방전 가공(EDM)은 침식을 통해 금속을 제거하여 부품을 성형하는 방법입니다. 이러한 침식은 공구 전극과 가공물 전극 사이에서 발생하는 펄스 방전으로 인해 순간적으로 발생하는 매우 높은 온도 때문에 발생합니다.
이 그림은 EDM 장비의 원리를 보여줍니다. 펄스 발생기의 두 극은 각각 공구 전극과 가공물에 연결됩니다. 두 극이 작동 유체 내에서 가까워지면, 갭(gap)에 걸리는 전압이 유체를 분해하여 스파크 방전을 생성합니다. 이 방전은 방전 채널에 엄청난 양의 열을 즉시 발생시켜 매우 높은 온도(10,000°C 이상)에 도달합니다. 이 강렬한 열은 부품과 공구 표면의 아주 작은 국소 영역을 녹이거나 증발시켜 미세한 크레이터를 남기는 침식을 유발합니다.
이 방전 과정이 여러 번 반복되면서 부품 표면은 무수히 많은 작은 크레이터로 뒤덮입니다. 전극은 지속적으로 아래로 공급되고, 공구 전극의 윤곽이 공작물에 그대로 복제되어 부품 가공이 완료됩니다.
EDM 기계의 구성 요소
EDM 기계는 펄스 전원 공급 장치, 자동 공급 제어 시스템, 기계 본체(주요 구조), 작동 유체 순환 및 여과 시스템으로 구성됩니다.
펄스 전원 공급 장치
펄스 전원 공급 장치의 역할은 표준 50Hz AC 전기를 고주파 펄스 전력으로 변환하는 것입니다. 이 전력은 공구 전극과 작업물에 적용되어 방전에 필요한 에너지를 제공합니다. 다이어그램에 표시된 펄스 발생기는 저항(R)과 커패시터(C)로 구성된 기본 유형입니다. DC 전원(E)은 저항(R)을 통해 커패시터(C)를 충전합니다. 커패시터 양단의 전압이 증가함에 따라 공구 전극(음극)과 작업물(양극) 사이의 간격이 끊어지는 특정 한계에 도달하여 스파크 방전이 발생합니다. 스파크가 발생하는 동안 커패시터는 저장된 에너지를 방출하고 전극 사이의 전압이 갑자기 떨어지며 작동 유체는 절연 특성을 회복합니다. 그런 다음 전원 공급 장치는 즉시 커패시터를 재충전하기 시작합니다. 이 사이클은 지속적으로 반복되어 초당 수천에서 수십 번의 펄스 방전을 생성합니다.
EDM은 펄스 방전을 사용해야 합니다. 각 방전 사이의 펄스 간격 동안 전극 사이의 액체 매질은 절연 상태를 회복할 충분한 시간을 가져야 합니다. 이는 다음 펄스가 간격을 깨고 상대적으로 가까운 다른 지점에서 방전되도록 하여 동일한 지점에서 연속 방전이 발생하는 것을 방지하는 데 필수적입니다. 이러한 방전은 안정적인 전기 아크를 형성합니다. 안정적인 전기 아크는 너무 오래 지속되어 더 깊은 용융층을 형성하고 용접이나 절단으로만 이어지므로 치수 가공에 필요한 정밀도와 매끄러운 마감을 얻을 수 없습니다.
EDM 공정에서는 공작물과 공구 전극 모두 침식됩니다. 그러나 양극(양극 단자에 연결됨)과 음극(음극 단자에 연결됨)의 침식 속도가 다릅니다. 이 현상을 "극 효과"라고 합니다. 공구 전극 마모를 줄이고 가공 정확도와 생산 효율을 향상시키려면 항상 극 효과를 극대화하는 것이 바람직합니다. 즉, 부품은 가능한 한 빨리 침식되어야 하고 공구는 가능한 한 느리게 침식되어야 합니다. 따라서 EDM에는 DC 펄스 전원 공급 장치가 필수적입니다. AC 펄스 전원 공급 장치를 사용하는 경우 공작물과 공구의 극성이 지속적으로 변하여 전체 극 효과가 0이 됩니다. 극 효과는 일반적으로 펄스 폭, 전극 재질, 단일 펄스의 에너지와 같은 요인과 관련이 있으며, 이러한 요인들이 주어진 작업에 대한 최적의 극성 선택을 종합적으로 결정합니다.
자동 공급 제어 시스템
자동 공급 제어 시스템은 공구 전극의 공급 속도를 조절하여 공구와 작업물 사이에 필요한 방전 간격을 유지함으로써 펄스 방전 프로세스가 올바르게 작동하도록 보장합니다.
기계 본체
기계 본체는 공구 전극과 작업물을 고정하고, 고정하고, 이동하는 데 사용되는 기계 장치입니다.
작동 유체 순환 및 여과 시스템
작동 유체 순환 및 여과 시스템은 깨끗한 작동 유체를 공구 전극과 가공물 사이의 틈을 통해 가압 상태로 밀어냅니다. 이를 통해 침식된 입자를 신속하게 씻어내고 유체를 여과하여 연속 재사용합니다. 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 작동 유체는 등유 또는 기계유입니다.
EDM 기계는 다양한 제품군으로 출시됩니다. 가공 방식에 따라 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
- 싱커 EDM(다이 싱킹 EDM): 이 장비는 특수 형상의 공구 전극을 사용하여 부품에 해당 형상을 가공합니다. 싱커 EDM은 특정 유전체 매질 내에서 공구 전극과 공작물 전극 사이의 펄스 방전에 의한 전기 침식 효과를 이용하는 제조 공정입니다. 공구 전극은 일반적으로 전해 구리 또는 흑연으로 만들어진 형상 전극으로, 원하는 어떤 형상으로든 제작할 수 있습니다. 가공된 형상은 공작물에 해당하는 음각 공동입니다.
- 와이어 방전 가공(Wire EDM): 이 장비는 와이어 전극을 사용하여 부품에 2차원 형상을 가공합니다. 와이어 방전 가공(WEDM)은 얇은 금속 와이어(와이어 전극)가 지속적으로 움직이면서 펄스 스파크 방전을 통해 금속을 제거하고 공작물의 형상을 가공하는 기본 원리로 작동합니다.
- 이 공정은 일반적으로 저속 와이어 방전 가공과 고속 와이어 방전 가공으로 분류됩니다. 일반적으로 직경이 0.1mm에서 0.3mm 사이인 와이어 전극을 사용하여 펀치 부품이나 금형 캐비티와 같은 관통 구멍이 있는 정밀 가공 부품을 제작합니다.
와이어 방전 가공(EDM)은 연속적으로 움직이는 금속 와이어(공구 전극)와 가공물 사이의 펄스 방전으로 발생하는 전기적 침식을 이용하여 부품을 절단합니다. 와이어 절단에 사용되는 전극 와이어는 매우 얇으며(일반적으로 직경 0.04mm~0.25mm) 몰리브덴, 텅스텐 또는 구리로 만들어집니다. 이 공정은 ±0.005mm의 정밀한 공차와 3.2μm~1.6μm의 표면 조도(Ra)를 제공하는 높은 수준의 정확도를 제공합니다. 정밀하고 좁으며 복잡한 캐비티 가공이 가능하며 금형 및 성형 공구 생산에 사용됩니다.
이 그림은 와이어 방전 가공 장치를 보여줍니다. 와이어 스풀은 회전 방향을 번갈아 가며 와이어를 공급합니다. 펄스 전원 공급 장치는 가공 에너지를 공급하여 연속적으로 움직이는 와이어와 가공물 사이에 방전을 발생시킵니다. 가공물을 고정하는 CNC 작업대는 X축과 Y축을 따라 독립적으로 움직일 수 있으며, 이 두 축을 결합하여 다양한 이동 경로를 생성하고 원하는 형상으로 가공합니다.
싱커 EDM과 달리 와이어 EDM은 특수 공구 전극이 필요하지 않습니다. 또한, 전극 역할을 하는 금속 와이어가 가공 중 끊임없이 움직이기 때문에 마모가 거의 발생하지 않습니다. 동일한 부품을 가공할 때 와이어 EDM은 일반 싱커 EDM보다 절삭량이 적습니다. 즉, 생산 효율이 훨씬 높으면서도 기계는 더 낮은 전력으로 작동할 수 있습니다.
EDM의 특징과 응용
EDM은 재료의 강도, 경도, 인성 또는 융점에 관계없이 우수한 전기 전도도를 가진 금속 재료의 가공에 적합합니다. 따라서 내열강, 경화강, 초경합금과 같이 기존 가공으로는 가공하기 어려운 재료의 가공에 효과적인 방법입니다.
가공 중 공구와 공작물이 직접 접촉하지 않으므로 절삭력이 발생하지 않습니다. 즉, 공구 전극은 순수 구리나 흑연과 같은 부드러운 재질로 제작할 수 있습니다. 또한, 공구나 공작물의 강성이 작업에 비해 너무 낮다는 걱정 없이 얇은 벽의 부품, 작은 구멍, 좁은 슬롯을 가공할 수 있습니다. 또한, 넓은 가공 영역으로 인해 과도한 절삭력이 발생할 걱정 없이 다양하고 복잡한 캐비티와 3차원 곡면을 단일 단계로 가공할 수 있습니다.
. 방전 가공 서비스전압, 전류, 주파수, 펄스 폭과 같은 조정된 전기적 매개변수 집합을 가공 사양이라고 합니다. 이러한 사양은 다양한 가공 요구에 맞게 황삭과 정삭의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 가공 사양의 선택은 필요한 치수 정확도 및 부품 표면 조도와 밀접한 관련이 있습니다. 일반적으로 정삭 사양을 사용한 홀 드릴링의 치수 오차는 0.05mm까지, 캐비티 가공의 경우 약 0.1mm까지 가능하며, 표면 조도(Ra) 값은 3.2μm에서 0.8μm까지 다양합니다. EDM은 다음을 포함하여 매우 광범위한 분야에 적용됩니다.
- 펀칭 다이, 와이어 드로잉 다이, 스피너렛용 구멍 등 다양한 유형의 구멍을 가공합니다.
- 단조 금형, 다이캐스팅 금형, 플라스틱 금형의 캐비티와 같은 3차원 곡선 캐비티를 가공합니다.
- 절단, 절단, 표면 강화, 조각, 명판 및 태그 표시 작업을 수행합니다.
회사 소개 게츠셰이프
현실로 만들고 싶은 디자인이 있으신가요? 게츠셰이프신속한 프로토타입 제작을 더욱 간편하게 도와드립니다. 3D 설계 및/또는 2D 도면을 업로드하시면 핀과 같은 맞춤형 부품에 대한 견적을 24시간 이내에 받아보실 수 있습니다. 저희 숙련된 팀이 고객님의 프로젝트에 최적화된 소재와 제조 공정을 선택하실 수 있도록 도와드립니다. 지금 바로 연락하셔서 야심 찬 아이디어를 현실로 만들어 보세요!
