방전 가공(EDM): CNC를 넘어선 혁신적 가공 기술

오늘날 많은 터빈 블레이드, 스텐트, 광학 미러 마감 부품이 EDM 공정으로 제작되고 있습니다. 원재료에서 원하는 형태로 '전기 방전'으로 깎아내는 이 기술에 대해 알아야 할 모든 것을 정리했습니다.

전기입니다. 매혹적입니다. 그리고 제조업에 실질적인 영향을 미치고 있습니다. 자이온 마켓 리서치에 따르면 전기 방전 가공 산업 규모는 2017년 약 46억 달러에서 2024년까지 거의 80억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.

점점 더 많은 CNC 선반 및 밀링 숍이 기존 방식으로는 불가능한 부품 형상을 만들기 위해 EDM을 도입하고 있습니다. 이러한 부품은 주로 항공우주 및 의료 산업에서 발견됩니다. 오늘날 자동차 산업은 일부 툴링 애플리케이션을 제외하고는 일반적으로 EDM을 사용하지 않습니다.

EDM은 새로운 가공 관행의 채택을 의미합니다. 기존 CNC 기계가 아닙니다. 흑연과 구리 전극을 이해하고 관리해야 하며, 적절한 워크 홀딩과 애플리케이션별 소프트웨어가 필요합니다.

어느 것도 특별히 어렵지는 않지만, 모든 새로운 기술과 마찬가지로 초기 투자와 열린 사고가 필요합니다. 작업장에게 희소식은 EDM이 그렇지 않으면 닫혀 있었을 문을 열어준다는 것입니다.

전기 방전 가공(EDM)이란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

전기 방전 가공은 전기 에너지를 사용하여 공작물 소재를 '침식'시킵니다. 전도성 공작물과 구리, 황동, 흑연 또는 텅스텐 및 이들의 합금으로 만든 전극 사이에 고주파 스파크 시리즈를 발생시킵니다.

스파크가 전극에서 공작물로 튀면서 미세한 소재 입자를 떼어내고, 이는 유전체 액체에 의해 씻겨 나갑니다. 이 액체는 일반적으로 탈수된 물 또는 특수 비전도성 오일입니다. 매우 미세한 마감과 미크론 단위로 측정되는 정밀도를 달성할 수 있습니다.

EDM에는 세 가지 유형이 있습니다: 와이어 EDM(또는 'WEDM'), EDM 홀 드릴링, 그리고 관통형 또는 '싱커' EDM. 모두 고에너지 침식이라는 동일한 원리에 의존하며, 모두 최대 5축 모션으로 제공됩니다. 하지만 로터리 어태치먼트를 사용하면 더 많은 축을 얻을 수 있습니다.

세 가지 모두 알루미늄부터 초경까지 소재가 전도성만 있다면 가공할 수 있습니다. 한 가지 주요 차이점은 전극으로, 이는 절삭 공구로 생각할 수 있습니다.

와이어 EDM이란 무엇인가요?

WEDM은 공작물을 통해 연속적으로 공급되는 구리 또는 황동 합금 와이어 스풀을 사용합니다. 매우 정밀한 밴드톱이라고 생각하면 됩니다.

일반적인 와이어 직경은 0.004인치에서 0.012인치 범위이며, 0.0006인치까지 가는 와이어도 사용할 수 있습니다. WEDM은 금형 및 다이 산업에서 널리 사용되며, 의료 부품의 작은 슬롯 및 유사하게 어려운 형상 절삭에 활용됩니다.

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EDM 홀 드릴링이란 무엇인가요?

EDM 홀 드릴링 또는 '홀 팝퍼'는 중심부로 유전체 액체가 흐르고 다시 빠져나가는 관형 전극을 사용합니다. 이는 쿨런트 공급 드릴 비트와 유사합니다.

소딕(Sodick Inc.)의 적층 및 HSM 비즈니스 매니저 에반 사이버슨이 지적했듯, EDM 홀 드릴은 제트 엔진 블레이드 및 베인 디테일의 디퓨저 홀을 생산하는 주요 방법입니다.

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싱커 EDM이란 무엇인가요?

싱커 EDM에 사용되는 전극(일반적으로 흑연 또는 구리)은 공작물 형상의 거울상 또는 역상으로 가공되는 경우가 많습니다. 원형, 사각형 및 기타 형상도 사용됩니다. EDM 홀 드릴링과 마찬가지로 전극을 회전, 궤도 운동, 또는 공작물 안팎으로 플런지 운동시킬 수 있어 금속 제거율을 높이며 다양한 고유 형상을 생성합니다.

어떤 기술이든, GF 머시닝 솔루션의 EDM 제품 매니저 에릭 오스티니를 비롯한 전문가들은 EDM에서 가장 중요한 세 가지를 강조합니다: 플러싱, 플러싱, 그리고 플러싱. 효율적인 플러싱이 없으면 단락이 발생하고, 생산성 저하, 부품 품질 저하, 전극 손상으로 이어지기 때문입니다.

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언제 EDM이 필요한가요?

현장에서 EDM을 어디에 활용할 수 있을까요? 마키노(Makino Inc.)의 EDM 제품 라인 매니저 브라이언 플루거는 공작물 소재가 기존 방식으로 가공하기 어려워질수록 EDM 공정이 더 매력적이고 생산적이 된다고 말합니다. 예로는 길이-직경 비율의 증가와 극도로 작은 절삭 공구가 필요한 경우가 있습니다.

EDM은 밀링과 터닝에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다. EDM은 비접촉 공정이기 때문에, 매우 작거나 얇은 벽, 허니컴 구조, 또는 높은 공작물을 변형 걱정 없이 가공할 수 있습니다.

EDM으로는 버가 발생하지 않습니다. 0.001인치까지의 날카로운 내부 코너 반경이 가능합니다. 금이나 백금 같은 고가 소재를 칩 손실 없이 거의 손실 없이 가공할 수 있습니다. 그리고 '몇 텐스(0.0001인치)' 단위의 공차 유지는 EDM으로 상대적으로 쉽습니다. 심지어 르네 41 및 L-605 같은 까다로운 고니켈 합금에서도 급속한 공구 마모를 걱정할 필요가 적습니다.

항공우주 제조업체는 터빈 블레이드의 형상 홀을 생산하기 위해 EDM을 사용합니다. 의료 기업은 스텐트 절단, 클립 가공, 미세한 악어 클립의 치아 가공에 사용합니다. 기어 제조업체는 일회성 스프로킷 생산에 활용합니다. 광학 부품 제조업체는 미러 마감 제작에 사용합니다.

용도는 무궁무진합니다.

EDM에 어떤 툴링을 사용하나요?

광범위한 기능에도 불구하고 EDM은 다른 CNC 기계만큼 어렵지 않습니다. EDM 기계도 동일한 X, Y, Z 축을 가집니다. 많은 EDM 시스템은 선반 및 머시닝 센터와 유사한 대화형 컨트롤을 갖추고 있으며, 다른 시스템은 G-코드, 캔드 사이클, 오프라인 프로그래밍 소프트웨어 사용을 지원합니다.

공작물을 고정하는 바이스와 클램프도 현장 다른 곳과 유사하지만, 보통 공구강과 주철 대신 400계열 스테인리스강으로 제작됩니다.

EDM 가공 공정은 플러싱, 궤도 전략, 슬러그 유지, 스킵 패스 횟수에 중점을 두어 상당히 다릅니다. 하지만 숙련된 기계공이라면 빠르게 익힐 수 있는 수준입니다.

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