EDM 기술이 정밀 가공을 주도하는 원리: 상세 분석

1. 가공 간극(측방 간극)의 영향

가공 간극의 크기와 일관성은 EDM 가공 정밀도에 직접적인 영향을 미칩니다. 각 표준의 가공 간극 수치와 표면 거칠기 값을 숙지해야만 전극 크기를 올바르게 설계하고, 수축량을 결정하며, 가공 중 표준 변환을 결정할 수 있습니다.

2. 표면 거칠기

EDM 표면의 거칠기는 방전 피트의 깊이와 분포 균일성에 달려 있습니다. 가공 표면에 얕고 균일하게 분포된 방전 피트가 생성될 때만 가공 표면의 거칠기 값이 작아질 수 있습니다.

방전 피트의 균일성을 제어하기 위해서는 등에너지 방전 펄스 제어 기술을 사용해야 합니다. 즉, 간극 전압 파괴의 하강 에지를 감지하고, 방전 펄스 전류 폭을 동일하게 제어하며, 동일한 펄스 에너지로 가공하여 가공 표면의 표면 거칠기가 미시적으로 일관되도록 합니다.

3. 가공 경사도의 영향

가공 중 구멍이든 캐비티든 측벽에는 경사가 있습니다. 경사의 원인은 일반적으로 전극의 불균일한 마모 때문이며, 전극 측벽 자체의 기술적 요구사항이나 제조 공정상의 본래 경사, '2차 방전' 등의 요인도 있습니다.

(1) 작업 유체의 오염도 영향

작업 유체가 더러울수록 '2차 방전' 기회가 많아집니다. 동시에 간극 상태가 나빠져 전극 복구 횟수가 필연적으로 증가합니다. 두 경우 모두 가공 경사를 증가시킵니다.

(2) 전극 마모의 영향

전극이 마모로 테이퍼를 형성하면 이 테이퍼가 공작물에 반영되어 가공 경사를 형성합니다.

(3) 가공 깊이의 영향

가공 깊이가 깊어질수록 가공 경사도 커지지만, 비례 관계는 아닙니다. 가공 깊이가 일정 값을 초과하면 공작물 상단 개구부 크기가 더 이상 커지지 않으며, 즉 가공 경사가 더 이상 증가하지 않습니다.

(4) 오일 플러싱 또는 오일 흡입의 영향

오일 플러싱과 오일 흡입이 가공 경사에 미치는 영향은 다릅니다. 오일 플러싱 가공 시 전기 부식 생성물이 가공 표면에서 흘러나와 '2차 방전' 기회를 증가시키고 가공 경사를 키웁니다. 오일 흡입의 경우 전기 부식 생성물이 흡입관으로 배출되고 깨끗한 작업 유체가 전극 주변에서 유입되므로 가공 표면에서 '2차 방전' 기회가 적고 가공 경사도 작습니다.

가공 대상마다 가공 경사 요구사항이 다릅니다. 캐비티 가공의 경우 일정한 드래프트 앵글이 필요하므로 가공 경사 요구사항이 엄격하지 않습니다. 직벽 금형의 경우 가공 경사를 엄격하게 요구합니다. 가공 경사에 영향을 미치는 법칙을 숙지하면 소정의 요구사항을 달성할 수 있습니다.

4. 모서리 둥글어짐의 원인과 법칙

전극의 예리한 모서리와 에지의 마모는 엔드면과 측면의 마모보다 심각합니다. 따라서 전극 에지의 마모에 따라 에지가 둥글어지고, 가공된 공작물은 예리한 모서리를 얻을 수 없습니다. 또한 가공 깊이가 증가함에 따라 전극 모서리 둥글어짐 반경도 증가합니다. 하지만 일정 가공 깊이를 넘으면 증가 추세가 점차 둔화되어 최종적으로 특정 최대값에 머무릅니다.

전극 마모 외에도 모서리 둥글어짐의 원인은 방전 간극의 등거리성입니다. 예리한 모서리 전극의 등거리 방전으로 인해 공작물은 필연적으로 둥근 모서리를 가지게 되며, 오목하고 예리한 주름진 전극의 예리한 점은 전혀 방전 효과가 없지만 칩 적층으로 인해 공작물도 둥글어집니다. 따라서 전극이 완전히 마모되지 않더라도 간극 방전의 등거리성 때문에 완전한 예리한 모서리를 얻는 것은 불가능합니다. 둥글어짐 반경을 작게 요구한다면 방전 간극을 줄여야 합니다.

일반적인 캐비티 가공에서는 예리한 모서리 요구사항이 그다지 엄격하지 않은 경우가 많습니다. 그러나 금형 가공에서는 예리한 모서리와 코너링이 요구되는 경우가 많으며, 이는 전극의 관입 깊이를 늘림으로써 달성할 수 있습니다.

EDM의 정밀도는 주로 가공 간극 △, 가공 경사 tga 또는 경사각 a, 모서리 둥글어짐 반경 R, 표면 거칠기로 나타납니다.

가공 간극 △는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다:

△ = δ + a + d

식에서 δ는 단측 초기 방전 간극, a는 단측 방전 침식량, d는 단측 전극 마모량입니다.

가공 경사 tga는 공작물 상단 측정면의 최대 가공 치수와 하단 측정면의 최소 가공 치수의 차이를 상하 측정면 사이의 거리 h로 나눈 값으로, 다음 공식으로 표현할 수 있습니다:

또는 경사각 a로 표현하면:

여기서:

△max: 측정면 상 공작물 상단의 최대 가공 치수

△min: 측정면 상 공작물 하단의 최소 가공 치수

α: 경사각, h: 상하 측정면 간 거리

모서리 둥글어짐 반경 R은 EDM에서 나타나는 예리한 모서리의 정도를 나타냅니다. 이는 예리한 모서리와 홈 모서리가 있는 공작물에 중요한 지표입니다.

EDM 중 전극과 공작물 사이에는 일정한 방전 간극이 있습니다. 가공 과정에서 방전 간극이 변하지 않으면 전극 크기 보정으로 방전 간극을 보상하여 더 높은 가공 정밀도를 얻을 수 있습니다. 그러나 실제 방전 간극 크기는 변하므로 가공 정밀도에 영향을 미칩니다.