일반기술

회전식 열 공구 및 이를 이용한 가공장치

본 발명에서는 열용삭 가공 개념에 의해 디지털 3차원 형상 데이터에 따라 빠르고 용융 재료가 능동적으로 제거될 수 있는 회전식 열공구를 이용한 쾌속 열용삭 가공 공정 및 장치를 고안한다.CAD 데이터를 이용하여 공정 변수에 적합하게 열반경을 설정하여 공구 경로를 생성한다. 가공 재료와 회전식 열공구를 셋업하고 공정 변수를 입력한 후 정상 상태에 도달하였을 때 공작물을 가공한다. 본 발명에서는 폼 재료를 열을 이용하여 가공함으로써 기존의 폼 가공의 절삭 가공시 발생하였던 칩의 발생 및 오랜 가공 시간의 문제를 해결 할 수 있었다. 그러나 기존의 계단 형상을 가진 열공구는 불균일한 용융 폴리머 제거나 가공물 표면의의 용융 폴리머 제거가 원활하지 않아 공작물의 표면 조도가 좋지 못한 문제가 발생하게 된다. 본 발명에서는 회전식 열공구를 이용하여 새로운 면에 의해 균일하게 가공을 수행할 수 있고 가공물 표면의 용융 폴리머를 능동적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 열분해를 수행하지 않고 용융으로 가공을 수행하여 열반경 및 소모전력을 최소화할 수 있다. 또한, 회전식 인덱싱 테이블을 사용함으로써 임의의 3차원 형상에 대한 가공 공구의 접근이 5면에서 용이하도록 하였다.본 발명의 장치 구성은 , ① 3축 가공기, ② 회전식 열공구, ③회전식 인덱싱 테이블, ④ 시스템 제어부로 구성되어 있다. 본 발명은 폼 재료가 많이 사용되는 금형 산업, 시작품 제작산업 및 디자인 산업등과 같은 3차원 폼 형상 가공 시장에서 가공 비용 절감 및 제작 시간 단축을 위해 획기적으로 적용될 것이라 사료된다. 또한, 본 발명은 기존의 폼을 이용한 3차원 조형 형상 공정등의 후가공 공정으로 활용되어 세부 가공을 수행하거나 표면 가공을 수행할 수 있어 다양한 분야에 활용될 것이라 사료된다.쾌속 열용삭에 의해 폼재료를 열을 이용하여 거의 잔여 재료가 발생하지 않고 빠르게 가공할 수 있다. 이 때 단위 절삭량이 크고 빠르게 가공되기 때문에 용융 폴리머가 발생하는데 본 발명에서는 이를 능동적으로 제거할 수 있는 회전식 열공구를 제안한다. 표면에 나선형 홈을 가진 열공구는 회전에 의해 연속적으로 용융 폴리머를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 공작물과 접촉이 이루어지는 하단 부위에서 발생하는 용융 폴리머를 제거할 수 있어 공작물의 표면 조도 및 정밀도를 높힐 수 있다. (1) 나선형의 홈과 회전을 이용하여 연질 재료 용삭 가공시 발생하는 용융 재료를 효과적으로 제거하는 방법(2) 발열이 되면서 회전이 가능한 열공구 구조 및 제작 방법 (3) 용삭 가공에서 공작물과 접촉하는 하단부분의 용융 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있는 공구 구조 (4) 열분해를 수행하지 않는 것에 의한 가공 열반경 최소화 및 소비 전력 절감 효과(5) 가공시 회전에 의한 공구의 새로운 면에 의해 균일한 가공