EDM은 정밀 비전통 가공 기술입니다. 기계 부품 제조에 널리 사용되며, 특정 부품 가공 시 기존 절삭 방식에 비해 고유한 장점을 가지고 있습니다. 특정 특수 조건에서 EDM을 사용하여 부품을 가공하면 표면 조도가 우수한 부품을 얻을 수 있습니다. 또한 설계 도면의 요구 사항을 잘 충족하고 특정 가공 정밀도를 달성합니다. 따라서 EDM은 다양한 산업 분야에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 본 논문의 다음 부분에서는 먼저 EDM 표면 조도란 무엇이며, 이에 영향을 미치는 요인은 무엇인지 살펴보겠습니다. 그 후 표면 조도 측정 방법을 소개하고, 마지막으로 EDM 표면 조도를 개선하는 방법과 EDM 가공의 응용 분야에 대해 논의합니다.
EDM 표면 마감이란 무엇인가요?
EDM 표면 마감은 전도성 가공물에 스파크 부식으로 인해 남겨지는 측정 가능한 거칠기를 나타냅니다. 일반적으로 Ra 및 Rz와 같은 거칠기 매개변수와 측정 표준 및 설정(예: 절단 길이 및 평가 길이)을 사용하여 정의됩니다.
- 라: 마이크로미터(μm) 단위로 측정한 산술 평균 거칠기는 인쇄물에서 가장 일반적인 매개변수입니다.
- 르지: 정의된 샘플링 길이에 대한 피크-밸리 동작을 나타내며 고립된 구덩이 또는 스파이크에 더 민감합니다.
"좋은" EDM 표면 마감은 단순히 외관만으로 결정되는 것이 아닙니다. 밀봉, 슬라이딩, 피로 수명, 코팅 성능과 같은 기능적 요건을 충족해야 합니다.
EDM이 표면 질감을 만드는 방법
EDM은 반복적인 방전을 통해 미세한 재료를 녹이고 기화시켜 표면 질감을 생성하고, 겹쳐진 미세 크레이터를 남깁니다. 밀링이나 연삭과 달리, EDM은 표면을 가로지르는 절삭날이 없기 때문에 방향성 있는 "레이(lay)"를 생성하지 않습니다.
각 방전 후, 용융된 물질 일부가 표면에 다시 응고되어 재주조(흰색) 층을 형성합니다. 이 층은 분화구의 기하학적 구조와 함께 표면이 균일해 보이지만, 프로파일로미터(profilometer)로 측정하면 여전히 "거칠게" 측정됩니다.
에너지 준위가 너무 높거나 플러싱이 불안정하면 방전이 아크로 변할 수 있습니다. 이로 인해 불규칙적인 구멍, "오렌지 껍질" 같은 질감, 그리고 각 구역에 걸쳐 불규칙한 거칠기가 발생하는 경우가 많습니다.
EDM 표면 마감을 제어하는 주요 매개 변수
EDM 표면 조도의 품질은 각 스파크에서 전달되는 에너지와 갭의 안정성에 따라 달라집니다. 방전 에너지가 낮고 공정 안정성이 높을수록 절삭 속도가 감소하더라도 표면 거칠기가 일반적으로 향상됩니다. Ra와 Rz에 영향을 미치는 주요 변수는 다음과 같습니다.
- 피크 전류(Ip):피크 전류는 방전 에너지와 크레이터 크기를 결정합니다. Ip가 높을수록 재료 제거율은 증가하지만 표면이 거칠어집니다. Ip가 낮을수록 크레이터 깊이가 줄어들어 마무리 작업에 더 적합하지만, 절삭 속도가 느려지고 더 나은 플러싱이 필요합니다.
- 펄스 온타임(톤) : 펄스 온타임은 각 방전 시 에너지가 적용되는 시간을 제어합니다. 톤이 길수록 크레이터 크기와 거칠기가 증가하며, 특히 전류가 높을 때 더욱 그렇습니다. 톤이 짧을수록 용융량을 제한하고 열 손상을 줄여 정밀한 마무리가 가능합니다.
- 펄스 오프 시간(Toff) : 펄스 오프 타임은 탈이온화 및 잔여물 제거를 가능하게 합니다. Toff가 너무 짧으면 이온화가 지속되어 불안정성과 표면 거칠기가 증가합니다. Toff가 길면 안정성과 표면 일관성이 향상되지만 생산성은 저하됩니다.
- 갭/서보 제어: 갭 제어는 아크나 단락 대신 안정적인 스파크를 보장합니다. 안정적인 서보 응답은 균일한 크레이터를 생성하여 Ra 반복성을 향상시킵니다. 갭 제어가 불량하면 종종 탄 자국, 피트 또는 밴딩이 발생하여 Rz가 증가합니다.
- 플러싱 및 유전 상태: 플러싱은 이물질을 제거하고 절단 부위를 냉각하는 반면, 유전체 유체는 이온화를 제어합니다. 플러싱이 불량하면 재증착, 2차 방전, 그리고 불규칙적인 피팅이 발생합니다. 안정적인 플러싱은 표면 마감을 개선하는 가장 빠른 방법입니다.
- 패스 수(거친 + 스킴) : 안정성을 손상시키지 않고 표면 마감을 개선하는 가장 효과적인 방법은 여러 번 패스하는 것입니다. 거친 절삭은 벌크 소재를 제거하는 반면, 스킴 패스는 표면을 다듬는 데 더 낮은 에너지를 사용합니다. 스킴 패스를 여러 번 할수록 Ra는 감소하지만, 일정 지점 이후부터는 리턴이 감소합니다.
| 전략 | 무엇이 바뀌는가 | 일반적인 마무리 결과 |
|---|---|---|
| 러프컷만 | 더 높은 에너지, 더 빠른 제거 | Ra가 높을수록 질감의 변화가 더 큽니다. |
| 거친 + 1~2개의 탈지분 | 저에너지 정제 | Ra가 낮을수록 표면이 더 균일해집니다. |
| 거친 + 3+ 탈지 컷 | 매우 낮은 에너지, 안정적인 갭 | 최고의 반복성, 더 작은 증분 이득 |
EDM 표면 마감을 측정하고 지정하는 방법은 무엇입니까?
EDM 표면 마감을 정확하게 지정하려면 Ra/Rz 값을 표준 및 측정 설정과 함께 사용해야 합니다. 절단 길이와 평가 길이가 일치하지 않으면 동일한 표면이라도 보고 값이 다를 수 있습니다.
일반적인 표준으로는 ISO 4287, ASME B46.1, JIS B0601 등이 있습니다. 하나를 선택하여 도면이나 검사 계획에 기록하고, 수입 검사, 공정 검사, 최종 검사 과정에서 일관성을 유지하십시오.
- 스타일러스 프로파일로미터: 스타일러스 프로파일로미터는 표면을 추적하고 수직 운동을 거칠기 값으로 변환합니다. 속도가 빠르고 대부분의 EDM 금속에 적합합니다. 절단 길이, 평가 길이 및 필터 설정을 기록하십시오. 손상이 우려되는 경우 부드러운 표면이나 섬세한 부분에 접촉 측정을 피하십시오.
- 광학/간섭계: 광학 방식은 비접촉 방식으로 표면 지형을 측정합니다. 마감 타겟이 매우 미세하거나 표면을 만질 수 없을 때 유용합니다. 일반적으로 측정 영역이 좁고 진동과 반사에 민감할 수 있습니다. 스타일러스 접근이 제한적이거나 비접촉 방식이 필요할 때 사용합니다.
- 비교 표본: 비교 시편은 시각적/촉각적 확인을 빠르게 제공합니다. 중요하지 않은 부품이나 비공식적인 공정 확인에 유용합니다. 하지만 주관적이므로 엄격한 마감 요건을 충족하는 승인 방법으로 사용되어서는 안 됩니다.
- 보고 기본 사항: EDM 표면은 방향성이 거의 나타나지 않는 경우가 많지만, 기하학적 구조와 플러싱은 여전히 국소적인 패턴을 생성할 수 있습니다. 측정 위치와 사용 경로를 기록하십시오. 패임이나 탄 자국이 있는 경우, Ra와 Rz를 모두 보고하십시오. Ra만으로는 밀봉이나 마모에 중요한 개별 결함을 감출 수 있습니다.
EDM 표면 마감을 개선하는 실용적인 방법
EDM 표면 마감을 개선하려면 방전 에너지를 낮추고, 갭을 안정화하고, 마무리 공정을 통해 재주조 및 피크 높이를 줄이는 것이 필요합니다. 단계별 전략은 다음과 같습니다.
- 탈지분유를 사용하세요: 스킴 컷은 황삭 후 남은 표면을 재가공하여 재주조층 두께를 줄이고 Ra를 더욱 일정하게 만듭니다. 실링 또는 슬라이딩 표면에는 스킴 컷을 추가하되, 측정값이 감소하면 작업을 중단합니다.
- 낮은 방전 에너지: Ip를 줄이고, Ton을 단축하고, Toff를 안정화하여 크레이터 크기를 줄이십시오. 한 번에 하나씩 변경하고 측정을 통해 개선 사항을 확인하십시오. 갭을 불안정하게 만드는 초저에너지는 피하십시오.
- 플러싱 안정화: 노즐 위치, 유량, 그리고 이물질 배출을 개선하세요. 패임이나 탄 자국과 같은 많은 거칠기 문제는 플러싱 불량에서 비롯됩니다. 이 문제를 해결하면 Ra가 안정화되고 Rz가 낮아지는 경우가 많습니다.
- 제어선/전극 상태: 와이어 마모, 장력 불량 또는 불안정한 이송은 진동과 스파크 불안정을 유발하여 표면 조도의 불균일성을 초래할 수 있습니다. 싱커 방전 가공의 경우, 안정적인 전극 마모와 품질을 유지해야 합니다.
- 마무리 후 옵션: EDM만으로 Ra 목표를 달성할 수 없는 경우, 연마나 연삭과 같은 2차 가공을 사용하십시오. 피로 또는 밀봉이 중요한 용도의 경우, 재주조 및 미세균열을 신중하게 관리하십시오.
응용 프로그램별 일반적인 마무리 목표
“"충분히 매끈하다"는 것은 불필요한 시간과 비용 없이도 기능을 충족하는 마감을 의미합니다. 외관만 보고가 아닌 작업 요구 사항을 고려하여 거칠기 목표를 설정하십시오.
곰팡이 구멍
금형 표면은 종종 질감 전달을 제어하고 안정적인 탈형이 필요합니다. 너무 거칠면 인쇄 결함이 발생할 수 있고, 너무 매끄러우면 일부 소재의 경우 접착 위험이 높아질 수 있습니다.
캐비티 마감이 부품의 외관과 릴리스에 직접적인 영향을 미치는 경우 EDM 마감과 제어된 광택 처리가 일반적입니다.
밀봉/슬라이딩 표면
밀봉 및 슬라이딩 표면은 피크와 결함에 민감합니다. 누설이나 마모가 고립된 피트나 스파이크로 인해 발생하는 경우, Rz는 Ra만큼 중요할 수 있습니다.
스킴 컷(skim cut)과 안정적인 플러싱(flushing)이 일반적으로 가장 비용 효율적인 마감 개선 방법입니다. 가능하면 기능 테스트를 통해 확인하십시오.
항공우주/의료
이러한 응용 분야는 종종 열 영향층의 반복성과 제어에 중점을 둡니다. 국소 결함은 균열 발생 요인이나 마모 촉진 요인이 될 수 있습니다.
안정적인 마무리 설정을 사용하고, 측정 방법을 제어하고, 프로세스 창을 잠가서 마무리가 배치마다 일관되게 유지되도록 합니다.
결론
EDM에서 최상의 표면 조도를 달성하는 것은 매우 중요한 과제입니다. EDM 매개변수와 후처리 기술을 최적화함으로써 부품의 표면 조도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 지속적인 기술 개발을 통해, 와이어 EDM 기계 공장 정밀 가공 솔루션을 제공하는 데 중요한 역할을 하고 있으며, 다양한 산업 분야에서 EDM이 더욱 널리 사용될 수 있도록 돕고 있습니다. EDM 기술에 대해 궁금한 점이 있으시면 언제든지 문의해 주세요. EDM 프로젝트나 관련 요구 사항이 있으시면 언제든지 문의해 주세요. 최고의 와이어 EDM 가공 서비스를 제공해 드리겠습니다. 연락 기다리겠습니다!
자주 묻는 질문
EDM으로 거울과 같은 표면을 만들 수 있나요?
네, 하지만 일반적으로 저에너지 마무리 작업과 여러 번의 스킴 패스가 필요합니다. 안정적인 스파크 발생, 깨끗한 유전체, 그리고 양호한 플러싱이 기본입니다.
Ra는 괜찮아 보이는데 왜 부품은 여전히 누수되거나 빨리 마모되나요?
Ra는 평균값이며, 개별적인 결함을 놓칠 수 있습니다. Rz를 확인하고 구멍, 탄 자국, 아크 손상 여부를 검사하십시오.
EDM 표면 마감을 개선하기 위한 가장 빠른 작업 현장 변경은 무엇입니까?
먼저 탈지분유를 넣고 플러싱을 교정하세요. 이 두 가지 변화는 Ra 안정성과 결함률을 빠르게 개선하는 데 도움이 됩니다.
유전 조건이 EDM 표면 마감에 영향을 미칩니까?
네. 오염되었거나 불안정한 유전체는 불규칙한 방전을 증가시키고 피트(pit)와 거친 영역(rough zone) 발생 가능성을 높입니다.
타버린 자국과 불규칙한 구덩이를 줄이려면 어떻게 해야 하나요?
이물질 배출을 개선하고 틈새를 안정화(서보 동작 및 적절한 오프타임)한 후 방전 에너지를 줄이십시오. 연소 흔적은 일반적으로 갇힌 이물질이나 불안정한 틈새 조건으로 인해 발생하는 아크와 관련이 있습니다.
