방전 가공(EDM): 작동 원리 & 산업 응용 분야 총정리

20세기 수치 제어 선반의 등장 이래, 절삭 공구를 쓰는 전통 가공은 광범위한 산업의 다양한 부품 제작에 주요 역할을 해왔습니다. 하지만 모든 혁신(또는 기술)과 마찬가지로, 전통 가공 방식도 최근 수년간 한계에 부딪혀 방전 가공(EDM) 같은 더 최근 기술로 대체되고 있습니다.

방전 가공(스파크 가공 또는 스파크 침식이라고도 함)은 공작물에서 소재를 제거할 때 기계적 힘(또는 공구 접촉)이 필요 없습니다. 대신 EDM은 열에너지를 이용해 소재를 제거하며, 원하는 부품을 정확하고 정밀하게 만듭니다.

EDM 작동 원리, EDM 유형, 기존 가공 대비 EDM의 장점을 알고 싶으신가요? 제대로 오셨습니다!

방전 가공은 어떻게 작동하는가?

방전 가공기는 일반적으로 전극을 갖추고 있어 탄화물이나 경화강 같은 전도성 소재를 분해합니다.

절삭 공구를 공작물에 회전시켜 대는 기존 가공과 달리, EDM 전극은 보통 공작물과 접촉하지 않습니다. 대신 공작물과 작은 간극이 있도록 위치시킵니다.

절단이나 부품 형상을 만들기 위해 전극에서 공작물로 고주파 전기 스파크를 방전시킵니다. 이 전기 방전이 금속 표면을 기화(또는 용융)시켜 원하는 절단을 만듭니다.

공작물 주위를 돌며 부품을 가공하는 전극의 움직임은 보통 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기술로 제어됩니다. 하지만 EDM의 성공적 작동은 CNC 기술과 전기 방전을 넘어섭니다. 전극과 공작물은 보통 유전체 유체에 잠겨 있는데, 이는 스파크를 제어하고 가공 중 공작물을 냉각하는 역할을 합니다.

방전 가공기의 유형은 무엇인가?

방전 가공기는 세 가지 유형으로 나뉩니다.

1. 싱커 방전 가공기 (Sinker EDM)
2. 와이어 방전 가공기 (Wire EDM)
3. 홀 드릴링 방전 가공기 (Hole EDM)

#1 싱커 방전 가공 (Sinker EDM)

싱커 EDM은 램 EDM이라고도 하며 오늘날 가장 흔히 쓰이는 EDM 유형입니다. 싱커 EDM에 쓰이는 전극은 공작물의 역상(또는 거울상)을 형성하도록 사전 가공됩니다. 이 전극을 공작물에 누르고 전기 스파크를 발생시키면 원래 형상의 네거티브 버전이 생성됩니다.

이해하기 쉽게 예를 들어보죠. 싱커 EDM으로 공작물에 직육면체 캐비티를 만들고 싶다면, 전극을 직육면체 돌출부 형태로 가공해야 원하는 모양을 얻을 수 있습니다. 아래 그림과 같습니다.

싱커 EDM은 엄격한 표면 조도 요건이 있는 용도, 특히 이그조틱하거나 난삭재 절삭에 이상적입니다. 가공 후 공작물 연마 걱정 없이 소재를 절삭할 수 있습니다. 하지만 싱커 EDM의 주요 단점은 다른 EDM 유형보다 소재 제거 속도가 느리다는 점입니다.

#2 와이어 방전 가공 (Wire EDM)

와이어 EDM(와이어 이라고도 함)은 얇은 와이어(보통 황동 또는 구리)를 전극으로 사용합니다. 작동 원리는 기존 CNC 가공과 꽤 유사합니다. 이 와이어가 공작물을 통과하며 주변 금속 표면을 기화시켜 원하는 형상을 만들기 위해 절단을 수행합니다.

하지만 기존 가공과 달리, 와이어 전극이 금속 공작물을 완전히 관통해야 이 제조 공정으로 절단을 만들 수 있습니다. 이는 와이어 EDM이 3D 부품에 2D 절단을 만든다는 뜻입니다.

와이어 EDM은 작은 소재 조각을 정밀하게 절단하려는 경우 이상적입니다. 저비용과 고정밀 덕분에 프로토타입 제조용 EDM 공법으로도 제격입니다.

정확도와 정밀도의 차이 더 알아보기.

#3 홀 드릴링 방전 가공 (Hole Drilling EDM)

이름에서 알 수 있듯 홀 드릴링 EDM 공정은 구멍을 뚫는 데 쓰입니다. 홀 방전 가공기는 유전체 유체(탈이온수 등)가 흐르는 관형 전극을 갖추고 있어 기존 드릴링 머신보다 빠른 홀 드릴링이 가능합니다.

극히 작은 구멍 가공에 특히 유용하며, 디버링 공정이 필요 없습니다.

CNC 가공과 방전 가공 선택 가이드

항상 고객에게 말씀드리듯, CNC 가공과 EDM은 거의 모든 제품 설계를 구현할 수 있는 첨단 가공 기술입니다.

하지만 이 두 기술로 어떤 설계든 만들 수 있다 해도, 잘못된 선택은 더 긴 리드타임과 미세한 부정확성을 초래할 수 있습니다. EDM은 티타늄, 텅스텐 같은 난삭 전도성 소재 가공에 특히 유용합니다. 소재의 취약성이 우려될 때도 EDM을 선택하세요. 소재 제거를 위해 높은 절삭력이 필요 없기 때문입니다.

Gensun Precision Machining은 아시아 전역을 선도하는 CNC 가공 및 EDM 서비스 제공업체입니다. 고도로 숙련된 기계공과 엔지니어 팀이 고객 제조 프로젝트에 가장 이상적인 공법을 결정하도록 도와드립니다.

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