기타가공 - 초음파가공/방전가공/레이저가공/전자 빔 가공

5. 초음파가공

 

충돌가공으로 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변화시키며 초음파(16 kc/sec 이상),

주파수의 진동(20~30kc/sec)을 주고 공작물과 공구사이에 연삭입자와 연삭액을 넣고

펌프로 순환시켜 입자와 공작물에 대한 충돌로 인한 다듬질(진동자의 자기변형으로

초경합금, 보석류를 다듬질)하며, 공구재료는 연강, 피아노선이 쓰인다.

 

(1) 용도 : 담금질강, 초경합금, 보석, 수정 등을 다듬질 가공한다.

 

(2) 연삭입자 : AI2O3, Sic, 다이아몬드+공작액(물+석유)

 

(3) 특징

 

1. 초경질이며, 메짐성이 큰 재료에 사용된다.

2. 구멍가공, 절단, 평면, 표면 가공 등을 할 수 있다.

3. 연삭 가공에 비하여 가공면의 변질 및 스트레인(변형)이 적다.

4. 전기적으로 불량도체일지라도 보통금속과 동일하게 가공이 된다.

 

6. 방전가공(E.D.M)

방전형상을 인공적으로 설정하여 그 에너지를 이용하는 가공방법이다. (전기 접점에

의한 직류 콘덴서법) 공작물과 공구가 직접 접촉함이 없이 상호간에 어느 간격을 유지

하면서 그 사이에선 물리적으로 가공하는 방법(공작물(+)극 가공전극(-)이며 극과의

간격은 5~10mm)이며, 종류로는 콘덴서 형, 크리스탈 형, 다이오드 형이 있으며, 기본

적인 회로 형식은 RC회로이다.

 

(1) 용도 : 담금질강, 고속도강, 내열강, 다이아, 수정

 

(2) 장점

1. 공작물 경도와 관계없이 전기도체이면 쉽게 가공된다.

2. 숙련된 작업이 필요하지 않는다.(무인가공 가능)

3. 전극 현상 그대로 정밀도가 높은 가공이 된다.

4. 가공조건의 선택과 변경이 쉽다

5. 비접촉성으로 기계적인 힘이 가해지지 않는다

6. 다듬질면은 방향성이 없고 균일하다

7. 복잡한 표면형상이나 미세한 가공이 가능하다.

8. 가공표면의 열 변질층 두께가 균일하여 마무리 가공이 쉽다.

9. 가공변형이 적어 박판가공이 용이하다

 

(3) 단점

1. 공구 전극이 필요하며 적극가공의 어려움과 공구의 소모가 크다

2. 가공부분에 변질층이 남으며 다소 가공속도가 느리다

3. 비전도체인 경우 가공이 어렵고 가전도(저부형, 금형)에 제한 받음

 

(4) 전극재료 : 구리, 은, 텅스텐 합금, 황동, 인청동, 텅스텐, 흑연(가장 좋으나 소모가

빠르다)

 

(5) 전극재료의 조건

1. 방전이 안정하고 가공속도 및 정밀도가 높을 것.

2. 전극 소모가 적고 가공이 쉬울 것.

3. 가격이 저렴할 것.

 

(6) 가공액 : 절연도가 높은 유전체액 사용(높은 점도액은 부적절), 일반적으로 경유사

용(와이어 컷은 물(탈이온수) 사용)

 

7. 레이저가공

 

레이저 광원의 빛은 대단이 밀도 높은 단색성과 평행도가 높은 지향성을 이용하여 렌

즈나 반사경을 통해 파장을 집중시켜 공작물에 빛을 쏘면 전자 빔 가공과 같이 순간적

으로 국부에 가열하여 용해 또는 증발 시키므로서 가공이 된다. 이와 같이 대기 중에서

비접촉으로 가공하는 것을 레이저가공이라 하며 특징은 다음과 같다.

(1) 비접촉 가공으로 공구마모가 거의 없다.

(2) 임의의 위치 가공이 가능(원격조정이 가능하고 진공이 불필요)

(3) 열에 의한 변형이 적으므로 열, 충격을 받기 쉬운 재료가공에 적합

(4) 비금속(세라믹, 가죽)의 가공이 가능

(5) 미세 가공과 난삭제 가공이 용이하다.

(6) 투명체를 통해 가공할 수 있다.

 

8. 전자 빔 가공

 

10？？mmHg 정도의 진공 중에서 높은 전압과 높은 에너지를 가진 열전자를 렌즈를 통

해 가는 빔(beam)인 전자총을 만들어 공작물에 집중 투사시키면, 전자는 투사점으 표

면층에 침입해 운동 에너지가 순간적으로 10？~10？W/㎠ 정도의 높은 열로 변화된다.

이 열로 공작물을 용해, 분출 또는 증발시켜 가공하는 것을 전자 빔가공이라 한다. 전

자빔가공은 용접, 표면 담금질, 구멍 뚫기 등에 이용하며, 전자 빔이 공구로서 가지는

특징은 다음과 같다.

(1) 전자 빔의 굵기를 조절할 수 있다.

(2) 단시간에 국소부분을 가열시킬 수 있다.

(3) 전자가 고체 내부에 침입해 가공 에너지를 내부에 주어진다,

(4) 전자는 질량이 작고 전하량이 크므로 전기적, 자기적으로 고속도에서 제어가 가능

하다.

 

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