방전가공: 공정, 재료, 방법 및 비용

방전 가공

전기 방전전자 가공(EDM) 전기 전도성 가공물은 제어된 전기 스파크를 이용하여 전기 전도성 가공물에서 재료를 제거하는 제조 공정입니다. 이 공정은 가공물과 물리적 접촉 없이 부품을 성형합니다.공구와 공작물. 

가공 과정에서 고주파 스파크가 특정 부위에서 미세 금속 입자를 점진적으로 제거합니다. 동시에 절연 유체는 스파크의 안정성을 제어하고 가공 과정에서 발생하는 마모 잔해를 제거합니다.

EDM은 날카로운 모서리, 좁은 홈, 깊은 내부 가공 형상을 지원합니다. 와이어 방전 가공, 싱커 방전 가공, 그리고 구멍 뚫기 방전 가공은 다음과 같습니다. 공통의 방전의 종류 가공각 기술은 항공우주 공구, 의료 부품 및 금형 등 다양한 제조 요구 사항을 지원합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

• 와이어 EDM: 이 방식은 부품에 엄격한 공차, 복잡한 형상, 날카로운 내부 모서리가 요구될 때 일반적으로 사용됩니다.
• 싱커 EDM: 이 제품은 금형, 다이 및 공구 부품의 깊은 홈과 세밀한 형상을 가공하는 데 적합합니다.
• 홀 드릴링 EDM: 이 기술은 기존 드릴링 방식이 불가능할 때 단단한 재료에 작고 깊은 구멍을 뚫는 데 자주 사용됩니다.

이 글에서는 EDM 공정, 구성 요소, 매개변수, 재료 호환성, 공차 등에 대해 자세히 설명합니다.

 

방전가공(EDM)이란 무엇인가요?

방전가공

방전가공(EDM)은 전기적으로 에너지를 가한 스파크 방전을 이용하여 전도성 재료를 제거하는 비전통적인 가공 공정입니다. EDM 공정에서는 스파크를 발생시키는 데 사용되는 전극과 가공 대상 부품 사이에 물리적인 접촉이 없습니다. 공구나 재료를 서로 스치듯 움직여 절삭력을 발생시키는 다른 가공 방식과는 달리, EDM은 공작물에서 소량의 금속을 깎아내면서 자체적으로 절삭력을 발생시킵니다.

방전가공(EDM)에서는 전극 스파크로 인한 공작물 손상을 방지하고 부품에서 제거된 금속 입자를 수집하기 위해 절삭 영역에 절연 유체가 필요합니다. 

스파크가 발생하면 재료의 일부가 기화되어 녹았다가 다시 굳어지면서 재응고된 재료 층을 형성합니다. 이 재응고층은 시간이 지남에 따라 가공물의 표면에 쌓이게 되며, 후속 가공 과정에서 적절히 처리하지 않으면 정밀도 저하를 초래할 수 있습니다.

결과적으로 EDM은 기존 기술로는 가공하기 어려운 특성을 가진 부품을 정밀하게 가공할 수 있습니다. 예를 들어, 깊은 슬롯, 얇은 리브, 내부 공동 및 날카로운 모서리 등을 모두 높은 정확도로 가공할 수 있습니다. 방전가공 응용. (자세히 알아보기 EDM 의료기기 제조)

또한 EDM은 가공 중 상당한 절삭력을 발생시키지 않기 때문에 매우 섬세하거나 깨지기 쉬운 형상의 부품을 정밀하게 가공할 수 있습니다.

EDM 기계에는 크게 두 가지 유형이 있습니다. 

• 와이어 방전 가공
• 싱커 EDM

In 와이어 방전 가공제어 시스템의 제어 하에 공작물이 앞뒤로 움직이는 동안 와이어 전극이 공작물에 지속적으로 공급됩니다. 

원하는 형상이 완성되면 와이어가 끊어지고 새로운 와이어가 공급되어 가공이 계속됩니다. 이와 대조적으로, 싱커 EDM은 성형된 흑연 및/또는 구리 전극을 사용합니다. 

이 전극들은 가공물 위에 놓여 공동을 형성합니다. 와이어 방전가공과 싱커 방전가공은 적용 분야의 요구 사항에 따라 장단점이 있지만, 유사한 기능을 제공합니다. 

EDM 드릴링 머신은 이러한 원리를 활용하지만, 특히 다양한 전도성 재료에 좁은 구멍을 만드는 데 중점을 둡니다.

다음 세 가지 매개변수가 가공 성능 및 최종 품질에 큰 영향을 미칩니다. 

• 스파크 전류
• 펄스 타이밍
• 세척 조건

예를 들어, 세척 조건이 불량하면 가공 표면에 재용융층이 더 많이 형성될 수 있습니다. 따라서 많은 EDM 공정에서는 초기 황삭 후 여러 번의 패스를 수행합니다. 최종 패스에서는 일반적으로 주요 치수를 정밀하게 가공하고 표면 조도를 향상시킵니다.

더 읽기 : EDM에 숨겨진 과학과 기술

방전가공 공정의 작동 원리

방전가공 공정 

방전가공(EDM)은 제어된 열 유도 전기 스파크 방전을 통해 전기 전도성 재료를 제거하는 비전통적인 전기열 가공 공정입니다. EDM 가공에서 재료 제거는 기계적 절삭이 아닌 열 침식에 기반합니다.

전극이 스파크 갭을 생성합니다. 

가공 전에 전극을 전도성 공작물 가까이 가져갑니다. 가공될 두 표면 사이에는 제어된 간격 또는 "스파크 갭"이 유지됩니다.

전기 펄스가 스파크를 발생시킵니다. 

전원은 고속 전기 펄스를 생성하고, 이 펄스는 스파크 갭을 통과하여 스파크를 발생시킵니다. 바로 이 스파크가 발생하는 지점에서 극도로 높은 온도를 발생시켜 가공물 내의 미세한 전기 전도성 입자를 녹이거나 기화시킵니다.

공작물 표면이 침식됩니다 

이러한 입자들은 스파크가 연속적으로 발생할 때마다 가공물의 표면에서 제거됩니다. 따라서 개별 스파크는 지정된 영역에서 점진적으로 점점 더 많은 양의 재료를 제거하게 됩니다.

절연 유체가 이물질을 제거합니다 

앞서 언급했듯이, 절연 유체는 EDM 공정의 모든 단계에서 가공 영역을 둘러싸게 됩니다. 이 유체는 가공 과정에서 발생하는 미립자를 제거하고 스파크 갭 주변의 작동 환경을 안정화하는 데 도움을 줍니다.

서보 제어를 통해 가공 정확도를 유지합니다. 

CNC 서보 시스템은 모든 가공 단계에서 스파크 갭 크기를 지속적으로 모니터링하고 조절합니다. 안정적인 갭 크기를 유지함으로써 정확한 치수와 일관된 표면 품질을 얻을 수 있습니다.

최종 형상이 완성될 때까지 가공 작업이 계속됩니다. 

EDM 기계는 원하는 기하학적 형상이 얻어질 때까지 스파크 사이클을 계속 발생시킵니다. 추가 요구 사항 및 원하는 사양에 따라 추가 처리 과정을 통해 더 높은 수준의 표면 품질과 더욱 정밀한 형상 정확도를 얻을 수 있습니다.

 

방전가공기의 핵심 부품

EDM 공정 중 재료를 제거하기 위한 스파크를 발생시키는 데에는 여러 다른 기계 부품들이 도움을 줍니다. 이러한 구성 요소 중 일부는 기계가 안정적인 가공 환경을 조성하는 데 도움을 주고, 일부는 가공 작업으로 발생하는 이물질을 제거하는 데 도움을 주며, 또 다른 일부는 전극의 경로를 제어하는 ​​데 도움을 줍니다.

EDM 전원 공급 장치 

이 장치의 주요 기능은 전극과 공작물 표면 사이에 전기 펄스를 생성하는 것입니다. 작업자는 전류와 펄스 지속 시간에 대한 매개변수를 설정하여 원하는 결과를 얻을 수 있습니다.

전극

이 방식은 재료 제거 과정에서 공작물과 접촉할 때마다 제어된 스파크 방전을 발생시킵니다. 전극은 흑연(구멍 가공용)과 구리(프로파일 가공용)로 만들 수 있습니다.

유전체 유체 단위 

모든 EDM 기계에는 가공 과정 동안 절연유 또는 탈이온수가 담긴 저장소가 있습니다. 이는 냉각제 역할을 하면서 스파크 발생 과정에서 생성된 용융 금속 파편을 제거합니다.

서보 드라이브 시스템 

이 시스템은 모든 활성 가공 작업 동안 전극을 구동하고 이동시킵니다. 또한 안정적인 스파크 발생을 보장하기 위해 공작물과 전극 사이의 거리를 일정하게 유지합니다.

CNC 컨트롤러 

이 시스템들은 전극의 이동과 전기 방전을 동시에 제어합니다. 대부분의 최신 EDM 시스템은 정밀한 형상의 홈과 프로파일을 제작하기 위해 특별히 설계된 CNC 프로그램을 사용하여 작동합니다.

작업용 탱크 

방전가공(EDM) 가공 시 절삭/침식에 사용되는 절연 유체를 담고 있습니다. 또한 전체 가공 공정이 완료될 때까지 공작물을 담는 용기 역할도 합니다.

작업 고정 장치 

방전가공(EDM)을 통해 전도성 재료를 단단히 고정하여 가공합니다. 견고하게 고정된 지그는 EDM을 사용하여 매우 작은 부품을 가공할 때 더욱 정밀하고 치수 정확도가 높은 결과를 제공합니다.

플러싱 설정 

이는 절연 유체가 작은 가공 부위 내부 또는 외부로 지속적으로 흐르도록 합니다. 적절한 세척은 스파크가 발생하는 부위 주변에 금속 파편이 쌓이는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

유전체 필터 

순환하는 절연액에서 미세한 금속 입자를 제거합니다. 깨끗한 절연액은 장시간의 가공 과정에서 발생하는 스파크의 균일성을 향상시킵니다.더 읽기 : EDM에서의 유전체)

기계 냉각 장치 

장시간 가공 중 기계 및 절연 유체의 온도를 제어합니다. 방전 가공 중 정확한 온도를 유지하면 가공 정확도를 확보하는 데 도움이 됩니다.

 

다양한 가공 작업에 사용되는 EDM 기계의 종류

방전가공기(EDM)에는 크게 싱커형(램형 또는 수직형이라고도 함)과 와이어형 두 가지 유형이 있습니다. 

• 와이어 방전 가공 수평면에서 앞뒤로 움직이는 긴 와이어 하나를 가지고 있습니다. 
• 반면에, 미국에서 체류를 연장하고자 이전의 승인을 갱신하려던 싱커 EDM 밀링 대상 부품 위로 수직으로 내려가는 전극을 가지고 있습니다. 

두 종류 모두 기존 밀링 커터보다 특정 형상을 만드는 데 더 적합합니다.

와이어 방전 가공

와이어 방전 가공기

와이어 방전 가공(Wire EDM)은 주로 프로파일 및 윤곽 가공에 사용됩니다. 이 방식은 황동, 스테인리스강 또는 아연 도금강으로 만들어진 길고 가는 와이어가 두 개의 가이드 사이를 수평으로 이동하는 원리로 작동합니다. 와이어가 가공물에 닿으면 금속이 녹아 원하는 형상을 남깁니다. 이 방법은 펀칭, 다이 플레이트 제작 및 복잡한 프로파일 가공에 매우 효과적입니다. 

이러한 유형의 방전가공(EDM)의 한계점 중 하나는 각 모서리의 반지름이 와이어의 직경에 따라 달라진다는 것입니다. 매우 작은 모서리 반지름을 원한다면 더 작은 직경의 와이어를 선택해야 합니다. 하지만 더 큰 직경의 와이어가 필요한 경우 모서리 반경이 너무 커질 수 있습니다. 황동 와이어는 일반적으로 고속 가공 작업에 가장 적합하며, 아연 도금 와이어는 더 나은 표면 마감을 제공합니다.

싱커 EDM 

싱커 EDM 구리 전극 가공 

이러한 EDM 기계는 제조하고자 하는 부품의 정확한 형상에 맞춰 특별히 설계된 전극을 사용합니다. 전극이 공작물에 닿으면 과도한 금속이 완전히 제거될 때까지 녹여내기 시작합니다. 

흑연 전극은 깊은 홈을 가공할 때 속도가 빠르고 비용이 저렴하지만, 구리 전극만큼 세밀한 표현이 어렵습니다. 따라서 매끄러운 표면이 중요한 정밀 금형이나 유사한 제품 제작에는 구리 전극이 가장 적합합니다.

제조 회사들은 일반적으로 플라스틱 제품용 금형과 단조 다이를 제작하기 위해 이러한 유형의 방전 가공(EDM)을 사용합니다. 또한 많은 제조업체들이 항공기 날개, 자동차 보닛, 선박 선체 등 다양한 표면에 질감을 표현하는 데에도 이 방식을 활용합니다. 또한, 싱커 EDM 기계는 밀링 커터로는 접근하기 어려운 내부 모서리를 만들 수 있습니다.

EDM 홀 드릴링 

EDM 홀 드릴링 머신 

방전가공기는 주로 알루미늄이나 강철과 같은 전도성 재료에 구멍을 뚫는 데 사용됩니다. 이 장비는 기존 드릴링 공구보다 훨씬 깊은 구멍을 뚫을 수 있습니다. 또한, 속이 빈 전극을 사용하기 때문에 드릴링 과정에서 유전체 유체가 구멍의 중심부를 직접 통과하여 폐기물과 파편 발생을 최소화합니다.

따라서 많은 제조 회사들은 가스 터빈 블레이드 및 항공우주 엔진 부품과 같은 엔진 부품에 냉각 구멍을 뚫는 데 홀 드릴링 EDM을 사용하는 것을 선호합니다. 또한 일부 제조 회사에서는 후속 와이어 방전 가공(EDM) 윤곽 절삭 공정 전에 초기 구멍을 만드는 데 구멍 드릴링 방전 가공이 유용하다고 생각합니다.

빠른 홀 EDM 

고속 홀 EDM 기계는 일반 드릴링 EDM 기계와 달리 두꺼운 전도성 재료에 빠르게 구멍을 뚫도록 특별히 설계되었습니다. 이 기계는 일반 기계보다 더 높은 플러시 압력을 사용합니다.

많은 제조 회사에서는 고속 방전가공기(EDM)를 사용하여 경화강 공구 부분에 매우 깊은 소구경 구멍을 가공합니다. 그런 다음 와이어 방전가공(EDM) 윤곽 절삭 작업을 통해 구멍의 정확한 형상을 만듭니다.

마이크로 EDM 

마이크로 EDM 기계는 정밀 소형 부품에 매우 정밀하고 작은 전도성 특징을 생성하는 데 특화된 EDM 기계입니다. 이러한 작은 형상들은 스파크 침식 주기당 훨씬 적은 전기 에너지를 사용하여 구현됩니다. 의료 분야 기업들은 마이크로 방전가공(micro-EDM)을 사용하여 의료 기기에 초소형 슬롯 및/또는 캐비티를 만듭니다.

EDM은 직접적인 접촉 없이 금속을 제거할 수 있습니까?

네, EDM(전기 방전 가공)은 공작물에 물리적으로 접촉하지 않고 전기 방전을 이용하여 금속을 "절단"함으로써 전도성 금속을 제거할 수 있습니다. 이는 전극과 공작물 사이의 간격을 매우 작게 제어함으로써 가능합니다.

스파크: 금속을 제거하세요 

(제어된) 전기 펄스가 간극을 통과하면 제어된 스파크 방전이 연속적으로 발생합니다. 바로 이 스파크가 매우 국부적인 금속 영역을 녹일 만큼 충분한 열을 발생시킵니다. 이러한 금속 입자들이 녹으면 주변의 유전체 유체 내에서 빠르게 응고됩니다. 동시에 유전체 유체는 이 입자들을 가공 영역 밖으로 운반합니다.

물리적인 절단 압력은 발생하지 않습니다. 

밀링이나 터닝처럼 물리적인 힘을 가해 재료를 절삭하는 방식과는 달리, EDM은 제어된 가공 간격을 통해 스파크 에너지를 사용합니다. 방전가공(EDM) 공정 중에는 물리적인 힘이 가해지지 않기 때문에 벽 두께가 얇고 단면이 좁은 경우 가공 중 치수 안정성이 더 뛰어납니다. 미세한 리브나 공구 인서트 제작에 방전가공이 흔히 사용됩니다.

가공 중에도 간격이 일정하게 유지됩니다. 

자동 서보 위치 제어는 각 EDM 스트로크 동안 전극의 위치를 ​​조정합니다. 간격이 제대로 유지되지 않으면 불안정한 스파크 발생 조건이 빠르게 나타날 수 있습니다. 안정적인 스파크 간격은 가공된 모든 영역에서 일관된 표면 마감과 치수를 보장합니다. 와이어 방전 가공(Wire EDM)은 일정한 와이어 공급을 유지하여 안정적인 절삭 조건을 보장합니다.

재료의 전도성은 EDM 성능에 영향을 미칩니다. 

EDM은 스파크 방전 가공 작업 중에 전도성을 나타내는 공작물 재료만 가공할 수 있습니다. 많은 재료들이 우수한 전도성을 나타내므로 EDM에 적합합니다. 예를 들면 다음과 같습니다. 경화강, 텅스텐 카바이드, 티타늄 및 니켈 합금. 재료 경도는 기존 방식에 비해 EDM에 미치는 영향이 적습니다.

방전가공은 비전통적인 공정인가요?

이 공정은 절삭 공구와 공작물 사이에 물리적인 접촉이 없기 때문에 비전통적인 기계 가공으로 분류됩니다. 또한, 이 공정은 전기 에너지를 가하여 재료를 제거합니다.

재료 제거는 전기 방전을 통해 이루어집니다.

방전가전은 전극(음극)과 공작물(양극) 사이의 제어된 거리에서 유전체 유체가 채워진 간극을 통해 발생합니다. 이 방전 과정에서 매번 공작물 표면에서 소량의 금속이 제거됩니다. 방전가전 공정 중에는 절삭 공구가 공작물과 직접 접촉하지 않습니다. 

절삭 공구가 기계적 응력(전단)을 가해 재료를 제거하는 기존 가공 방식과 달리, EDM(전기 방전 가공)은 공구와 부품 사이에 가해지는 전기 펄스에 의해 생성된 에너지와 간극 조건을 이용하여 재료를 제거합니다.

절단 작업은 전혀 이루어지지 않습니다.

전통적인 기계 가공 방식은 공구를 사용하여 기계적 힘(응력)을 가해 재료를 절단합니다. 하지만 EDM(전기 방전 가공)에서는 이러한 절단 작용이 발생하지 않습니다. 결과적으로 절삭 과정에서 압력이 가해지지 않기 때문에 얇은 부분은 가공 중에 안정적인 상태를 유지합니다. 또한, 기존 기계 가공 방식에서는 공구 하중 제한으로 인해 열처리 합금이나 경화강과 같은 경질 재료를 가공하는 데 제약이 있었지만, EDM은 이러한 제약 없이 해당 재료에 대한 가공이 가능합니다.

이 공정은 전기적 및 열적 특성에 따라 달라집니다.

방전가공(EDM)의 성능은 방전 과정에서 사용되는 전기 에너지에 대한 재료의 반응에 따라 달라집니다. 전도성과 열 반응은 방전가공을 거치는 재료의 침식 속도에 영향을 미치는 요소입니다.

경도가 절삭 용이성에 직접적인 영향을 미치는 기존 기계 가공과는 달리, EDM에서 특정 재료를 얼마나 쉽게 절삭할 수 있는지는 방전 특성 및 세척 조건과 같은 특정 매개변수에 따라 달라집니다.

방전 가공의 장점

방전가공(EDM)은 기존 가공 방식에 비해 여러 가지 장점을 제공하여 많은 제조업체에서 선호하는 방식입니다. EDM의 주요 이점은 다음과 같습니다.

장점	기술설명
정밀성	EDM은 수 마이크론 수준의 매우 정밀한 공차를 구현할 수 있습니다.
복잡성	EDM은 기존 기계 가공 방식으로는 구현하기 어렵거나 불가능한 복잡한 모양과 패턴을 만들어낼 수 있습니다.
단단한 재료	EDM은 기존 기술로는 절삭하기 어려운 탄화물과 같은 매우 단단한 재료를 쉽게 가공할 수 있습니다.
기계적 스트레스 없음	EDM은 비접촉 가공 공정이기 때문에 공작물에 기계적 스트레스가 가해지지 않아 변형이나 손상 위험이 줄어듭니다.
공구 마모 감소	방전가공(EDM)에서 전극은 공정 중 마모가 최소화되어 공구 수명이 연장되고 공구 비용이 절감됩니다.

정밀성EDM은 수 마이크론 수준의 매우 정밀한 공차를 구현할 수 있습니다.(더 읽어보기:)방전가공의 정밀도 및 정확도

복잡성EDM은 기존 기계 가공 방식으로는 구현하기 어렵거나 불가능한 복잡한 모양과 패턴을 만들어낼 수 있습니다.

단단한 재료EDM은 기존 기술로는 절삭하기 어려운 탄화물과 같은 매우 단단한 재료를 쉽게 가공할 수 있습니다.

기계적 스트레스 없음EDM은 비접촉 가공 공정이므로 공작물에 기계적 응력이 가해지지 않아 변형이나 손상 위험이 줄어듭니다.

공구 마모 감소: 방전가공(EDM)에서 전극은 공정 중 마모가 최소화되어 공구 수명이 연장되고 공구 비용이 절감됩니다.

 

방전가공(EDM)으로 가공할 수 있는 재료는 무엇입니까?

EDM은 제어된 전기 방전의 특성상 전도성 재료에만 적용할 수 있습니다. 모든 전도성 재료의 성능은 다음과 같습니다. EDM용 재료 이는 상대적인 전도성, 열 안정성 및 스파크 침식에 대한 반응에 따라 달라집니다.

공구강

공구강은 경화 과정 내내 치수를 유지합니다. 따라서 방전가공(EDM)을 사용하여 금속을 제거할 때 열이 발생하지 않으므로 금속이 연화되지 않습니다. 따라서, 캐비티, 펀치 및 이와 유사한 형상은 EDM 가공에 이상적인 대상입니다. 또한, EDM은 기존 절삭 공구에서 흔히 발생하는 문제인 응력 발생 없이 깊은 단면 가공을 가능하게 합니다.

스테인리스 강

스테인리스강은 여러 번의 스파크 사이클에 노출되어도 일관된 거동을 보입니다. 기존의 기계 가공 방식과는 달리, EDM은 제거되는 재료에 가공 경화를 유발하지 않습니다. 따라서 단면적이 작은 돌출부, 내부의 정밀 공차 영역 등을 제거할 때에도 복잡한 기하학적 형상에서도 표면 품질이 일관되게 유지됩니다.

카바이드

탄화물은 극도로 높은 경도 때문에 기존의 기계적 절삭 공정에 저항성이 있습니다. EDM(전기 방전 가공)은 기계적 절삭력을 제거하고 재료의 침식을 전기적으로 제어함으로써 이러한 문제에 대한 대안을 제공합니다. 따라서 마모가 심한 용도에 사용되는 인서트는 EDM 가공을 통해 가공할 때 절삭날이 깨지거나 손상될 염려 없이 성형할 수 있습니다.

티타늄 합금

티타늄은 일반적인 절삭 조건에서 과도한 변형을 일으킵니다. EDM을 사용하면 기계적 하중 없이 티타늄을 제거할 수 있습니다.
따라서, 단면이 얇거나 형상이 좁은 항공우주용 브래킷/임플란트는 일반적으로 이러한 유형의 가공이 필요합니다.

초합금(인코넬, 하스텔로이)

정상 작동 조건에서 초합금은 온도와 기계적 하중에 대해 상당한 저항성을 나타냅니다. 다른 가공 방법과 달리 EDM은 제어된 스파크 파괴를 이용하여 재료를 제거합니다.

따라서 고온에 노출되는 부품(터빈 및 고온부 부품)에는 이 가공 방법이 필요합니다. 하지만 표면 마감을 위해서는 초기 EDM 가공 후 2차 가공이 일반적으로 필요합니다.

전도성 알루미늄

일반적으로 알루미늄은 기존 기계 가공 기술을 사용하면 EDM보다 더 빠른 속도로 가공할 수 있습니다. 하지만 내부 형상에 접근하기 어려운 경우가 있을 수 있습니다. 대표적인 예로는 좁은 통로와 밀폐된 공간이 있습니다. EDM 공정 중 발생하는 스파크를 제어함으로써 얇은 벽면에서의 침식 불안정성을 최소화할 수 있습니다.

구리 및 황동

구리와 황동은 스파크 방전 시 전기 저항이 비교적 낮기 때문에 적절한 제어 장치를 사용하면 EDM으로 정밀하게 가공할 수 있습니다. 이러한 금속은 안정적인 형태를 제공할 뿐만 아니라 다양한 설비에서 전극으로 널리 사용됩니다. 미세한 전선 직경이 필요한 전기 연결부나 이러한 재료로 만든 공구 부품은 이 가공 기술에 매우 적합합니다.

 

방전가공(EDM)에는 어떤 소프트웨어가 사용되나요?

대부분의 EDM(방전가공) 소프트웨어는 공구 경로 생성, 전극 설계, 가공 공정 매개변수 설정과 같은 몇 가지 핵심 기능을 수행합니다. 이러한 과정을 통해 CAD(컴퓨터 지원 설계) 모델을 기계의 움직임 및 방전 조건과 연결할 수 있습니다.

전극 설계를 위한 CAD/CAM 플랫폼

설계 엔지니어는 전극이라고 하는 절삭 공구와 해당 전극이 CAD/CAM 시스템을 통해 따라가는 경로를 개발합니다. 이러한 개발에 가장 일반적으로 사용되는 CAD/CAM 애플리케이션으로는 Mastercam, Autodesk PowerMill, Siemens NX 등이 있습니다.

침지식 방전가공(Sinker EDM)용 전극 형상 생성에는 세 가지 방법 모두 사용할 수 있습니다. 와이어 방전가공(Wire EDM)에서는 일반적으로 2D 및/또는 3D 모델에서 부품을 절삭하기 위한 경로를 설정하는 데 사용됩니다.

와이어 및 싱커 방전가공(EDM)을 위한 공구 경로 계획

부품의 형상이 정의되면 소프트웨어는 해당 부품을 제작하는 방법을 지시하는 기계 동작 명령을 생성합니다. 구체적인 명령에는 전선이 이동해야 하는 경로, 진입 지점(여러 개가 있는 경우) 중 어느 지점에서 전선을 시작해야 하는지, 그리고 모서리 부분에 대한 제어 설정에 대한 정보가 포함됩니다.

앞서 언급했듯이, 침강식 방전가공(Sinker EDM)의 경우에도 기본적인 단계는 동일하지만, 구체적인 명령어는 더욱 세밀합니다. 여기에는 전극을 캐비티에 얼마나 깊이 삽입해야 하는지, 그리고 캐비티 전체에 걸쳐 균일한 침식을 달성하기 위해 전극 크기를 어느 정도까지 줄여야 하는지 등을 정의하는 것이 포함됩니다.

기계 제어 및 파라미터 설정

EDM 컨트롤러는 소프트웨어 프로그램을 사용하여 작업자가 펄스 전류, 전압 및 타이밍 값을 설정할 수 있도록 합니다. 작업자는 가공 재료와 최종 제품의 원하는 표면 마감에 따라 스파크 에너지 범위를 선택합니다. 이러한 설정은 침식 속도와 가공 표면의 전반적인 품질을 모두 제어합니다.

방전가공(EDM) 공정에는 크게 황삭과 정삭 두 가지 유형이 있습니다. 각 공정은 최적의 결과를 얻기 위해 고유한 펄스 전류/전압/타이밍 값을 필요로 합니다.

모니터링 및 적응 제어

최신 EDM 장비는 각 스파크 발생과 관련된 조건을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 이러한 현상이 불안정해지면 소프트웨어가 자동으로 간격 제어를 조정하여 안정성을 유지합니다. 

일부 최신 EDM 기계는 로깅 기능도 제공하여 제조업체가 시간 경과에 따른 성능을 추적하고 고정밀 생산 과정에서 변동을 최소화하기 위해 조정할 수 있도록 합니다.

충돌 및 경로 검증

현재 많은 EDM 시뮬레이션 소프트웨어 패키지는 가공 작업을 실행하기 전에 의도된 전극 이동 경로를 확인할 수 있는 기능을 제공합니다. 이 기능은 제조업체에게 전극과 공작물 사이에 의도치 않은 접촉이 발생할 가능성이 없음을 보장합니다. 

따라서 충돌 감지 및 검증은 복잡한 EDM 기반 제조 공정에서 설정 오류를 최소화하는 데 더욱 도움이 됩니다.

방전가공(EDM)은 얼마나 정확할까요?

엔지니어링 도면상의 EDM 가공 금속 부품 

EDM은 부품을 절삭할 뿐만 아니라 가공 중 재료를 밀거나 구부리는 것을 방지합니다. 이 덕분에 특히 얇거나 경화된 부품에서 치수 안정성을 유지할 수 있습니다. 일반적인 생산 환경에서는 정밀도가 ±0.005mm에서 ±0.02mm 정도 유지됩니다. 더욱 정밀한 설정에서는 매우 작은 형상에 대해 마이크론에 가까운 정밀도를 달성할 수 있습니다.

가장 중요한 것은 기계 이름이 아니라 절삭 중 스파크가 얼마나 안정적으로 유지되는가입니다. 스파크 간격이 일정하게 유지되면 부품의 크기가 유지됩니다. (더 자세한 내용을 보려면 읽어보세요:) 방전가공의 장점과 단점)

매장에서 볼 수 있는 정확도 범위

상태	실제로 얻게 되는 것
표준 작업장 EDM	±0.005mm ~ ±0.02mm
정밀한 컨트롤이 가능한 견고한 설정	±0.002mm ~ ±0.005mm
마이크로 EDM 작업	마이크론 수준의 매우 미세한 특징

EDM이 그토록 통제된 상태를 유지할 수 있는 이유는 무엇일까요?

• 공구에 가해지는 압력이 없으므로 공작물이 휘어지지 않습니다. 이것만으로도 밀링 작업에서 흔히 발생하는 주요 오류 원인을 제거할 수 있습니다.
• 이 기계는 절단하는 동안 전극 위치를 계속 조정합니다. 고정된 경로를 강제로 따라가는 대신 스파크 변화에 반응합니다.

 

EDM 사용 시 비용 고려 사항

방전가공(EDM) 비용은 장비 크기, 부품 형상의 복잡성, 준비 시간 및 전극 방식에 따라 달라집니다.

초기 설정 요구 사항이 높음 

기존의 CNC(컴퓨터 수치 제어) 장비와 비교했을 때, EDM 장비는 각 적용 분야의 특성상 초기 구매 가격이 더 높은 경우가 많습니다. 

와이어 방전가공과 싱커 방전가공은 일반적으로 방전가공 외에 다른 대안이 없는 응용 분야에서 사용되므로, 다목적 머시닝 센터에서는 일반적으로 구현하기 어려운 전용 설정이 필요합니다.

전극 및 소모품 의존성 

침지형 방전가공(Sinker EDM)의 경우, 가공 시작 전에 가공할 각 캐비티마다 전극을 제작해야 하는 추가 요구 사항이 있습니다. 또한, 동일한 전극을 상당한 수정 없이 재사용할 수 없는 경우, 각 캐비티마다 새로운 전극을 제작해야 합니다.

와이어 방전가공은 개별 전극을 제작할 필요는 없지만, 절삭 과정에서 와이어가 지속적으로 소모되며, 절연액이 탱크 전체를 순환하므로 주기적으로 교체해야 합니다.

점화 주기 동안의 에너지 사용량 

밀링 작업과 달리 EDM은 금속을 제거하기 위해 지속적인 힘을 가하는 대신 고전압 전기 방전을 반복적으로 가하는 방식으로 작동합니다. 장시간 가공 시 전력 사용량은 일정하지만, 주어진 양의 재료를 절삭하는 데 필요한 시간이 길어질수록 가공 공정의 에너지 비용이 직접적으로 증가합니다. 또한, 단단한 재료일수록 절삭 시간이 훨씬 더 길어집니다.

부품당 기계 가공 시간

재료 제거율(MMR)은 밀링이나 선삭 작업에서 달성되는 MMR보다 항상 현저히 낮기 때문에 복잡한 형상의 가공을 완료하는 데 더 오랜 시간이 필요합니다. 하지만 EDM의 장점 중 하나는 내부 형상이 있는 부품의 경우 여러 번의 셋업 과정을 생략할 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 이러한 부품의 경우 단 한 번의 셋업으로 여러 번의 기계 가공 작업을 대체할 수 있습니다.

유전체 시스템 유지보수 

스파크 방전 가공 공정이 반복될 때마다 유전체 시스템 탱크에 미세 입자가 축적됩니다. 따라서 적절한 방전 특성이 지속적으로 유지되도록 여과 시스템에 대한 유지 보수 요구 사항이 존재합니다. 

유체 순환이 원활하지 않아 작동 조건이 불량해지면 가공이 고르지 못하게 되고, 결과적으로 부품 생산에 필요한 사이클 횟수가 증가할 수 있습니다.

 

EDM 가공은 언제 선택해야 할까요?

와이어 방전 가공(IEM)으로 황동 공작물 절단 

복잡한 형상, 깊은 홈, 작은 구멍 또는 날카로운 내부 모서리와 같이 표준 절삭 공구로는 가공하기 어려운 부품에 EDM 가공을 적용하는 것이 좋습니다. 또한 경질 금속, 금형, 다이 및 정밀 부품 가공에도 일반적으로 사용됩니다.

EDM은 플라즈마 절단과 어떻게 다른가요?

EDM과 플라즈마 절단은 각각 전도성 금속에서 재료를 제거하는 고유한 방법을 사용합니다. 

EDM은 주로 유전체 유체 내에서 제어된 전기 스파크를 발생시켜 침식을 일으키는 방식으로 이루어지는 반면, 플라즈마 절단은 이온화된 가스 흐름을 이용하여 금속을 급속하게 가열하는 방식입니다.

정밀도 및 기능 제어 

EDM은 더욱 높은 정밀도를 제공하여 정확하고 치수가 정밀하게 제어된 부품(작고 세밀한 부품)을 생산할 수 있도록 합니다. 여기에는 미세한 구멍, 날카로운 내부 모서리 및 깊은 홈 가공이 포함됩니다.

플라즈마 절단은 판재나 판형 재료를 빠르게 절단하는 데 특화되어 있습니다. 하지만 플라즈마 절단으로는 미세한 디테일이나 작은 형상을 구현하는 데 필요한 정밀도를 달성할 수 없습니다.

절단 메커니즘 

EDM(전기 방전 가공)은 정밀한 간격으로 여러 개의 전기 스파크를 발생시켜 재료를 제거합니다. 이러한 개별 스파크는 한 번에 매우 작은 양의 금속을 침식합니다.

플라즈마 절단은 고에너지 가스 제트를 이용하여 재료를 녹인 다음, 녹은 재료를 배출하는 방식입니다. 플라즈마 절단 공정은 미세한 수준의 세부 제어보다는 높은 생산 속도에 중점을 두고 연속적으로 진행됩니다.

절단 후 표면 상태 

일반적으로 방전가공(EDM)은 플라즈마 절단보다 더 정밀한 모서리 마감을 제공하는 반면, 플라즈마 절단은 절단면을 따라 더 큰 열영향부(HAZ)를 생성합니다. 또한 플라즈마 절단 시에는 슬래그가 자주 발생하여 절단 후 추가 가공이 필요합니다.

기하학 능력

EDM(전기 방전 가공)은 매우 복잡한 내부 형상과 미세한 특징을 성공적으로 제작할 수 있음이 입증되었습니다. 예를 들어, 와이어 EDM은 플라즈마 절단으로는 재현하기 어렵거나 불가능한 내부 형상을 제작할 수 있습니다.

플라즈마 절단은 길고 직선적인 절단 및 대형 판재 분리에 효과적인 것으로 입증되었습니다. 그러나 플라즈마 절단은 정밀한 디테일이나 내부 형상을 구현하는 데에는 적합하지 않습니다.

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프로린 테크는 다음과 같은 것을 제공합니다. EDM 가공 서비스 복잡하고 정밀도가 높은 금속 부품에 사용됩니다. 이 공정은 와이어 방전 가공, 침지 방전 가공 및 정밀 홀 드릴링 응용 분야를 지원합니다. 부품은 안정적인 치수 결과를 위해 제어된 스파크 방전 가공 방식으로 생산됩니다. 생산 지원은 시제품 제작, 소량 생산 및 산업 규모 요구 사항을 모두 포괄합니다.

CAD 설계 도면을 공유해 주시면 엔지니어링 팀에서 제조 가능성과 가공 방식을 검토하겠습니다.