[첨단 헬로티]
세키사와 토모노부 (關澤 友伸) ㈜牧野후라이스製作所
1. 서론
와이어 방전가공기는 자동 결선의 성능 향상 등에 의해 야간의 무인운전도 많이 이루어지게 됐다. 또한 가공 형상이 큰 워크에서도 요구 정도가 높아지고 있기 때문에 중형의 고정도 와이어 방전가공기가 요구되고 있다.
동사에서는 고객의 목소리를 듣고 기존의 고정도 와이어 방전가공기의 축 스트로크(X 550/Y 370mm)보다 한단계 더 큰 (X 650/Y 470mm) 새로운 와이어 방전가공기 ‘UP6’을 개발했다(그림 1).
새로운 와이어 방전가공기는 스트로크의 크기와 동시에, 가공 정도 및 피치 정도는 기존의 고정도 와이어 방전가공기와 동등 혹은 그 이상의 성능을 지향한 개발이 됐다. 여기에서는 기계의 특징과 가공 사례를 함께 소개한다.
2. 특징
와이어 방전가공기의 가공 정도는 여러 가지 외란이 크게 영향을 미친다. 가공 정도를 높게 유지하기 위해 그들을 적절하게 억제하고 제어하는 것이 요구된다.
예를 들면 와이어 방전가공기에서 사용하는 와이어 전극선은 강성이 없다. 강성이 없기 때문에 가공 중에는 와이어 단선이나 가공 궤적에 대한 와이어 지연 등의 사상이 발생, 가공 정도 등에 큰 영향을 미친다. 또한 온도에 의한 기계에 대한 영향도 외관의 하나이다. 여기에서는 동사의 새로운 와이어 방전가공기에 채용하고 있는 이하의 4가지 특징을 소개한다.
(1) 장력 발생기구
와이어 방전가공기의 구성 요소 중 하나로 장력 발생기구를 들 수 있다. 와이어 전극선의 장력은 워크의 진직성이나 코너 정도에 크게 영향을 미친다. 특히 장기간에 걸친 운용에서는 영향이 크다. 이에 AC 서보모터를 이용한 새로운 장력 발생기구를 개발, 안정된 장력을 실현해 장기간에 걸친 정도의 안정화를 도모했다(그림 2).
(2) 트윈 펌프
동사의 와이어 방전가공기는 상하의 헤드에서 가공액을 공급하는 펌프를 각각에 탑재해 상하 독립된 제어를 하고 있다. 이것에 의해 가공 상황을 기계가 검지, 효율적으로 가공칩을 제거하고 또한 다듬질가공 시의 안정된 가공을 가능하게 하고 있다.
(3) 열변위 대책
와이어 방전가공기의 가공 정도를 유지하기 위해서는 온도 변화에 의한 기계의 자세 변화를 억제하는 것이 중요해진다. 동사에서는 기존 가공액의 온도와 동일한 온도의 공기를 기계 내부에 라디에이터를 통해 보내는 것에 의해 온도 제어를 하고 있다. 이번에는 또한 온도 조정한 가공액을 기계 구조물의 주물 내부에 순환시키고 있다. 이것에 의해 장시간의 가공에도 기계의 열변위를 최소한으로 억제하고 있다(그림 3).
(4) 방전 제어
기계는 방전 시의 극간 정보를 항상 감시, 와이어 단선의 원인이 되는 집중 방전을 회피하거나, 방전 상태를 안정시키거나 하도록 제어하고 있다. 새로운 제어에서는 이 감시하고 있는 처리를 대폭으로 고속화하고, 와이어와 워크의 극간을 기존 이상으로 안정시켜 최적으로 제어하고 있다.
3. 가공 사례
앞에서 말한 4가지 특징을 이용함으로써 얻어진 가공 사례를 소개한다.
(1) 진원가공
진원의 가공은 기계의 로스트 모션 등을 포함한 기계의 움직임이 정직하게 나타난다. 우수한 기계 구조에 의해 움직임을 매끄럽게 하고, 또한 최적의 방전 제어에 의해 기존 이상의 진원도를 얻을 수 있다(그림 4).
(2) 피치 가공
2장의 플레이트 가공을 하고 각각 ±1.0μm의 피치 정도를 얻었다. 고정도 피치 가공도 여러 장을 동시에 세팅 및 가공을 할 수 있다. 장시간의 가공 시에 걱정이 되는 실온의 변화에 대해, 열변위 대책을 하고 있기 때문에 안심하고 가공할 수 있다고 생각한다(그림 5).
(3) 복합 코너 형상 정도
기존 제어에서는 대소의 코너나 미소한 코너가 연속되는 형상의 가공은 난이도가 높고, 형상 오차가 커지기 쉬웠다. 새로운 제어에서는 기존 이상의 코너 제어 최적화와 앞에서 말한 새로운 장력 발생기구에 의해 형상 정도를 대폭으로 향상시킬 수 있었다(그림 6).
4. 맺음말
앞으로도 한층 더 고객의 목소리에 귀를 기울이고, 시장의 요망에 대응한 제품 및 가공 기술의 개발을 스피드감을 가지면서 추진해 갈 계획이다.
세키사와 토모노부 : EDM R&D 본부 영업기술부
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