싱커 EDM vs 와이어 EDM: 핵심 차이점 및 용도 완벽 가이드

방전 가공(EDM)은 매우 단단한 재료 절삭에 탁월한 비전통적인 절삭 제조 공정입니다.

일반 가공과 달리 EDM은 접촉 없이 금속을 절삭합니다. 금속 공작물에서 재료를 침식시키는 전기 스파크를 생성해 이를 수행합니다. EDM이 모든 용도에 적합한 것은 아니지만, 머시니스트의 무기고에서 필수적인 무기입니다.

EDM에는 몇 가지 변형이 있으며, 주요 두 가지는 싱커 EDM과 와이어 EDM입니다. 이 글에서는 이 두 가공 공정의 차이점을 살펴보고 각각의 일반적인 용도를 다룹니다.

방전 가공이란?

방전 가공은 금속 제조의 한 형태입니다. 어떤 면에서는 전통적인 가공(금속 절삭 공구가 공작물의 일부를 제거)과 비슷하지만, 다른 면에서는 매우 독특합니다.

EDM과 일반 가공의 주된 차이점은 EDM이 절삭을 위해 공구와 공작물 간의 물리적 접촉을 필요로 하지 않는다는 점입니다. 대신 EDM은 전류를 사용해 공작물을 침식시킬 수 있는 스파크를 생성합니다. 이는 장단점이 모두 있습니다. 전기 방전은 매우 단단한 금속도 상당한 부품 변형 없이 관통할 수 있지만, 가능한 절삭 유형이 더 제한적이고 공정 설정이 더 어렵습니다.

공정의 특성상 방전 가공은 전기적으로 전도성인 금속에 사용되며, 일반 공작 기계처럼 손상을 주는 진동과 채터 없이 매우 단단한 금속(경화강, 텅스텐, 티타늄 등)을 절삭할 수 있습니다. 이는 높은 정밀도와 잠재적으로 매우 엄격한 공차로 이어집니다. 하지만 EDM 공정은 공구에도 침식을 일으키므로 공구를 신중하게 관리하거나 정기적으로 교체해야 합니다.

방전 가공은 워터젯 절단, 레이저 절단 같은 다른 비표준 가공 공정과 함께 분류되기도 하지만, 이 세 공정은 모두 매우 다른 방식으로 작동합니다.

EDM 공정 설명

방전 가공에는 방전 가공기, 절연 액체, 공구, 공작물이 필요합니다.

이 공정은 전압을 필요로 하며, 두 전극 사이에 일련의 전류 방전을 생성합니다. 이때 두 전극은 금속 공구와 금속 공작물로, 서로 접촉하지 않고 절연 액체(일반적으로 탄화수소 오일 또는 탈염수)로 분리됩니다. 공구와 공작물 사이의 공간을 스파크 갭이라고 하며 기계가 정밀하게 제어합니다.

EDM 공정 중 운영자가 전압을 높이면 액체의 절연 파괴가 발생합니다. 즉, 액체가 전기 절연체에서 도체로 갑자기 변합니다. 이 급격한 변화로 공구와 공작물 사이의 좁은 공간에 전기 아크가 발생하고, 이 아크가 양쪽 전극에서 재료를 침식시킵니다. 공작물 침식이 목적이지만 공구 침식은 신중하게 관리해야 합니다. 예를 들어 지속적으로 새로운 금속 섹션으로 교체하는 방식입니다.

절연 유체는 전기 아크 생성 외에도 다른 기능이 있습니다. 전류 방전 사이에 유체가 금속 잔해(칩에 해당)를 공작물에서 운반해내고 새 유체가 공급됩니다. 이 과정을 플러싱이라고 합니다.

EDM의 다양한 변형은 각기 다른 목적을 가집니다. 이 글에서는 싱커 EDM과 와이어 EDM을 다루며, 고속 홀 드릴링 EDM 같은 더 특수한 변형도 존재합니다.

싱커 EDM이란?

싱커 방전 가공은 램 EDM, 볼륨 EDM, 캐비티 EDM으로도 알려져 있으며, 기존 가공과는 매우 달라 보이는 방전 가공의 한 형태입니다. 이 공정은 성형 공정과 일부 특성을 공유하며, 단순히 다이 싱킹이라고 불리기도 합니다. 이는 가공 공정과의 미약한 관계를 반영합니다.

싱커 EDM과 와이어 EDM(다른 주요 EDM 형태)의 핵심 차이는 공구와 그 움직임에 있습니다. 싱커 EDM은 공작물에 복잡한 형상의 캐비티를 만드는 데 사용되며, 이를 위해 공구가 원하는 캐비티의 양성 복사본 형태를 취해야 합니다. 예를 들어 공작물에 피라미드 모양의 캐비티를 만들려면 피라미드 모양의 공구를 사용합니다.

이는 대부분의 가공 공정과 다릅니다. 일반적인 공정에서는 미세한 절삭 공구가 3축(좌우, 전후, 하강)을 따라 움직여 피라미드 모양을 깎아내는 반면(공구 자체가 피라미드 모양이 아님), 싱커 EDM에서는 공구 자체가 형상을 가집니다.

싱커 EDM에서 형상이 있는 공구(또는 다이)는 일반적으로 흑연, 구리, 텅스텐 같은 재료로 CNC 가공되어 만들어지며, 이는 공정의 시간과 비용을 증가시킵니다. (와이어 EDM으로 만들 수도 있습니다.) 또한 황삭 공구(대량 재료 제거용)와 정삭 공구(세밀한 디테일용)를 모두 사용하는 것이 일반적입니다.

싱커 EDM 공정 중 공구는 천천히 내려가며(싱크) 공작물에 침투해 재료를 침식시키고 공구 형상과 일치하는 캐비티를 만드며, 하강하면서 일정한 스파크 갭을 유지합니다. 초당 수십만 번의 스파크가 발생합니다. 싱커 EDM에 가장 흔히 쓰이는 절연 액체는 탄화수소 오일이지만 다른 유체도 사용 가능합니다.

싱커 EDM 용도

싱커 EDM은 복잡한 캐비티를 만드는 데 사용되므로 몰드, 다이, 기타 툴링 제작에 특히 유용합니다. 특히 공구강 같은 단단한 재료로 만들 때 유리합니다. 또한 날카로운 내부 모서리와 깊은 리브를 만드는 데 다른 가공 공정보다 우수합니다.

일반적인 싱커 EDM 용도:

• 래피드 툴링
• 몰드 제작
• 사출 성형 몰드
• 다이
• 미세 디테일
• 날카로운 내부 모서리
• 깊고 얇은 리브
• 블라인드 캐비티
• 블라인드 키웨이
• 내부 스플라인
• 나사

와이어 EDM이란?

와이어 방전 가공은 와이어 커팅 또는 와이어컷 EDM으로도 불리며, 치즈 와이어로 치즈를 자르는 과정과 유사한 방전 가공 형태입니다. 싱커 EDM과 달리 와이어 EDM은 공구로 얇은 와이어 가닥을 사용합니다. 하지만 모든 EDM 형태와 마찬가지로 공작물과 물리적 접촉은 없습니다.

와이어 EDM은 매우 단단한 재료를 절삭할 수 있으며, 거의 항상 공작물을 완전히 관통해 절삭합니다(노출된 와이어 길이가 공작물 높이보다 김). 이는 싱커 EDM과의 주요 차이점입니다. 싱커 EDM은 캐비티를 만드는 데 사용되지만, 와이어 EDM에서는 탈염수가 일반적으로 절연 액체로 사용되며, 와이어 자체는 보통 황동으로 만듭니다.

와이어 EDM 공정 중 얇은 금속 와이어 가닥이 두 개의 다이아몬드 가이드 사이에 고정되며, 하나는 공작물 위, 하나는 아래에 위치합니다. 이들은 CNC 지시에 따라 X축과 Y축을 따라 이동합니다. (상부 가이드는 더 복잡한 절삭을 위해 다른 축으로도 이동할 수 있습니다.) 다른 EDM 공정과 마찬가지로 전류 방전으로 와이어와 공작물 사이에 스파크가 발생해 공작물이 침식됩니다.

스파크는 공구도 침식시키므로, 와이어는 공급 스풀을 사용해 지속적으로 이동하며, 스파크 갭의 노출된 와이어 섹션이 끊임없이 갱신됩니다. 사용된 와이어 섹션은 최종적으로 폐기됩니다.

와이어 EDM 중 매우 얇은 게이지의 와이어(직경 20미크론까지)를 사용해 공작물에 매우 미세한 절삭을 할 수 있습니다. 하지만 싱커 EDM과 마찬가지로 황삭을 먼저 하고 정삭 절삭을 하는 것이 일반적입니다.

와이어 EDM 용도

와이어 EDM은 기존 가공 공정 대신 매우 두꺼운 판재의 단단한 금속을 절삭하는 데 주로 사용됩니다. 펀치, 툴, 다이 생산에 널리 쓰이는 공정입니다. 와이어 EDM은 부품 변형을 일으키지 않으며 좋은 표면 마감을 생성합니다.

일반적인 와이어 EDM 용도:

• 두꺼운 판재
• 압출 다이
• 블랭킹 펀치
• 자동차 및 항공우주 부품
• 엄격한 공차 부품
• 의료 및 치과 기기
• 버가 용납되지 않는 부품
• 일반 가공 시 파손될 수 있는 얇은 부품
• 싱커 EDM용 흑연 전극

싱커 EDM과 와이어 EDM 빠른 비교