방전 가공(EDM): 공정, 장점, 적용 분야

오늘 Mechanical Post에서 방전 가공(Electric Discharge Machining, EDM)의 정의, 구성, 작동, 적용 분야, 장단점 다룹니다.

기사 끝 버튼 클릭해 PDF 다운로드 또는 인쇄 가능.

방전 가공이란?

방전 가공(EDM)은 비전통 가공 공정 유형. 전기 스파크로 공작물에서 소량 재료 제거해 가공.

선반, 밀링 머신 등 전통 가공 공정으로 불가능한 초경질 소재 가공에 사용. 스파크 이로전(spark eroding) 또는 스파크 머시닝(spark machining)이라고도 함.

방전 가공 원리

공구와 공작물 사이 스파크 방전으로 공작물 침식되는 원리.

양극(+극)과 음극(-극) 2개 전극이 충분히 가까워지면 전기 스파크 발생. 약 20,000~100,000볼트 전압 인가.

두 전극 간격 약 0.05~0.005mm로 좁히면 강한 스파크 발생, 대량 열 생성.

두 전극 동일 소재면 양극이 더 빨리 침식 → 공작물 양극 연결.

공구는 공작물에 낼 인상 모양으로 제작. 양극·음극 모두 유전체 유체에 침지해 효율적 작동.

방전 가공 구성

Frank50 s, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

1. DC 펄스 발생기
2. 공작물
3. 고정구
4. 유전체 유체
5. 펌프
6. 필터
7. 공구 홀더
8. 스파크
9. 공구

방전 가공 주요 구성품:

DC 펄스 발생기

교류 전원 고전압 직류로 변환해 스파크 생성 가능하게 함.

공작물

가공 대상 소재. 공작물 DC 펄스 발생기 양극 연결.

고정구

공작물 고정용. 자기 테이블, 척, 바이스 등.

유전체 유체

절연체 역할하다 항복 전압 도달 시 도체 역할. 용융 금속 운반, 스파크 갭 세척. 공구·가공면 냉각 역할도 함.

증류수, 파라핀 오일, 실리콘 오일 등 유전체 유체로 사용.

순환 펌프

유전체 유체 시스템 전체 순환.

필터

순환 중 유입 미세 금속 입자·이물질 걸러냄.

공구 홀더

공구 단단히 고정. 서보 모터 메커니즘 내장해 이송 제공, 공구-공작물 간 일정 갭 유지.

공구

공작물에 낼 인상 모양으로 제작. DC 펄스 발생기 음극 연결돼 음극 역할. 양호한 전기 전도도, 높은 융점 필요.

NezzerX, Public domain, via Wikimedia Commons

방전 가공 작동

• 공구·공작물 유전체 유체 침지, 스파크 갭이라 불리는 미세 간격 유지.
• 전원 투입 시 수천 개 스파크 발생. 단, 각 스파크 지속 시간 매우 짧음.
• 스파크로 인근 유전체 유체 이온화 → 도체 역할.
• 스파크 강한 열 발생 → 공작물 소재 용융.
• 용융 물질 유전체 유체 흐름에 실려 배출 → 공작물·공구 냉각.
• 유전체 유체 여과 후 재순환.
• 재료 제거되며 서보 모터 적절 이송으로 스파크 갭 일정 유지.
• 이렇게 방전 가공으로 소재 가공.

함께 읽으면 좋은 글:

• 압출이란? 상세 설명 with PDF
• 압연 공정 – 작동, 종류, 장점, 응용 with PDF
• GMAW/MIG 용접이란? with PDF

방전 가공 장점

• 모든 소재 가공 가능.
• 전통 가공으로 어려운 복잡 형상 제작 가능.
• 엄격한 공차 가공 가능.
• 양호한 표면 조도.
• 공구-공작물 비접촉 → 기계적 응력 발생 안 함.

Qw5646, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

방전 가공 한계

• 전력 소비 높음.
• 재료 제거율 낮음.
• 날카로운 모서리 제작 불가.
• 전도성 소재만 가공 가능.
• 오버컷(overcut) 형성.
• 테이퍼 구멍 생성.

방전 가공 적용 분야

• 초소형 구멍 제작 가능.
• 로터리 스핀들 사용해 나사 가공 가능.
• 기어 제조에도 사용.
• 항공우주 산업 가공에 활용.
• 압출 다이, 스탬핑 툴 등 제조에 사용.

추천 애니메이션 영상 시청(비후원):

이상 방전 가공 개요. 글 좋거나 제안 있으면 댓글 남겨주세요.

구독 버튼 눌러 구독하고 우리 글 놓치지 마세요!

곧 또 다른 흥미로운 기사로 돌아오겠습니다. 그때까지 계속 배우며 The Mechanical Post 읽으세요!