와이어 EDM 가공은 전기 스파크를 사용하여 대상 소재(작업 소재)에서 소재를 침식하는 비 전통적인 현대식 전열 기술입니다. 복잡한 디자인 프로토타입을 절단하여 모양을 만들 수 있으며, 치수 안정성이 높은 대량의 부품을 전단 가공하는 데도 사용됩니다. 작은 윤곽이나 마이크로 홀은 공구 마모를 최소화하면서 표준 와이어 EDM 기계를 사용하여 쉽게 성형할 수 있습니다. 기존의 금속 절삭 기술보다 더 정밀하고 정확한 공정입니다. 핵심 기능 중 하나는 고강도 전도성 소재를 거의 뚫을 수 있고 기계적 힘 없이 복잡한 형상을 성형할 수 있다는 점입니다. 이 블로그 게시물에서는 와이어 EDM 절삭 가공의 엄청난 잠재력을 강조하며 적용 분야, 유형 및 전단 기능에 대해 설명합니다.
와이어 EDM: 프로세스 소개
금속 가공 산업에서 와이어 방전 가공(와이어 EDM)은 전기적으로 충전된 얇은 와이어(전극)를 사용하여 금속을 전단하는 정확하고 정밀한 기술로 평가받고 있습니다. 와이어는 재료를 냉각시키고 침식된 입자도 제거하는 유전체 유체 속에서 작동합니다.
와이어 EDM 가공은 직접 절삭을 통해 소재를 제거하는 것이 아니라 방전을 통해 소재를 침식하는 방식입니다. 재료를 절단하는 대신 녹이거나 기화시켜 공구의 정밀도가 뛰어나고 부스러기가 거의 발생하지 않습니다. 이 공정은 재료가 전기 전도성이 있는 경우 기존 기술로는 가공하기 어려운 부품을 만드는 데 유용합니다.
와이어 EDM은 어떻게 작동하나요?
와이어 EDM 공정은 간단하지만 매우 효율적입니다. 유전체 유체에 공작물을 담그고 바이스 위에 올려놓는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 전하를 띤 가는 와이어가 공작물을 통과합니다. 전도성이 있는 공작물은 충전 롤러의 전하와 반대되는 전하를 얻습니다.
와이어가 공작물에 접근하면 간격을 가로질러 전기 아크가 형성되고 이로 인해 소량의 금속을 녹이거나 기화시키는 열이 발생합니다. 이 스파크는 절단 도구로 작동하여 공작물을 필요한 모양으로 계속 깎아냅니다.
전체 공정에서 탈이온수는 가공 환경을 조절하고 공정에서 침식된 금속 입자를 제거하기 위해 사용됩니다. 이러한 방식을 통해 특히 부품이 복잡하고 높은 수준의 정확도가 필요한 경우 부품을 매우 미세하고 정확하게 절단하고 마감할 수 있습니다.
와이어 EDM 기계 부품
주요 와이어 편집기 부품은 다음과 같습니다;
- CNC 도구
와이어 EDM은 와이어 경로와 절단 공정의 순서를 조절하는 CNC 툴로 자동화됩니다. 이러한 도구의 정교함에 따라 오류 수준과 가공 시간이 결정되기 때문에 이러한 도구는 작업의 정확성과 효율성에 매우 중요합니다.
- 전원 공급 장치
전원 공급 장치는 전선 전극과 공작물 모두에 100V에서 300V까지 다양한 전기 충격을 제공합니다. 이 장치는 재료 제거에 중요한 전하의 속도와 크기를 제어합니다.
- 와이어
와이어는 전극이 되어 방전 전위를 생성합니다. 직경은 일반적으로 0. 05~0. 25mm이며, 작업 재료의 모양과 두께에 따라 선택됩니다. 절단용 와이어를 선택할 때는 파단 저항, 내충격성, 전도성, 기화 온도 및 경도를 고려합니다.
일반적인 와이어 유형은 다음과 같습니다:
- 황동 전선: 전도성이 뛰어난 것으로 유명하며 구리와 아연을 각각 63%와 37%의 비율로 결합하여 생산됩니다. 아연 함량이 높으면 절단 속도가 빨라지지만 부식을 유발하므로 40%를 넘지 않아야 합니다.
- 아연 코팅 전선: 이 와이어에는 순수한 아연 또는 산화 아연 층이 있어 가공 속도를 향상시킵니다.
- 확산 어닐링 전선: 이 와이어는 확산 어닐링을 통해 생산되며 40% 이상의 아연을 함유하고 있어 대규모 생산 및 다양한 소재를 절단하는 데 이상적입니다.
- 유전체 매체
와이어 EDM 가공 공정은 유전체 유체(일반적으로 오일 또는 탈이온수)가 포함된 탱크에서 수행됩니다. 이 매체는 또한 공정 속도를 줄이고 와이어 전극에 층이 형성되는 것을 방지하며 공작물에 매끄러운 표면 마감을 제공합니다.
- 전극
와이어 EDM 가공에서 와이어 공구는 양전하(음극)를 띠는 역할을 하고 공작물은 전기 회로의 음전하(양극)를 띠는 역할을 합니다. 서보 모터(컨트롤러)는 다음과 같은 간격을 만듭니다. 0.01~0.5mm 를 와이어에 넣어 절단 중에 공작물에 닿지 않도록 하여 정확도를 높이고 의도한 공작물의 파손을 방지합니다.
와이어 EDM 기계로 절단할 수 있는 재료 유형은 무엇입니까?
와이어 EDM 가공은 매우 유용하며 거의 모든 전기 전도성 소재를 절단하고 복잡한 형상과 윤곽을 만들 수 있습니다. 다음은 와이어 EDM 기계를 사용하여 효과적으로 절단할 수 있는 몇 가지 일반적인 재료입니다.
알루미늄
알루미늄은 열 및 전기 전도성이 높은 가장 다재다능한 금속 중 하나입니다. 와이어 EDM 가공은 자연적으로 부드럽기 때문에 가공 과정에서 거미 침전물이 쌓일 수 있지만, 와이어 EDM은 이 문제를 관리하고 정확한 절단을 달성할 수 있습니다.
티타늄
와이어 EDM 가공은 끈적거리고 긴 칩을 생성하기 때문에 티타늄에 가장 적합합니다. 이 공정은 이러한 특성을 효과적으로 처리할 수 있습니다. 유전체 매체로 탈이온수를 사용하면 열 발생을 최소화하여 절단 공정이 부드럽고 쉬워집니다.
Steel
와이어 EDM은 강철이 강한 금속이기 때문에 강철에 유리합니다. 이 프로세스는 종종 다음과 같은 경우에 우선적으로 사용됩니다. CNC 가공 강철의 경우 재료의 경도를 관리할 수 있기 때문에 더 많이 사용됩니다. 그러나 강철은 많은 열을 발생시키므로 이와 관련하여 필요한 예방 조치를 취해야 합니다.
황동
황동은 인장 강도가 높기 때문에 와이어 EDM으로 비교적 쉽게 절단할 수 있습니다. 비교적 부드럽기 때문에 재료가 변형되어 절단 정확도에 영향을 미치지 않도록 절단 속도를 상대적으로 느리게 해야 합니다.
흑연
흑연은 고유의 부서지기 쉬운 특성과 입자 이탈 문제로 인해 기존 공구를 사용하여 가공하기가 상대적으로 어렵습니다. 날카로운 와이어 전극을 갖춘 와이어 EDM은 흑연을 효율적으로 가공하여 깨끗하고 정확하게 절단할 수 있습니다.
이러한 재료는 와이어 EDM 기계가 처리할 수 있는 전도성 재료 중 일부로, 고정밀 및 복잡한 설계가 필요한 여러 산업에 적용할 수 있는 기술입니다.
와이어 EDM과 기존 EDM 가공의 차이점
와이어 EDM 가공과 기존 EDM은 서로 다른 두 가지 유형의 전단 공정입니다. 와이어 EDM과 기존 EDM은 동일한 원리로 작동하지만 작업 방식과 용도는 상당히 다릅니다. 그 차이점을 자세히 설명합니다:
전극 유형
와이어 EDM: 위에서 설명한 것처럼, 전극 역할을 하도록 가열된 얇은 가닥 와이어를 사용하여 필요한 모양과 크기의 부품 또는 제품을 절단하기 위해 움직입니다.
기존 EDM: 흑연이나 구리와 같이 전도성이 매우 높은 재료로 만든 전극을 사용하며 다양한 형상을 가질 수 있습니다. 이러한 전극은 공작물에 배치되어 전극 모양의 '네거티브' 이미지를 생성합니다.
가공 속도
와이어 EDM: 와이어를 배치하자마자 바로 시작할 수 있어 더욱 효율적이고 마감 기한이 촉박한 프로젝트에 이상적입니다.
기존 EDM: 가공 공정 전에 전극을 미리 성형해야하므로 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 방전 가공 페이지에서 자세히 알아보세요.
정확성
와이어 EDM: 0.004인치까지 얇게 자를 수 있는 높은 정확도를 제공합니다. 따라서 원단의 복잡한 패턴과 디자인을 자르는 데 적합합니다.
기존 EDM: 복잡한 커팅에도 사용되지만 와이어 EDM만큼 정밀할 수는 없으므로 더 간단하고 딱딱한 커팅에 적합합니다.
와이어 EDM 가공의 장단점
와이어 EDM 프로토타입 부품
장점
정확성: 깔끔한 컷을 제공하므로 추가 가공이나 마감이 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다.
- 복잡한 도형: 기존 CNC 가공은 기존 기술로는 만들기 어려운 복잡한 패턴을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 작은 부품: 다루기 어려운 작고 복잡한 부품을 작업할 때 사용하기에 적합합니다.
- 깨지기 쉬운 재료: CNC 와이어 EDM 기계는 응력을 받을 수 없고 기존 절삭 기계로는 가공하기 어려운 소재에 적용할 수 있습니다.
- 클린 컷: 버나 왜곡이 남지 않으므로 후처리가 필요 없습니다.
- 연속 커팅: 작업을 멈추지 않고 절단할 수 있으며 와이어가 끊어져도 다시 절단을 시작할 수 있습니다.
단점
재료 제한: 전기 전도성 소재에만 적용됩니다.
두꺼운 소재에는 느립니다: 매우 두껍거나 딱딱한 소재에는 기존 EDM만큼 효과적이지 않습니다.
비용: 특히 초기 비용을 고려해야 하는 경우 와이어 EDM 기계는 비용이 많이 들 수 있습니다.
유지 관리: 정확하고 빠르게 유지하려면 자주 유지 관리해야 합니다.
이러한 차이점과 와이어 EDM의 장단점을 알면 제조업체가 애플리케이션 용도에 더 적합한 기술을 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
와이어 EDM 가공의 응용 분야
와이어 EDM은 자동차, 항공기, 의료 산업에서 세부 프로토타입 제작부터 대량 생산 부품에 이르기까지 다양한 분야에서 사용됩니다. 이 첨단 기술을 사용하는 몇 가지 주요 분야를 소개합니다:
자동차 산업:
일반적으로 부품의 모양이 복잡하고 사용되는 재료가 매우 복잡한 자동차 산업에서는 와이어 EDM이 사용됩니다. 이 공정은 기계적 힘을 사용하지 않으며 범퍼, 대시보드, 도어 등 구멍과 홈이 있는 부품을 제작하는 데 이상적입니다.
의료 산업:
의료 산업에서 EDM 기계는 검안 및 치과와 같은 장비에 최적으로 사용되는 복잡한 프로토타입 부품을 성형하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 공정은 특히 의료 기기 생산에 적합한 금속에 사용하여 치과용 임플란트 및 주사기 부품과 같은 품목의 구조를 강화하는 동시에 복잡한 디자인을 추가할 때 효과적입니다.
항공우주 산업:
와이어 EDM은 항공우주 산업에서도 중요한 역할을 합니다. 이 공정은 +/-0.005배의 정밀한 공차와 매끄러운 표면 마감이 필요한 항공우주 부품을 제작하는 데 채택되었습니다. 기존 절삭 공구의 열과 응력을 견딜 수 없는 부품에 워터젯 절삭과 함께 사용됩니다. 이 기술은 엔진 부품, 터빈 블레이드, 랜딩 기어 부품 등의 제조에 오랫동안 널리 사용되어 왔습니다.
결론:
와이어 EDM은 가장 정확하고 유연한 절단 기술 중 하나로, 복잡한 모양과 높은 정확도가 필요한 산업에서 높은 평가를 받고 있습니다. 와이어 EDM은 높은 정확도와 엄격한 공차를 충족할 수 있는 능력으로 인해 프로토타입 제작 및 복잡한 부품의 대량 생산에 특히 유용한 기술입니다.
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자주 묻는 질문
Q1: 치수 측면에서 와이어 EDM의 정확도 또는 공차 한계는 얼마입니까?
일반적으로 와이어 EDM은 매우 정확하며, 고속 와이어 EDM은 공차를 ±0. 1mm까지 엄격하게 할 수 있습니다. CNC 와이어 EDM 공정은 0.05mm 공차를 충족할 수 있습니다.
Q2. 와이어 EDM은 레이저 커팅과 어떻게 다른가요?
와이어 EDM은 와이어의 전기 침식 방식으로 작동하는 반면 레이저 절단은 고출력 열 빔을 사용하여 재료를 절단하고 공차도 다르므로 와이어 EDM이 레이저 절단보다 더 정밀합니다.
Q4. 탈이온수가 와이어 EDM에 중요한 요소인 이유는 무엇인가요?
와이어 EDM은 탄소 함량이 낮은 탈이온수를 유전체 매질로 사용합니다. 또한 가공 과정에서 유전체 온도가 최적의 수준으로 유지되도록 하는 방열판 역할도 합니다.