1.0 개요
전기 방전을 이용하여 특정 형태를 얻는 제조 기술입니다. 스파크 가공, 스파크 방전 가공, 연소 가공, 다이 싱킹, 와이어 방전 가공 등은 모두 이 공정을 설명하는 데 사용되는 용어입니다.
중국 CNC 밀링 업체는 EDM(방전가공)을 이용하여 티타늄, 스테인리스강 및 기타 경화 합금과 같은 경질 소재로 복잡한 형상을 가공합니다.
1.1 EDM의 용도
EDM은 여러 공정을 수행할 수 있어 소량 생산에 적합합니다. 밀링, 선삭, 미세 구멍 드릴링 등 다양한 가공이 가능합니다. EDM 기술은 독특하고 정밀한 형상을 생성할 수 있기 때문에 다음과 같은 분야에 활용됩니다.
i. 다이 메이킹
다이 커팅 및 다이 셰이핑 장비는 재료를 절단하거나 성형하여 고체 물체를 만드는 데 사용됩니다. 필요한 모양의 크기나 희소성에 관계없이 EDM(방전가공)을 사용하여 이러한 다이를 제작합니다.
II. 금형 제작
방전가공(EDM)은 금형의 직경, 깊이 및 형상을 정확하게 구현하는 데 자주 사용됩니다. 금형 제작업체는 방전가공을 주요 사출 성형 방식으로 활용합니다. 금형 생산에 가장 일반적으로 사용되는 방전가공 방식은 와이어 방전가공입니다.
III. 아주 작은 구멍을 뚫다
EDM 기술은 경도에 관계없이 모든 재료에 정밀하고 깊은 미세 구멍을 빠르고 효율적으로 뚫는 데 적합한 방식입니다. EDM은 경사면이나 기타 까다로운 영역에 구멍을 뚫는 데에도 사용할 수 있습니다.
2.0 EDM 작동 원리
직류 전원 공급 장치는 스파크 발생에 필요한 에너지를 제공합니다. 직류 전원은 EDM 시스템에 의해 제어되며, 이 시스템은 스파크 에너지를 켜고 끄면서 각 스파크에 정확한 양의 전기를 공급합니다.
절연 유체의 절연 강도는 전극과 공작물 사이에서 스파크가 발생하는 빈도를 결정합니다. 일반적인 탄화수소 오일 절연 유체의 절연 강도는 밀리미터당 170볼트(170V/mm)입니다.
전극과 공작물 사이의 거리가 0.001인치(0.025mm)에 도달할 때까지 전극을 공작물에 더 가까이 이동시킵니다.
유전체 유체가 전극과 공작물 사이의 틈을 채웁니다. 전극이 전진하는 동안 전극과 공작물 사이에 170V의 전압이 공급됩니다.
유전체 유체는 전압이 170V이고 간격이 0.001인치(0.025mm)일 때 이온화되어 전기 절연체에서 전기 전도체로 변환됩니다. 이온화된 유전체 유체는 전극에서 가공물로 전류를 전달합니다. 유전체 유체가 이온화된 후에도 전원이 차단될 때까지 전류가 계속 흐릅니다.
전원이 차단되면 절연액은 탈이온화되어 다시 전기 절연체로 돌아갑니다. 전원을 켰지만 전극이 공작물에 충분히 가깝지 않아 스파크가 발생하지 않으면 전압계는 개방 회로 전압을 표시합니다. 가공 전압은 스파크가 발생할 때 표시되는 전압입니다. 일반적인 개방 회로 전압 범위는 100~300V입니다. 대부분의 경우 가공 전압은 20~50V 사이입니다.
유전체 유체가 이온화되면 전류의 흐름에 의해 가열되어 플라즈마로 변환됩니다. 이러한 상황에서 전자는 이온화된 플라즈마를 쉽게 가로질러 스파크 형태로 흐릅니다. 플라즈마에 전류가 흐르면 음전하를 띤 전자는 양전하를 띤 공작물 쪽으로, 양이온은 음전하를 띤 전극 쪽으로 끌립니다.
전자와 이온의 운동 에너지는 각각 공작물 및 공구 표면과 충돌할 때 열 에너지 또는 열 흐름으로 변환됩니다. 이러한 강렬하고 집중된 열 흐름은 순간적으로 10,000℃를 초과하는 극심한 온도 상승을 유발합니다. oC. 국부적으로 급격한 온도 상승이 발생하여 재료가 제거됩니다. 재료 제거는 즉각적인 기화와 용융 모두에 의해 발생합니다. 용융된 금속의 일부만 제거됩니다. 전위차가 제거되면 플라즈마 채널이 붕괴됩니다. 이로 인해 전극 표면과 주변 영역, 특히 공구 근처나 가공물 표면의 높은 지점에서 압축 충격파가 발생합니다.
3.0 EDM의 종류
방전 가공에는 여러 가지 방법이 있습니다. 방전 가공의 종류는 다음과 같습니다.
1. 싱커 EDM
이 방법의 첫 번째 단계에서는 흑연 또는 구리 전극과 유전체 유체를 사용하여 전극과 가공물 사이에 전기 스파크를 발생시킵니다. 전극은 필요한 홈의 역형태로 제작됩니다. 이러한 방식으로 금형이 만들어집니다.
오일과 같은 절연 유체에 잠긴 상태에서 다이와 전기 전도성 공작물 사이에 전압이 유도됩니다. 다이를 공작물 쪽으로 천천히 내리면 '절연 파괴'가 발생하고, 이때 '스파크 갭'을 통해 스파크가 발생합니다. 이로 인해 공작물 표면의 재료가 기화되고 녹으며, 절연 유체가 방출된 입자를 제거합니다. 이 과정에서 전극의 일부가 부식되는 경우가 종종 있습니다.
2. 와이어 방전 가공
와이어 방전 가공(Wire EDM)은 축 방향으로 움직이는 얇은 와이어를 사용합니다. 일반적으로 다이아몬드로 만들어지는 상부 및 하부 와이어 가이드는 전극의 위치를 제어하여 복잡한 형상과 정밀한 공차를 가진 부품을 가공할 수 있도록 합니다. 내마모성이 뛰어난 텅스텐 카바이드로 제작되는 금속 접점은 와이어 전극에 전압을 공급합니다. 직경이 30μm에 불과한 매우 가는 와이어를 사용하여 미세 형상 가공이 가능합니다.
3. 홀 EDM
일반적인 홀 드릴링 공정과 비교했을 때, 이 방식은 디버링 없이도 매우 작고 깊은 구멍을 정밀하게 가공할 수 있습니다. 다이싱킹 EDM(전기 방전 가공) 또한 이 공정에 사용됩니다. 이 방식에서는 유전체 유체를 절삭 영역에 공급하면서 공작물 속으로 더 깊숙이 이동하는 맥동하는 원통형 전극을 사용하여 절삭이 이루어집니다.
3.1 EDM의 장점
- 설계 유연성 향상
방전가공의 가장 큰 장점 중 하나는 일반적인 기계 가공 기술로는 구현하기 어려운 형상과 깊이의 가공이 가능하다는 점입니다. 언더컷이나 정확한 직각의 내부 모서리 가공이 그 예입니다. 또한, 방전가공은 가공 과정에서 버(burr)가 발생하지 않는다는 장점도 있습니다.
- 변형 없는 가공
이 기술에서는 공구가 공작물과 직접 접촉하지 않습니다. 해당 부분에 힘이 작용하지 않으므로 변형이 발생하지 않습니다. 따라서 매우 얇은 형상을 파손 위험 없이 가공할 수 있습니다. 또한 변형이 없기 때문에 +/- 0.012mm의 매우 정밀한 공차를 달성할 수 있습니다.
- 표면 마감 품질을 향상시킵니다.
CNC 밀링과 같은 기존 재료 제거 공정은 가공 후 제거해야 하는 가공 자국을 공작물에 남깁니다. 반면, EDM은 표면 마감이 비방향성이 없어 추가 처리 없이 일관되게 매끄러운 표면을 제공합니다. 그러나 빠른 EDM 가공은 비드 블라스팅 처리된 듯한 질감을 남길 수 있습니다.
- 높은 정밀도
EDM(방전가공)은 높은 정밀도 덕분에 초소형 부품 및 시제품 제작에 이상적입니다. 예를 들어, 정밀한 엔진 부품 제작에 높은 정확도가 요구되는 자동차 산업에서 이 방식이 자주 사용됩니다.
- 경화된 재료와 함께 작동합니다
EDM은 질긴 소재에 이상적입니다. 따라서 열처리로 인한 변형을 쉽게 방지할 수 있습니다.
- 다양한 형태와 깊이가 가능합니다.
방전가공(EDM)은 절삭 공구로는 구현하기 어려운 형상과 깊이를 가공할 수 있게 해줍니다. 특히 공구 길이 대 직경 비율이 큰 경우, 깊은 가공이 방전가공의 일반적인 용도입니다. 방전가공은 또한 날카로운 내부 모서리, 깊은 홈, 작은 슬롯 가공에 특화되어 있습니다.
3.2 EDM의 단점
- 재료 제거율이 낮다
EDM 가공은 일반적인 기계 가공 방식에 비해 재료 제거율이 낮습니다. 또한, 제조 공정 자체가 에너지 소모가 많아 생산 시간이 증가하고 전체 비용에 영향을 미칩니다. 따라서 EDM은 대규모 프로젝트에는 적합하지 않으며, 다른 방식에 밀려 자주 외면당합니다.
- 일부 재료는 기계 가공이 불가능합니다.
방전가공은 전기 전도성이 있는 재료에만 사용할 수 있습니다. 또한, 이 공정은 표면적으로는 응력이 없지만, 가공 과정에서 열이 발생하여 공작물의 구성이 변할 수 있다는 점도 유의해야 합니다.
- 전극이 비쌀 수도 있습니다.
방전가공(EDM)에는 반전된 특성을 가진 특수 전극이 필요합니다. 전극 가공은 생산량이 적을 때는 비용이 많이 드는 것처럼 보일 수 있지만, 생산량이 많아지면 이 추가 비용을 여러 부품에 분산시킬 수 있습니다.
3.3 EDM과 보건 및 안전
EDM 장비를 안전하게 작동하기 위해 따라야 할 몇 가지 주의 사항은 다음과 같습니다.
- EDM은 운영자와 담당자를 위한 포괄적인 교육을 필요로 합니다.
- 화재 안전 장비가 설치되어 있고 정기적으로 점검되는지 확인하십시오.
- 절연 유체를 주의 깊게 관찰하십시오. 이 유체는 방전이 공작물 이외의 다른 전도성 물질로 전달되는 것을 방지합니다.
- 적절한 공기 순환은 토출 과정에서 발생하는 화학 반응으로 인해 유체 내에서 생성될 수 있는 가스를 제거하는 데 도움이 됩니다.
- 절연 유체가 비전도성을 잃지 않도록 지속적으로 점검하는 것이 필수적입니다.
4.0 결론
CNC Milling China에서는 방전 가공(EDM)이 고난이도 가공 작업에 최적의 솔루션으로 자리매김하고 있습니다. EDM은 기존 방식으로는 가공이 어렵거나 불가능한 상황에서도 소재를 정밀하게 가공할 수 있도록 해줍니다. 이러한 독보적인 공정은 고품질 부품 생산에 크게 기여합니다.
