하는 수치제어장치(14)를 포함하는 것이 좋다. 수치제어장치(14)에 의하여 X-Y 테이블(4)과 Z축 이동스테이지(10)를 수치제어하는 것에 의하여 도전성 지석(2)을 자전시키고, 공작물을 X-Y-Z의 3차원으로 수치제어하여 지석으로 접촉시키는 것에 의하여 공작물(1)의 외주를 지석으로 입체적으로 연삭하는 것이 가능하다.It is also preferable to include a numerical control device 14 for numerically controlling the X-Y table 4 and the Z-axis moving stage 10. The numerically controlled device 14 rotates the conductive grindstone 2 by numerically controlling the XY table 4 and the Z-axis moving stage 10, and numerically controls the workpiece in three dimensions of XYZ to contact the grindstone. It is possible to grind three-dimensionally the outer periphery of the workpiece 1 by grinding wheel.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적과 이점을 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명한다.The above and other objects and advantages of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 공통하는 부분은 동일한 참조번호로 표시하였고 중복되는 설명은 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, common parts are denoted by the same reference numerals and redundant descriptions are omitted.
도 1은 본 발명에 따른 미세형상 가공용 ELID 연삭장치의 전체 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 미세형상 가공용 ELID 연삭장치는 연직한 Z축을 중심으로 스핀들에 의하여 회전구동시키는 도전성 지석(2)과, 공작물(1)을 수평한 X-Y면 내로 이동시키는 X-Y 테이블(4)과, 도전성 지석(2)을 Z축 방향으로 이동하는 Z축 이동스테이지(10)와, X-Y 테이블(4)과 Z축 이동스테이지(10)를 수치제어하는 수치제어장치(14)를 포함한다.1 is an overall configuration diagram of an ELID grinding apparatus for processing microstructures according to the present invention. As shown in this figure, the ELID grinding apparatus for micro-shape processing of the present invention is a conductive grindstone 2 for rotating and driven by a spindle about a vertical Z axis, and an XY for moving the work piece 1 into a horizontal XY plane. Numerical control device 14 for numerically controlling the table 4, the Z-axis moving stage 10 for moving the conductive grindstone 2 in the Z-axis direction, and the XY table 4 and the Z-axis moving stage 10. It includes.
도 1에 도시된 ELID 연삭장치는 종래의 공작기계와 같은 대형이 아니라, 직경 100 ㎛ 정도의 가공 사이즈를 상정하고 있다. 그 때문에, 이 장치는 가능한 한 소형화되고 있고, 외형 치수는 폭 500 mm×내부길이 500 mm×높이 560 mm에 들어가고 있다. 또한, X, Y, Z의 3축을 동시에 제어하는 것이 가능하고, X, Y 축은 테이블(4)에 의하여 제어하고 Z축은 스핀들이 상하로 동작하는 것에 의하여 제어한다. 수치제어장치(14)는 이 예에서는 제어용 PC와 콘트롤러가 될 수 있고, 콘트롤러에 의한 수동조작과 제어용 PC의 소프트웨어에 의한 3축 동시제어가 가능하다. 또한 전원은 상용전압 100V가 사용 가능하다. 본 장치의 주요한 사양을 표 1에 도시한다.The ELID grinding apparatus shown in Fig. 1 assumes a processing size of about 100 mu m in diameter, rather than the size of a conventional machine tool. Therefore, this apparatus is miniaturized as much as possible, and the external dimension is 500 mm in width x 500 mm in internal length x 560 mm in height. In addition, it is possible to simultaneously control three axes of X, Y and Z. The X and Y axes are controlled by the table 4 and the Z axis is controlled by the spindle operating up and down. The numerical controller 14 can be a control PC and a controller in this example, and is capable of three-axis simultaneous control by manual operation by the controller and software of the control PC. In addition, the power supply can use a commercial voltage of 100V. Table 1 shows the main specifications of the device.
도 2는 본 발명의 장치의 작동 설명도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 ELID 연삭장치는 또한 도전성 지석(2)의 외주면에 근접하게 설치되는 전해용 전극(6)과, 전해용 전극(6)과 도전성 지석(2) 사이에 전해용 전압을 인가하는 ELID 전원(11)과, 전극(6)과 지석(2) 사이에 도전성 연삭액을 유입하는 연삭액 공급장치(12)를 구비한다.2 is an explanatory view of the operation of the apparatus of the present invention. As shown in this figure, the ELID grinding apparatus of the present invention also has an electrolytic electrode 6 which is provided in close proximity to the outer circumferential surface of the conductive grindstone 2 and between the electrolytic electrode 6 and the conductive grindstone 2. An ELID power supply 11 for applying an electrolytic voltage and a grinding liquid supply device 12 for introducing a conductive grinding liquid between the electrode 6 and the grindstone 2 are provided.
도전성 지석(2)은 예를 들면 SD4000의 미세한 다이아몬드 지립을 함유하는 메탈- 수지본드 지석이다. 전해용 전극(6)은 도전성 지석(2)과의 사이에 일정한 틈을 사이에 두도록 대향면이 매끈매끈하게 형성되고 있다. 또한 이 틈에는 연삭액 공급장치(12)에 의하여 도전성 연삭액을 유입하게 되어 있다. ELID 전원(11)은 직류전원 또는 직류펄스전원이고, 도전성 지석(2)을 +로 인가하고 전해용 전극(6)에 -의 전압을 인가하도록 되어 있다. 또한 ELID 장치의 주요한 사양을 표 2에 도시한다.The electroconductive grindstone 2 is a metal-resinbond grindstone which contains the fine diamond abrasive grain of SD4000, for example. The electrolytic electrode 6 is smoothly formed with opposing surfaces so as to sandwich a certain gap between the conductive grindstones 2. The grinding fluid supply device 12 also introduces conductive grinding fluid into this gap. The ELID power supply 11 is a direct current power source or a direct current pulse power source, and applies the conductive grindstone 2 to + and applies a voltage of-to the electrolytic electrode 6. Table 2 also shows the main specifications of the ELID device.
이 구성에 의하여, 도전성 지석(2)을 스핀들에 의하여 Z축으로 고속 회전시키고 공작물을 수평한 X-Y면 내로 이동시켜 회전하는 지석(2)에 접촉시키는 것에 의하여 공작물(1)의 외주를 지석(2)으로 연삭하는 것이 가능하다.With this configuration, the outer periphery of the work piece 1 is brought about by rotating the conductive grindstone 2 at high speed in the Z axis by the spindle and moving the work piece into the horizontal XY plane to contact the rotating grindstone 2. Grinding is possible.
따라서, 이 상태에서 전원(6)과 지석(2) 사이에 도전성 연삭액을 유입하고 지석(2)을 전해 드레싱으로 날을 세우는 것에 의하여 미세한 지립을 함유하는 도전성 지석의 로딩을 방지하고 가공저항을 크게 감소시키는 것이 가능하다.Therefore, in this state, the conductive grinding fluid is introduced between the power supply 6 and the grindstone 2, and the grindstone 2 is erected by electrolytic dressing to prevent the loading of the conductive grindstone containing fine abrasive grains and reduce the processing resistance. It is possible to greatly reduce.
또한, 도전성 지석(2)을 동일위치에 회전시켰던 채로, 공작물(1)을 수평한 X-Y면 내로 이동시키기 때문에, 구형과 다각형 등의 이형 단면을 갖는 이형부품이라도 공작물(1)의 수치제어에 의해 자유롭게 가공할 수 있다.In addition, since the workpiece 1 is moved into the horizontal XY plane while the conductive grindstone 2 is rotated at the same position, even if the mold has a release cross section such as a spherical shape and a polygon, the numerical value of the workpiece 1 is controlled. It can be processed freely.
도 3a는 도 2에 대응하는 도 1의 주요부의 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 ELID 연삭장치는 또한 전해용 전극(6)과 Z축을 중심으로 자유로이 회전 가능하게 지지하는 축받이 장치(16)와 전극(6)을 공작물(1)로부터 떨어진 위치로 안내하는 전극안내장치(8)를 구비한다.3A is a configuration diagram of an essential part of FIG. 1 corresponding to FIG. 2. As shown in this figure, the ELID grinding apparatus of the present invention further separates the electrode 6 and the bearing device 16 and the electrode 6 freely rotatable about the Z-axis from the workpiece 1. It is provided with an electrode guide device (8) to guide the position.
축받이 장치(16)는 이 예에서는 복수의 볼(16a)을 외륜(16c)의 사이로 유지하는 볼 베어링이다. 볼 베어링의 축 중심은 Z축과 동축으로 위치결정 되고, 외륜(16c)이 외륜 고정부재(17)를 사이에 두고 스핀들의 고정부에 고정된다. 또한 내륜(16b)에 상술한 전극(6)이 도시하지 않은 고정장치(예를 들면, 볼트)에 의하여 도전성 지석과의 사이에 일정한 틈을 사이에 두고 설치되어 있다.The bearing device 16 is a ball bearing which holds a plurality of balls 16a between the outer rings 16c in this example. The shaft center of the ball bearing is positioned coaxially with the Z axis, and the outer ring 16c is fixed to the fixed part of the spindle with the outer ring fixing member 17 interposed therebetween. In addition, the above-mentioned electrode 6 is provided in the inner ring 16b with a fixed gap between the conductive grindstones by a fixing device (for example, a bolt) not shown.
또한, 전극(6)을 절연하기 위해, 볼(16a), 내륜(16b), 외륜(16c), 외륜 고정부재(17)의 어느 쪽을 절연재료로 구성하는 것이 좋다. 또한 전극(6)과 내륜(16b)의 고정부를 절연하는 것이 좋다.Moreover, in order to insulate the electrode 6, it is good to comprise either the ball 16a, the inner ring 16b, the outer ring 16c, and the outer ring fixing member 17 with an insulating material. In addition, it is preferable to insulate the fixing portion between the electrode 6 and the inner ring 16b.
또한, ELID 전원(11)으로부터 급전은 지석(2) 및 전극(6)에 도 3b의 급전용 플레이트(18)를 보유한 회전 급전수단에 의하여 행해진다.In addition, electric power feeding from the ELID power supply 11 is performed by the rotary electric power feeding means which has the plate 18 for power feeding of FIG. 3B in the grindstone 2 and the electrode 6. As shown in FIG.
이 구성에 의하여, 전해용 전극(6)은 절연된 상태를 유지하고, 게다가 -극을 부여받으면서, 거의 무부하로 Z축을 중심으로 자유로이 회전하는 것이 가능하다. 또한, 축받이 장치(16) 및 절연수단, 급전수단은 이 예에 한정되지 않고, 다른 임의의 형식의 것을 사용하는 것이 가능하다.By this configuration, the electrolytic electrode 6 can be freely rotated about the Z axis with almost no load while maintaining an insulated state and being given a -pole. In addition, the bearing device 16, the insulation means, and the power supply means are not limited to this example, It is possible to use other arbitrary forms.
도 4a는 도 3a의 A-A 선을 따른 단면도이다. 또한 도 4b, 4c는 4a의 위치로부터 지석(2)이 공작물(1)의 주위를 시계방향, 혹은 반시계방향으로 선회하고 가공하는 경우의 작동 설명도이다.4A is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A. 4B and 4C are operation explanatory diagrams when the grindstone 2 turns around the workpiece | work 1 clockwise or counterclockwise from the position of 4a, and processes it.
도 4a에 도시된 실시예에 있어서, 전극안내장치(8)는 일단부(도면에서 우단)가 전해용 전극(6)에 조정된 2개의 접촉자(8a)로 된다. 또한 각 접촉자(8a)는 Z축을 중심으로 직경방향으로 지석(2)과 공작물로부터 간격을 사이에 두고 연장된다. 또한, 2개의 접촉자(8a)는 Z축의 전극(6)의 반대측에 공작물(1)의 일부를 간격을 사이에 두고 협지하고 있다.In the embodiment shown in FIG. 4A, the electrode guide device 8 is composed of two contacts 8a whose one end (right end in the drawing) is adjusted to the electrolytic electrode 6. In addition, each contact 8a extends in the radial direction about the Z axis | shaft and spaced apart from the grindstone 2 and the workpiece | work. In addition, the two contactors 8a sandwich a part of the work 1 on the opposite side of the electrode 6 on the Z-axis with an interval therebetween.
또한, 이 예에서 2개의 접촉자(8a)가 협지하는 공작물(1)의 일부는 공작물의 직경의 큰 비가공 부분이지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Further, in this example, a part of the workpiece 1 sandwiched by the two contacts 8a is a large unworked portion of the diameter of the workpiece, but the present invention is not limited thereto.
이러한 구성에 의하여, 도전성 지석(2)을 스핀들에 의하여 Z축을 중심으로 동일 위치에 고속으로 회전시키고, 공작물(1)을 수평한 X-Y면 내로 이동시켜 공작물(1)의 이동에 대응하여 공작물(1)의 이동측에 위치하는 접촉자(8a)가 접촉하는 이동방향으로 진동되고 전극(6)을 그 반대방향으로 회동시키는 것이 가능하다.With this configuration, the conductive grindstone 2 is rotated at a high speed at the same position around the Z axis by the spindle, and the work 1 is moved into the horizontal XY plane to cope with the movement of the work 1. It is possible to vibrate in the moving direction in which the contactor 8a located on the moving side of the () moves and rotate the electrode 6 in the opposite direction.
즉, 도 4b의 예에는 4a의 위치로부터 공작물(1)을 우상방향으로 이동시키고 공작물의 좌하부분을 지석(2)으로 연삭하는 상태를 도시한 것이다. 이 경우, 공작물(1)의 이동에 의해 도 4a의 상측의 접촉자(8a)가 공작물(1)로 파선실인의 방향으로 압축되고, 이것에 의해 전극(6)이 Z축을 중심으로 시계 방향으로 회전되고 공작물(1)과 전극(6)의 간섭을 방지한다.That is, the example of FIG. 4B shows the state which moves the workpiece | work 1 to the upper right direction from the position of 4a, and grinds the lower left part of the workpiece | work to the grindstone 2. In this case, due to the movement of the work piece 1, the upper contact 8a of FIG. 4A is compressed by the work piece 1 in the broken line seal direction, whereby the electrode 6 rotates clockwise around the Z axis. And the interference between the work piece 1 and the electrode 6 is prevented.
이와 유사하게, 도 4c의 예에서는 도 4a의 위치로부터 공작물(1)을 좌하방향으로 이동시키고 공작물의 상부분을 지석(2)으로 연삭하는 상태를 도시한 것이다. 이 경우, 공작물(1)의 이동에 의해 도 4a의 좌측의 접촉자(8a)가 공작물(1)로 파선실인의 방향으로 압축되고, 이것에 의해 전극(6)이 Z축을 중심으로 반시계방향으로 회전되고 공작물(1)과 전극(6)의 간섭을 방지한다.Similarly, in the example of FIG. 4C, the work 1 is moved leftward and downward from the position of FIG. 4A and the upper part of the work is ground to the grindstone 2. In this case, the contactor 8a on the left side of FIG. 4A is compressed by the movement of the work piece 1 to the work piece 1 in the direction of broken line, whereby the electrode 6 counterclockwise about the Z axis. Rotates and prevents interference between the workpiece 1 and the electrode 6.
또한, 본 발명의 전극안내장치(8)는 상술한 예에 한정되지 않고, 공작물(1)의 이동에 의해 전극(6)을 공작물로부터 떨어진 위치로 안내하는 다른 수단이어도 좋다. 예를 들면, 도 4에 도시된 접촉자(8a)의 한편 만을 사용하고 이를 Z축을 중심으로 도시되지 않은 용수철 부재로 힘을 주는 구조라도 좋다. 이 경우, 용수철 부재는 접촉자(8a)를 공작물의 일부에 접촉하는 방향으로 힘을 주도록 구성한다.In addition, the electrode guide apparatus 8 of this invention is not limited to the above-mentioned example, The other means which guides the electrode 6 to the position away from a workpiece by the movement of the workpiece | work 1 may be sufficient. For example, a structure may be used in which only one of the contacts 8a shown in FIG. 4 is used and a force is applied to a spring member not shown about the Z axis. In this case, the spring member is configured to force the contactor 8a in the direction of contact with a part of the workpiece.
이 구성에 있어서도 공작물(1)을 수평한 X-Y면 내로 이동시키고 1개의 접촉자(8a)가 공작물의 일부에 용수철 부재로 항상 접촉하고 이 접촉자(8a)의 이동에 의해 전해용 전극(6)을 Z축의 주위에 회전시켜 공작물의 반대측으로 이동시키기 때문에 전극을 공작물(1)로부터 떨어진 위치로 항상 안내하고 또한 전극과 공작물의 접촉을 회피하면서 전극을 지석의 외주면으로 항상 근접하도록 위치결정할 수 있다.Also in this configuration, the work 1 is moved into a horizontal XY plane, and one contactor 8a always contacts a part of the work with a spring member, and the electrolytic electrode 6 is moved by Z by moving the contactor 8a. Since it rotates around the axis and moves to the opposite side of the work piece, the electrode can be positioned to always approach the outer peripheral surface of the grindstone while always guiding the electrode to a position away from the work piece 1 and avoiding contact of the electrode and the work piece.
표 1, 표 2에 기재된 장치를 사용하여 초경합금 원주봉(직경 6 mm)의 선단부에 직경 100 ㎛ 이하의 극세 미세핀을 가공하는 시험을 실시하였다. 이 시험의 가공조건을 표3에 가공후의 측정결과를 표 4에 표시하였다.Using the apparatus shown in Table 1 and Table 2, the test which processed the ultrafine microfin of 100 micrometers or less in diameter to the tip part of the cemented carbide column (6 mm in diameter) was done. Table 3 shows the measurement results after the machining conditions of this test in Table 3.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 얻은 극세 미세핀의 확대도이다. 이 도면에 도시된 극세 미세핀의 직경은 근원부 82.8 ㎛, 첨단부 82.1 ㎛이고, 길이는 약 1000 ㎛이다. 즉, 본 발명의 장치에 의해 100 ㎛ 이하의 직경을 갖는 극세부품 및 종횡비가 10 이상의 가늘고 긴 부품의 가공이 가능하다는 것이 확인된다. 또한 표 4로 나타냈던 것처럼, 그 표면 거칠기도 경면(鏡面)에 가깝게 우수하였다.Figure 5 is an enlarged view of the microfine pins obtained in accordance with an embodiment of the present invention. The microfine pins shown in this figure have a diameter of 82.8 μm at the base, 82.1 μm at the tip, and about 1000 μm in length. That is, it is confirmed that the apparatus of the present invention enables the processing of ultra-fine parts having a diameter of 100 µm or less and elongated parts having an aspect ratio of 10 or more. Moreover, as shown in Table 4, the surface roughness was also excellent close to the mirror surface.
또한, 이 실시예에는 원형 단면의 극세 미세핀을 가공하고 상술했던 것처럼 도전성 지석(2)을 동일위치로 회전시켰던 채로, 공작물(1)을 수평한 X-Y면 내로 이동시켜 구형과 다각형 등의 이형단면을 갖는 이형부품도 공작물(1)의 수치제어에 의해 자유로이 가공할 수 있다. 또한 Z축 방향으로 두께가 변화하는 형상 가공도 가능하다.Further, in this embodiment, the micro-fine pins of circular cross section are processed and the workpiece 1 is moved into the horizontal XY plane while the conductive grindstone 2 is rotated to the same position as described above. A mold release part having a mold can also be freely processed by numerical control of the work piece 1. Moreover, the shape processing which thickness changes in a Z-axis direction is also possible.
상술한 바와 같이, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 이하의 효과를 얻는 것이 가능하다.As described above, according to the present invention as described above, it is possible to obtain the following effects.
(1) 도전성 지석(2)을 자전시키고 공작물을 수평한 X-Y면 내로 이동시켜 지석에 접촉시킴으로써 공작물(1)의 외면을 지석으로 연삭할 수 있다.(1) The outer surface of the work piece 1 can be ground into a grindstone by rotating the conductive grindstone 2 and moving the work piece into a horizontal X-Y plane to contact the grindstone.
또한, 전해용 전극(6)이 Z축을 중심으로 자유로이 회전되고 이 전극을 전극안내장치(8)에 의하여 공작물(1)로부터 떨어진 위치로 항상 안내하기 때문에 전극과 공작물의 접촉을 회피하면서 전극을 지석의 외주면으로 항상 접근시켜 위치결정을 할 수 있다.In addition, since the electrolytic electrode 6 is freely rotated about the Z axis and always guides the electrode to the position away from the workpiece 1 by the electrode guide device 8, the electrode is polished while avoiding contact with the electrode. The positioning can be done by always approaching the outer circumferential surface of.
따라서, 이 상태로 전극과 지석 사이에 도전성 연삭액을 유입하고 지석을 전해 드레싱으로 날을 세우는 것에 의해 미세한 지립을 함유하는 도전성 지석의 로딩을 방지하고 가공저항을 크게 감소시킬 수 있다.Therefore, the conductive grinding liquid is introduced between the electrode and the grindstone in this state, and the grindstone is erected by electrolytic dressing to prevent the loading of the conductive grindstone containing fine abrasive grains and to greatly reduce the processing resistance.
(2) ELID 연삭(전해 인프로세스 드레싱 연삭)에 의해 고정밀도 가공을 고능률로 하고 또한 우수한 표면 거칠기를 얻을 수 있을 때까지 작은 가공 저항과 더불어 100 ㎛ 이하의 직경을 갖는 극세부품, 종횡비가 큰 가늘고 긴 부품, 이형단면을 갖는 이형부품 등의 극세 미세핀을 가공할 수 있다.(2) Extremely fine parts and large aspect ratios with a diameter of 100 µm or less with small machining resistance until ELID grinding (electrolytic in-process dressing grinding) achieves high efficiency and high surface finish. It is possible to process ultrafine pins such as thin and long parts and release parts having a release section.
(3) Z축 이동스테이지(10)에 의하여 지석(2)을 Z축 방향으로 이동하는 것에 의해 예를 들면 나사와 미세부품 등의 입체물의 가공이 가능하다.(3) By moving the grindstone 2 in the Z-axis direction by the Z-axis moving stage 10, for example, three-dimensional objects such as screws and fine parts can be processed.
또한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, various changes are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
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