KR20160140427A - 전기 부식 가공 시스템용 전극 - Google Patents

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유앙펭 루오
스티븐 로버트 하야시
앤드류 리 트리머
데일 로버트 롬바르도
존 앤쏘니 보겔
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

트레파닝 및 드릴링 작업을 위한 전기 부식 가공 시스템을 개시한다. 전기 부식 가공 시스템은, 공작물에 원하는 형상을 가공하도록 구성된 전극 조립체; 전극 조립체와 공작물에 서로 반대의 전기적 극성으로 전압을 인가하도록 구성된 전원; 전극 조립체와 공작물 사이에 전해액을 보내도록 구성된 전해액 공급원; 공작물에 대해 전극 조립체를 이동시키도록 구성된 가공 장치; 및 전원 및 가공 장치를 제어하는 제어 시스템을 포함한다. 전극 조립체는 또한, 중공 내부를 획정하는 튜브형 바디 형태의 전극 바디, 및 공작물에 인접하게 배치되는 그 가공 단부에서 전극 바디에 부착되는 하나 이상의 교체 가능 인서트를 포함하며, 이 하나 이상의 교체 가능 인서트는 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된다.

Description

전기 부식 가공 시스템용 전극{ELECTRODE FOR ELECTROEROSION MACHINING SYSTEM}
본 발명의 실시예는 일반적으로는 전기 부식 가공 기계에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 부식 가공 기계의 튜브형 전극에 관한 것이다.
전기 부식 가공은 선반, 드릴 등을 이용하는 등의 다른 기법에 의해서는 가공이 불가능한 경질 금속(hard metal)을 가공하는 데에 일반적으로 이용되는 가공법이다. 따라서, 전기 부식 가공은 초경질 강이나 티타늄, 하스텔로이, 코바아, 인코넬, 카바이드 등의 기타 경질의 도전성 금속에서 트레파닝(trepanning) 또는 드릴링 작업에 이용될 수 있다. 소정 전기 부식 가공 기법은, 에너지 전기장(energetic electric field)의 존재하에서, 전극(절삭 툴)과 공작물 사이에서 빠른 속도로 반복되는 일련의 아크 방전에 의해 재료를 공격적으로 제거하는(예를 들면, 표준 방전 가공의 10배의 속도) 황삭 가공법(rough machining method)을 제공하도록 전기 방전 또는 스파크 부식을 이용한다. 전기 부식 절삭 툴은 공작물에 매우 근접하지만 그 공작물을 터치하진 않은 채 원하는 경로를 따라 안내된다. 연속적 스파크는 용융 및 기화에 의해 공작물 상에 일련의 마이크로 크레이터를 생성하여 절삭 경로를 따라 재료를 제거한다. 공작물이 캐소드를 형성하는 한편, 전극으로도 달리 지칭하는 툴이 애노드를 형성한다. 입자는 연속적으로 플러싱(flushing)되는 유전 유체에 의해 세척되어 제거된다.
전기 부식 가공 기계의 전극은 일반적으로 흑연, 황동 또는 구리 등의 도전성 재료로 제조된다. 전술한 바와 같이, 유류계 탄화수소 등의 유전 유체의 흐름이 전극과 공작물 사이의 간극 내로 펌핑되어, 전기 방전을 위한 경로를 허용하는 한편, 아크로 인한 부스러기를 씻어 내리게 된다. 맥동 DC 전원이 전극과 공작물 사이에 아크를 제공하는 에너지를 공급하도록 연결된다. 방전은 유전 유체를 관통해 이동하여 그 유전 유체를 이온화시키며, 전극과 공작물의 표면들이 가장 근접한 곳에서 스파크가 발생한다. 스파크가 발생하는 영역은 공작물 표면의 작은 조각이 용융될 정도로 높은 온도로 가열되고, 이어서 유전 유체의 흐름에 의해 쓸려 제거된다. 공작물의 그 부분은 이젠 공작물 표면의 평균 레벨 아래에 있게 되어, 공작물에 있어서의 그 옆의 최고 영역이 다음으로 제거된다. 이러한 방전은 초당 수백 또는 수천회가 발생하여, 전극과 상호작용하는 공작물 상의 영역 전부가 점진적으로 부식된다.
전술한 이유로, 전기 부식 가공은 항공 우주 용례에 이용되는 부품들을 가공하는 데에 유용하다. 예를 들면, 전기 부식 가공은 접근성 또는 구멍 형상의 복잡도로 인해 레이저 드릴링을 이용할 수 없는 상황에서 가스 터빈 에어포일의 초합금 부품에 냉각 구멍을 가공하는 데에 이용되는 데, 그 구멍은 트레파닝 또는 드릴링법을 통해 형성된다. 냉각 구멍은 노즐 가이드 베인의 에어포일 벽 섹션에 형성되어, 예를 들면 엔진 압축기로부터 공급된 냉각 공기가 노즐 가이드 베인의 중공 코어에서부터 퍼져 에어포일의 표면에 걸쳐 냉각 공기의 얇은 막을 형성할 수 있게 하며, 이에 의해 고온의 연소 가스의 영향으로부터 에어포일을 보호한다.
하지만, 전기 부식 가공 프로세스의 한 가지 단점은 공작물의 재료 재활용이 어렵고 비용이 많이 든다는 점이다. 즉, 고가의 공작물 재료(예를 들면, 티타늄)를 위한 재료 재활용은 매우 바람직하지만, 전기 부식 가공에 의해 생성된 칩 또는 부스러기는 그 작은 크기는 물론 그 산화로 인해 재활용이 곤란하고 비용이 많이 들기 때문에 기존의 전기 부식 가공 기법은 공작물의 재활용을 곤란하게 하는 것으로 인식되고 있다. 특히, 다량의 재료를 공격적으로 제거하는 황삭 가공법을 제공하는 데에 이용되는 전기 부식 가공 기법의 경우, 가공되는 재료의 양에 근거하여 재료 재활용이 매우 바람직하다.
따라서, 전기 부식 황삭 가공 프로세스에서의 공작물 칩 또는 부스러기를 재활용하는 수단을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 전기 부식 가공 시스템은, 공작물에 원하는 형상을 가공하도록 구성된 전극 조립체; 전극 조립체와 공작물에 서로 반대의 전기적 극성으로 전압을 인가하도록 구성된 전원; 전극 조립체와 공작물 사이에 전해액을 보내도록 구성된 전해액 공급원; 공작물에 대해 전극 조립체를 이동시키도록 구성된 가공 장치; 및 전원 및 가공 장치를 제어하는 제어 시스템을 포함한다. 전극 조립체는 또한, 중공 내부를 획정하는 튜브형 바디 형태의 전극 바디, 및 공작물에 인접하게 배치되는 그 가공 단부에서 전극 바디에 부착되는 하나 이상의 교체 가능 인서트를 포함하며, 이 하나 이상의 교체 가능 인서트는 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전기 부식 가공 시스템에 이용되는 전극 조립체는, 중공 내부를 획정하고, 전기 부식 가공 프로세스를 통해 가공될 공작물에 인접하게 배치 가능한 가공 단부를 갖는 파이프형 전극 바디, 및 커팅면을 제공하도록 전극 바디에 그 가공 단부에서 부착되고 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된 하나 이상의 교체 가능 인서트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전기 부식 가공 시스템은, 공작물에 원하는 형상을 가공하도록 구성된 전극 조립체; 전극 조립체와 공작물에 서로 반대의 전기적 극성으로 전압을 인가하도록 구성된 전원; 및 공작물에 대해 전극 조립체를 이동시키도록 구성된 가공 장치를 포함한다. 전극 조립체는 또한, 공작물의 트레파닝 또는 구멍 드릴링으로부터 얻어지는 공작물 재료의 코어를 수용하도록 크기 설정된 중공 내부를 획정하는 파이프형 전극 바디; 및 파이프형 전극 바디에 그 가공 단부에서 부착되는 하나 이상의 교체 가능 인서트를 포함하며, 하나 이상의 교체 가능 인서트는 파이프형 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된다.
다양한 다른 특징 및 이점들은 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
도면에서는 본 발명을 실시하기 위해 현재 고려될 수 있는 실시예를 예시하고 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 부식 가공 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 전기 부식 가공 시스템의 전극 조립체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 전기 부식 가공 시스템의 전극 조립체의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 전극 조립체가 공작물 내로 전진하고 있을 때에 라인 4-4를 따라 취한 전극 조립체의 단면도이다.
본 발명의 실시예는 전기 부식 가공 프로세스로부터 얻어진 공작물의 큰 덩어리(chunk)들을 회수할 수 있게 하는 전기 부식 가공 기계용 전극 조립체를 제공한다. 전극 조립체는 공작물 재료의 큰 덩어리를 수용할 수 있는 파이프형 전극 바디, 및 공작물로부터 재료 제거에 이용되는 교체 가능 인서트를 포함한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방전 가공을 수행하는 시스템 등의 전기 부식 가공 시스템(10)의 개략도를 도시한다. 본 발명의 실시예에서, 전기 부식 가공 시스템(10)은 원하는 형상을 형성하도록 공작물(12)로부터 한 층씩 재료를 제거하는 데에 이용된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 전기 부식 가공 시스템(10)은 가공 장치(14) 및 CNC 컨트롤러(16)를 포함한 수치 제어(numerical control: NC) 또는 컴퓨터 수치 제어(computer numerical control: CNC) 장치(도시 생략), 전기 부식 컨트롤러(18), 전원(20), 전해액 공급원(22) 및 전극 조립체(24)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, NC 또는 CNC 장치는 전통적 자동화 가공을 수행하도록 이용될 수 있다. 특정 예에서, 가공 장치(14)는 당업자에게 공지된 서보모터(도시 생략) 및 스핀들 모터(도시 생략)를 포함하는 머신 툴 또는 선반을 포함할 수 있다. 전극 조립체(24)는 전기 부식 가공을 수행하도록 가공 장치(14) 상에 장착된다. 따라서, 서보모터는 전극 조립체(24)와 공작물(12)을 원하는 속도 및 경로로 서로 반대로 이동하게 구동할 수 있고, 스핀들 모터는 전극 조립체(24)를 원하는 속도로 회전하게 구동할 수 있다.
CNC 컨트롤러(16)는 컴퓨터 지원 설계(computer-aided design: CAD) 및/또는 컴퓨터 지원 제작(computer-aided manufacturing: CAM)에서의 공작물(12)에 대한 설명서에 기초하여 사전 프로그램된 명령을 포함하며, 또한 가공 장치(14)에 연결되어, 가공 장치(14)가 전극 조립체(24)를 소정 이송 속도, 축 좌표 위치, 또는 스핀들 속도 등의 소정 작동 파라미터에 따라 이동 및/또는 회전하게 구동하도록 가공 장치(14)를 제어한다. 하나의 비한정적 에에서, CNC 컨트롤러(16)는 범용 CNC 컨트롤러로서, 당업자에게 공지된 바와 같은 중앙 처리 유닛(CPU), 리드 온리 메모리(ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있다. 또한, 하나의 실시예에서, CNC 컨트롤러(16)는 아래에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 가공 전후에 전극 조립체(24)의 상태를 결정하는 기능을 하는 마모 측정 프로그램 모듈(25)을 포함할 수 있다.
도시한 실시예에서, 전원(20)은 직류(DC) 펄스 발생기를 포함한다. 전극 조립체(24)와 공작물(12)은 전원(20)의 음극 및 양극에 각각 연결된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 전극 조립체(24)는 캐소드로서 기능하고 공작물(12)은 애노드로서 기능할 수 있다. 다른 실시예에서, 전극 조립체(24)와 공작물(12)의 극성은 반대로 될 수도 있다.
전기 부식 컨트롤러(18)가 전원(20)의 상태를 모니터링하도록 전원(20)에 연결된다. 하나의 실시예에서, 전기 부식 컨트롤러(18)는, 전극 조립체(24)와 공작물(12) 사이의 간극(26)에서의 전압 및/또는 전류의 상태를 모니터링하는 전압 및/또는 전류 측정 회로 등, 하나 이상의 센서(도시 생략)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 센서는 전원(20)에 배치되거나 별도로 배치될 수도 있다. 비한정적 예에서, 전기 부식 컨트롤러(18)는 당업자에게 공지된 바와 같이 센서(들)로서 기능하도록 마이크로프로세서나 다른 연산 장치, 타이밍 장치, 전압 비교 장치 및/또는 데이터 저장 장치 등을 포함할 수 있다. 추가로, 전기 부식 컨트롤러(18)는 CNC 컨트롤러(16)와 통신하여, 전극 조립체(24)를 유지하는 가공 장치(14)의 이동과 전원(20)을 제어한다.
하나의 예에서, 전해액 공급원(22)은 전해액을 전극 조립체(24)와 공작물(12) 사이로 보내도록 CNC 컨트롤러(16)와 통신하여 그로부터 사전 프로그램된 명령을 수신할 수 있다. 대안적으로, 전해액 공급원(22)은 별도로 배치될 수도 있다. 따라서, 전기 부식 가공에 있어서, 전원(20)은 전해액이 제거된 재료를 간극(16) 밖으로 운반하고 있는 중에 원하는 형상을 형성하도록 공작물(13)로부터 한 층씩 재료를 제거하도록 펄스 전류를 전극 조립체(24)와 공작물(12) 사이로 보낼 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 모범적인 실시예에 따른 전극 조립체(24)가 보다 상세하게 도시되어 있다. 전극 조립체(24)는 내부 중공부(30)를 획정하는 튜브 또는 파이프형 전극 바디(28)를 포함한다. 전극 바디(28)는 공작물(12)에 인접하게 배치되는 원형의 가공면 또는 가공 단부(32)를 구비하며, 하나 이상의 교체 가능 인서트(24)가 황삭 가공 작업을 수행하도록 전극 바디(28)에 그 가공 단부(32)에서 부착된다. 하나의 실시예에서, 도 2에 도시한 바와 같이 전극 바디(28)의 가공 단부(32)에는 단일의 교체 가능 인서트(34)가 마련된다. 하지만, 다른 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이 파이프형 전극 바디(28)의 둘레에 서로 90°만큼 등간격으로 이격된 4개의 교체 가능 인서트(34)가 마련된다.
교체 가능 인서트(들)(34)는 공작물(12)로부터 재료 제거에 적합한 특성(예를 들면, 전기 전도성, 내마모성 등)을 갖는 재료로 이루어진다. 모범적인 실시예에서, 교체 가능 인서트(34)는 텅스텐 구리 합금(WCu)으로 형성되지만, 기타 적절한 재료가 인서트를 형성하는 데에 이용될 수도 있다. 전극 조립체(24)의 교체 가능 인서트(들)(34)는 작업 중에 마모되며, 이에 따라 교체 가능 인서트(들)(34)는 전극 바디(28)의 가공 단부(32)에 선택적으로 탈부착 가능하게 구성되는 것으로 인식되고 있다. 전극 바디(28)에 대한 교체 가능 인서트(들)(34)의 부착은 예를 들면 바디에 대한 인서트의 볼트 체결을 통해, 또는 교체 가능 인서트(들)(34)를 전극 바디(28)에 선택적으로 탈부착 가능하게 하는 임의의 기타 적절한 수단을 통해 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 중공 내부(30)의 치수는, 중공 내부(30)가 공작물(12)의 트레파닝 또는 드릴링으로부터 얻어지는 공작물 재료의 큰 덩어리 또는 코어를 수용하도록 구성될 수 있게 파이프형 전극 바디(28)의 벽두께보다 훨씬 크다. 전극 바디(28)의 중공 내부(30) 내로 들어가는 공작물 재료의 코어 외에도, 공작물 재료의 추가적인 조각 또는 부스러기는 전해액에 의해 전극 바디(28)로부터 외측으로 그리고 위쪽으로 강제로 보내지게 된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전극 바디(28)의 외면(36)은 전극 바디(28)의 가공 단부(32)로부터 공작물 부스러기를 제거할 수 있도록 형성된 복수의 홈(flute)(38)을 포함한다. 이 홈(38)은 전극 바디(28)의 외면(36) 상에 나선형 패턴으로 배치되어, 전해액 및 공작물 부스러기를 전극 바디(28)의 가공 단부(32)로부터 멀어지게 운반하는 플러싱 채널(40)을 획정한다.
도 4 및 도 5에 가장 잘 도시한 바와 같이, 전극 조립체(24)는 또한 전극 바디(28)의 중공 내부(30) 내에 수용된 공작물 재료의 큰 덩어리/코어의 산화를 방지하기 위해 공작물(12)을 향해 보호 가스의 흐름을 안내하는 데에 이용되는 실드 부재(42)를 포함한다. 이 실드 부재(42)는 전극 바디(28)의 일부분의 둘레(즉, 실드 부재는 가공 단부(32)에 이를 정도의 범위로 연장하지 않는다)에 배치되어, 보호 가스를 제공할 수 있는 가스 채널(44)을 획정하도록 전극 바디(28)로부터 이격되어 있다. 하나의 실시예에서, 공작물 재료의 큰 덩어리/코어의 산화가 방지되는 보호 분위기를 제공하여 그 큰 덩어리/코어를 재활용할 수 있도록 하기 위해, 아르곤 가스가 실드 부재(42)와 전극 바디(28)에 의해 형성된 가스 채널(44)을 통과하도록 강제된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하면, 전극 조립체(24)가 이동할 수 있는 지정된 트레파닝 또는 드릴링 툴 경로를 도시하고 있다. 툴 경로를 따라 트레파닝 또는 드릴링 작업을 수행할 시에, 전극 조립체(24)는 CNC 컨트롤러(16)(도 1 참조)에 의해 제어되는 경로를 따라 회전하면서 공작물(12) 내로 전진한다. 가공 간극(26)이 전극 조립체(24)의 원형 가공 단부(32) 및 인서트(34)와 공작물(12)의 후퇴하는 대응 표면 간에 유지된다. 공작물(12)의 대응 표면은 전기 아크의 유무에 관계없이 연속적으로 침식되어 제거된다. 따라서, 환형 홈 또는 구멍(46)과 코어(48)가 점진적으로 형성된다. 코어(48)와 전극 바디(28)의 내면(52) 사이에는 내부 간극(50)이 형성되며, 전극 바디의 외면(36)과 환형 홈 또는 구멍(46)의 측벽 사이에는 외부 간극(54)이 형성된다. 하나의 실시예에서, 내부 간극(50)은 환형 바디(28)에 형성된 슬롯 또는 채널 형태이다.
황삭 가공 작업 중에, 전해액 공급원(22)은 코어(48)와 전극 조립체(24) 사이의 내부 간극(50)을 통해 전극 조립체(24) 내로 냉각 및 세정용 절삭 유체를 고압하에 연속적으로 펌핑한다. 절삭 유체는 전극 조립체(24)의 전진하는 가공면(24)과 공작물(12)의 후퇴하는 대응면 사이의 가공 간극(26)을 가로질러 흐른 후에 전극 조립체(24)와 공작물(12) 사이의 외부 간극(54)을 통해 그리고 전극 바디(28)의 외면(36)의 플러싱 채널(40)을 통해 유출되도록 강제되며, 이에 의해 황삭 가공 작업 중에 생성된 부스러기 및 열을 제거한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 트레파닝 또는 드릴링 작업의 완료 후에, 공작물(12)의 나머지 부분과 완전히 분리된 코어(48)가 남겨진다. 이 코어(48)는 전극 바디(28)의 중공 내부(30) 내에 수용되어 있고, 그 코어(48)를 재활용할 수 있도록 전기 부식 가공 작업의 완료 후에 그로부터 제거될 수 있는데, 그 코어(48)는 실드 부재(42) 및 전극 바디(28)에 의해 형성되는 가스 채널(44)을 통해 흐르는 아르곤 가스를 통해 보호되고 있다. 공작물 재료의 그러한 재활용은 가공되는 공작물 재료가 예를 들어 티타늄과 같이 고가의 재료인 경우에 특히 유익하다.
전극 조립체(28)의 교체 가능 인서트(34)는 작업 중에 모마를 겪게 되며, 이에 따라 교체 가능 인서트(34)의 교체가 언제 필요한지를 결정하기 위해 교체 가능 인서트(34)의 상태가 모니터링되어야 하는 것으로 인식되고 있다. 전술한 바와 같이, 마모 측정 프로그램 모듈(25)(도 1 참조)을 이용하여 전극 조립체(28)의 상태, 특히 교체 가능 인서트(34)의 상태를 모니터링할 수 있다. 마모 측정 프로그램 모듈(25)은, 공작물의 가공 전의 교체 가능 인서트(34)의 두께와 공작물의 가공 후의 교체 가능 인서트(34)의 두께 간의 마모 값을 계산하고 교체 가능 인서트(34)의 잔여 수명을 결정하는 등에 의해 교체 가능 인서트(34)의 사이즈(예를 들면, 두께)를 모니터링할 수 있다. 그러면, 새로운 인서트가 필요하다고 마모 측정 프로그램 모듈(25)에 의해 결정된 경우 교체 가능 인서트(34)는 제거되어 교체될 수 있다(예를 들면, 오래된 인서트(34)를 볼트를 풀어 전극 바디(28)로부터 제거하고 새로운 인서트(34)를 전극 바디(28)에 볼트 체결한다).
이와 같이, 유리하게는, 본 발명의 실시예들은 전기 부식 가공 작업으로부터 얻어진 공작물 재료의 큰 덩어리의 재활용을 가능하게 하는 전극 조립체를 제공한다. 그 전극 조립체는 공작물 재료의 코어 또는 큰 덩어리를 수용할 수 있는 파이프형 전극 바디를 포함하며, 그 코어는 전기 부식 가공 작업의 완료시에 그로부터 제거되어 재활용될 수 있다. 전극 조립체는 공작물 재료의 코어/큰 덩어리에 대한 보호를 제공하고 그 산화를 방지하도록 전극 조립체의 커팅면 또는 가공면을 따라 공작물에 아르곤 가스의 흐름을 제공하도록 구성된다. 전극 조립체의 가공면 상의 교체 가능 인서트는 전극 바디는 그대로 유지하면서 필요에 따라 전극 바디에 교체 가능 인서트를 용이하게 탈부착하도록 마련된다. 따라서, 증가된 수명(단지 교체 가능 인서트만을 정기적으로 교체하면 됨)을 갖고 공작물 재료의 재활용 비용을 감소시키는 전극 조립체가 제공된다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 전기 부식 가공 시스템은, 공작물에 원하는 형상을 가공하도록 구성된 전극 조립체; 전극 조립체와 공작물에 서로 반대의 전기적 극성으로 전압을 인가하도록 구성된 전원; 전극 조립체와 공작물 사이에 전해액을 보내도록 구성된 전해액 공급원; 공작물에 대해 전극 조립체를 이동시키도록 구성된 가공 장치; 및 전원 및 가공 장치를 제어하는 제어 시스템을 포함한다. 전극 조립체는 또한, 중공 내부를 획정하는 튜브형 바디 형태의 전극 바디, 및 공작물에 인접하게 배치되는 그 가공 단부에서 전극 바디에 부착되는 하나 이상의 교체 가능 인서트를 포함하며, 이 하나 이상의 교체 가능 인서트는 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전기 부식 가공 시스템에 이용되는 전극 조립체는, 중공 내부를 획정하고, 전기 부식 가공 프로세스를 통해 가공될 공작물에 인접하게 배치 가능한 가공 단부를 갖는 파이프형 전극 바디, 및 커팅면을 제공하도록 전극 바디에 그 가공 단부에서 부착되고 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된 하나 이상의 교체 가능 인서트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전기 부식 가공 시스템은, 공작물에 원하는 형상을 가공하도록 구성된 전극 조립체; 전극 조립체와 공작물에 서로 반대의 전기적 극성으로 전압을 인가하도록 구성된 전원; 및 공작물에 대해 전극 조립체를 이동시키도록 구성된 가공 장치를 포함한다. 전극 조립체는 또한, 공작물의 트레파닝 또는 구멍 드릴링으로부터 얻어지는 공작물 재료의 코어를 수용하도록 크기 설정된 중공 내부를 획정하는 파이프형 전극 바디; 및 파이프형 전극 바디에 그 가공 단부에서 부착되는 하나 이상의 교체 가능 인서트를 포함하며, 하나 이상의 교체 가능 인서트는 파이프형 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된다.
본 명세서에서 기술한 설명은 최상의 모드를 비롯한 발명을 개시함과 아울러, 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 비롯하여 어떠한 당업자라도 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 일례들을 이용하고 있다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구항들에 의해서 정해지고, 당업자에게 일어나는 다른 예들을 포함할 수도 있다. 그러한 다른 예들은 그들 예가 청구항들의 문자 언어와 상이하지 않은 구조적인 요소를 갖는 경우, 또는 그들 예가 청구항들의 문자 언어와 별 차이가 없는 등가의 구조적인 요소를 포함하는 경우 청구항들의 범위 내가 되도록 의도된다.
본 발명을 단지 제한된 개수의 실시예와 관련하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 그러한 개시한 실시예에 한정되지 않는다는 점을 용이하게 이해할 것이다. 오히려, 본 발명은 앞서 설명하지 않았지만 본 발명의 사상 및 범위에 상응하는 변형, 변경, 대체 또는 등가의 구성을 얼마든지 채용하도록 수정될 수 있다. 게다가, 본 발명의 다양한 실시예를 설명하지만, 본 발명의 양태는 전술한 실시예들의 단지 일부만을 포함할 수도 있다는 점을 이해해야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 전술한 상세한 설명에 의해 제한되는 것으로 볼 것이 아니라, 첨부된 청구 범위의 보호 범위에 의해서만 제한된다.
10: 전기 부식 가공 시스템
12: 공작물
14: 가공 장치
16: CNC 컨트롤러
18: 전기 부식 컨트롤러
20: 전원
22: 전해액 공급원
24: 전극 조립체
26: 가공 간극
28: 전극 바디
30: 중공 내부
32: 가공 단부
34: 교체 가능 인스트
36: 전극 바디의 외면
38: 홈
40: 플러싱 채널
42: 실드 부재
44: 가스 채널
46: 구멍
48: 코어

Claims (20)

  1. 전기 부식 가공 시스템으로서:
    공작물에 원하는 형상을 가공하도록 구성된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체와 상기 공작물에 서로 반대의 전기적 극성으로 전압을 인가하도록 구성된 전원;
    상기 전극 조립체와 상기 공작물 사이에 전해액을 보내도록 구성된 전해액 공급원;
    상기 공작물에 대해 상기 전극 조립체를 이동시키도록 구성된 가공 장치; 및
    상기 전원 및 상기 가공 장치를 제어하는 제어 시스템
    을 포함하며, 상기 전극 조립체는,
    중공 내부를 획정하는 튜브형 바디 형태의 전극 바디; 및
    상기 공작물에 인접하게 배치되는 가공 단부에서 상기 전극 바디에 부착되는 하나 이상의 교체 가능 인서트
    를 포함하며, 상기 하나 이상의 교체 가능 인서트는 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성되는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 교체 가능 인서트는 각각 텅스텐-구리 합금으로 이루어지는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 교체 가능 인서트는 상기 전극 바디의 둘레에 등간격으로 이격된 복수의 교체 가능 인서트를 포함하는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전극 바디는 전해액을 상기 전해액 공급원에서부터 공작물까지 공급하도록 그 내에 형성된 냉각 채널을 포함하는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전극 바디는 복수의 홈(flute)이 형성된 외면을 포함하며, 상기 복수의 홈은 공작물 부스러기를 상기 전극 바디의 가공 단부로부터 멀어지게 운반하도록 구성되는 플러싱 채널(flushing channel)을 획정하는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 홈은 상기 전극 바디의 외면 상에 나선형 패턴으로 배치되는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 전극 바디의 적어도 일부분 주위에 배치된 실드 부재를 더 포함하는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 실드 부재는 보호 가스를 제공할 수 있는 가스 채널을 획정하도록 상기 전극 바디로부터 이격되게 배치되는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가스 채널은 공작물 부스러기의 산화를 방지하도록 상기 전극 바디의 가공 단부를 향해 보호 가스를 보내는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전극 바디의 중공 내부는 상기 공작물의 가공으로부터 얻어지는 공작물 재료의 큰 덩어리(chunk)를 수용하도록 구성되는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 공작물의 트레파닝 또는 구멍 드릴링을 수행하기 위해 상기 전극 조립체를 이동시켜 상기 공작물 재료의 큰 덩어리를 생성하게 상기 가공 장치를 제어하도록 구성되는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  12. 전기 부식 가공 시스템에 이용되는 전극 조립체로서:
    중공 내부를 획정하고, 전기 부식 가공 프로세스를 통해 가공될 공작물에 인접하게 배치 가능한 가공 단부를 갖는 파이프형 전극 바디; 및
    커팅면을 제공하도록 상기 전극 바디에 그 가공 단부에서 부착되고 상기 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성된 하나 이상의 교체 가능 인서트
    를 포함하는 전극 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 교체 가능 인서트는 각각 텅스텐-구리 합금으로 이루어지는 것인 전극 조립체.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전극 바디는 복수의 홈이 형성된 외면을 포함하며, 상기 복수의 홈은 공작물 부스러기를 상기 파이프형 전극 바디의 가공 단부로부터 멀어지게 운반하도록 구성되는 플러싱 채널을 획정하는 것인 전극 조립체.
  15. 제12항에 있어서, 상기 파이프형 전극 바디의 적어도 일부분 주위에 배치되는 실드 부재를 더 포함하며, 이 실드 부재는 보호 가스를 제공할 수 있는 가스 채널을 획정하도록 상기 파이프형 전극 바디로부터 이격되게 배치되는 것인 전극 조립체.
  16. 제12항에 있어서, 상기 파이프형 전극 바디의 중공 내부는 상기 공작물의 가공으로부터 얻어지는 공작물 재료의 큰 덩어리를 수용하도록 구성되는 것인 전극 조립체.
  17. 제12항에 있어서, 상기 파이프형 전극 바디는 전해액을 상기 전해액 공급원에서부터 공작물까지 공급하도록 그 내에 형성된 냉각 채널을 포함하는 것인 전극 조립체.
  18. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 교체 가능 인서트는 상기 파이프형 전극 바디의 둘레에 서로 90°만큼 이격되게 배치된 4개의 교체 가능 인서트를 포함하는 것인 전극 조립체.
  19. 전기 부식 가공 시스템으로서:
    공작물에 원하는 형상을 가공하도록 구성된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체와 상기 공작물에 서로 반대의 전기적 극성으로 전압을 인가하도록 구성된 전원; 및
    상기 공작물에 대해 상기 전극 조립체를 이동시키도록 구성된 가공 장치
    를 포함하며, 상기 전극 조립체는,
    상기 공작물의 트레파닝 또는 구멍 드릴링으로부터 얻어지는 공작물 재료의 코어를 수용하도록 크기 설정된 중공 내부를 획정하는 파이프형 전극 바디; 및
    상기 파이프형 전극 바디에 그 가공 단부에서 부착하는 하나 이상의 교체 가능 인서트
    를 포함하며, 상기 하나 이상의 교체 가능 인서트는 상기 파이프형 전극 바디의 가공 단부에 선택적으로 탈부착 가능하도록 구성되는 것인 전기 부식 가공 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 파이프형 전극 바디의 일부분 주위에 배치된 실드 부재를 더 포함하며, 상기 실드 부재는 공작물 재료의 코어의 산화를 방지하도록 상기 전극 바디의 가공 단부에까지 보호 가스를 제공할 수 있는 가스 채널을 획정하기 위해, 상기 파이프형 전극 바디로부터 이격되게 배치되는 것인 전기 부식 가공 시스템.
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