오늘날 산업은 발전하고 기술도 발전했습니다. 와이어 방전 가공(Wire EDM)은 특수 가공 기술입니다. 널리 사용됨 항공우주, 자동차, 의료기기, 공구 및 금형 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 고정밀, 고생산성, 낮은 에너지 소비, 저비용이라는 특징이 있기 때문입니다. 와이어 방전 가공은 기존 가공 공정을 변화시키고 부품 품질을 크게 향상시켰습니다. 와이어 방전 가공에 대한 이해를 돕기 위해, 이 글의 다음 부분에서는 와이어 방전 가공의 정의, 작동 원리, 구성 요소, 장단점, 그리고 용도에 대해 중점적으로 다루겠습니다. 자, 이제 논의를 시작해 보겠습니다. 와이어 방전 가공의 문제 해결에 도움이 될 것입니다. 아래를 계속 읽어주세요.
목차
와이어 EDM 개요
와이어 방전 가공(WEDM)은 와이어 커팅이라고도 하며, 전기 에너지를 사용하여 전도성 소재를 절단하는 가공 방식입니다. 또한 특수 가공의 한 유형이기도 합니다. 방전 가공은 일부 기존 가공 방식을 대체할 수 있습니다. 기계적 힘 대신 전기를 사용하여 소재를 제거합니다. 이는 기존 방식에는 없는 고유한 특징을 제공합니다.
와이어 방전 가공(EDM)의 역사는 20세기 중반에 시작되었습니다. 소련 과학자들은 전기 스파크가 금속을 녹이고, 산화시키고, 부식시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 그들은 스위치 접점의 부식을 연구하던 중 이 현상을 발견했습니다. 이는 방전 가공의 발명으로 이어졌고, 1960년에는 소련이 와이어 절단 방전 가공기를 발명했습니다. 그러나 와이어 방전 가공기를 산업 생산에 최초로 사용한 나라는 중국이었습니다. 이후 이 기술의 발명은 기계 산업 발전에 크게 기여했습니다. 고정밀 부품 제조 비용을 절감하고 제조 방식을 확장했습니다.
와이어 컷 방전 가공(WEDM)의 원리
와이어 방전 가공(EDM) 전에 부품 블랭크에 구멍을 뚫어야 합니다. 내부 가공에 사용할 공작물은 기계에 장착됩니다. 그런 다음 공작물을 펄스 전원 공급 장치의 양극 단자에 연결합니다. 절삭 와이어로는 몰리브덴 또는 구리 와이어를 사용합니다. 이 와이어는 미리 가공된 구멍에 나사로 고정됩니다. 공구 전극으로 고주파 펄스 전원 공급 장치의 음극 단자에 연결됩니다. 그 후 스파크와 방전을 사용하여 1차 절삭이 수행됩니다.
펄스 전원 공급 장치는 가공 에너지를 공급하고, 특수 와이어 방전 가공 유체는 가공 공정 중 발생하는 이물질을 제거하는 데 사용됩니다. 전기장이 음극과 양극에 작용합니다. 양극과 음극은 전자와 이온의 흐름에 의해 충격을 받습니다. 이로 인해 전극 간극에 급격한 고온 열원이 발생하여 금속의 국부적인 용융 및 기화가 발생합니다.
작동 유체와 공작물 재료가 기화합니다. 증기는 빠르게 팽창합니다. 공작물은 팽창과 작동 유체 흐름의 결합 효과로 용융되고 기화합니다. 공작물 재료는 배출 채널 밖으로 배출됩니다. 이로써 스파크 방전이 완료됩니다.
다음 펄스가 도착하면, 전체 부품이 가공될 때까지 이 과정이 반복됩니다. 현재 대부분의 와이어 커팅 머신은 마이크로컴퓨터로 제어되며, 고도로 자동화되어 있습니다. 이 프로세스는 절단 와이어의 궤적을 제어하도록 프로그래밍됩니다.
와이어 EDM에는 다양한 종류의 와이어가 사용됩니다. 텅스텐, 몰리브덴, 구리, 강철 코어, 코팅 및 어닐링 와이어 등이 있습니다. 부품의 재질과 정확도에 따라 와이어를 선택할 수 있습니다. 가공 정확도를 보장하기 위해 와이어는 한 번 사용 후 폐기해야 합니다.
와이어 커팅 머신의 구성 요소
와이어 절단기는 작업대, 와이어 워킹 메커니즘, 액체 공급 시스템, 펄스 전원 공급 장치, 제어 시스템을 갖추고 있습니다.
작업대
절단 테이블이라고도 하는 이 테이블은 세 부분으로 구성됩니다. 중간 팔레트, 하단 팔레트, 그리고 작업대입니다. 작업대의 역할은 고정 장치와 절단할 공작물을 설치하는 것입니다. 실제 가공 상황에 따라 작업대의 작동을 보장하기 위해 수동 또는 자동 작동 방식을 선택할 수 있습니다. 중앙 팔레트와 하단 팔레트는 스테퍼 모터로 구동되며, 기어와 볼 스크류로 구동되어 테이블을 종방향 및 횡방향으로 움직입니다.
와이어 워킹 메커니즘
주로 와이어 저장 실린더, 와이어 워킹 모터, 그리고 가이드 휠로 구성됩니다. 와이어 저장 실린더는 와이어 저장 실린더 팔레트에 장착되고, 커플링을 통해 와이어 워킹 모터에 의해 구동되어 실린더를 앞뒤로 회전시킵니다. 실린더의 전후 회전 운동은 기어를 통해 실린더 팔레트의 나사로 동시에 전달되어 팔레트가 왕복 운동을 하게 됩니다. 전극 와이어는 가이드 휠과 와이어 저장 실린더에 장착됩니다. 와이어 워킹 모터가 작동하면 전극 와이어가 일정 속도로 앞뒤로 움직이면서 와이어 워킹을 수행합니다.
액체 공급 시스템
작동 유체 탱크, 유압 펌프, 노즐을 포함합니다. 공작기계의 절삭 공정에 필요한 충분한 작동 유체를 공급합니다. 작동 유체는 주로 미네랄 오일, 에멀전, 그리고 탈이온수입니다. 주요 기능은 전극, 공작물, 가공 분말의 냉각, 폭발 압력에 의한 방전, 방전 영역의 탈이온화, 그리고 방전 생성물의 스케일 제거입니다.
펄스 전원 공급 장치
펄스 전원 공급 장치는 펄스 전류를 생성하는 에너지 장비입니다. WEDM 펄스 전원 공급 장치는 WEDM 가공 공정 지수에 영향을 미치는 가장 중요한 장비 중 하나입니다. 펄스 전원 공급 장치는 절삭 조건 및 공정 지수를 충족해야 하며, 큰 피크 전류, 좁은 펄스 폭, 높은 펄스 주파수, 작은 와이어 전극 손실, 그리고 편리한 파라미터 설정이 필요합니다.
제어 시스템
제어 시스템은 공작 기계의 기능을 직접 결정합니다. 이 시스템은 고객이 입력한 그래픽과 매개변수를 사용하여 CNC 프로그램을 작성합니다. 이 프로그램은 와이어 절단 공정과 와이어 경로를 제어합니다.
와이어 EDM 기계로 절단할 수 있는 재료
와이어 EDM 기계는 복잡한 모양과 패턴을 가공할 수 있습니다. 또한 대부분의 전도성 소재는 물론, 가장 단단하고 섬세한 소재도 가공할 수 있습니다. 와이어 EDM 기계로 절단할 수 있는 일반적인 소재는 다음과 같습니다.
- 알류미늄: 알루미늄은 열전도성과 전기전도성이 뛰어납니다. 하지만 알루미늄은 본래 무르기 때문에 절단 과정에서 절단이 어려울 수 있습니다. 알루미늄 절단 후 끈적끈적한 물질이 쌓일 수 있기 때문입니다.
- 티탄: 와이어 방전 가공(EDM)은 티타늄을 매우 효과적으로 가공합니다. 금속의 점착성을 잘 견디고 긴 칩을 분쇄하기 때문입니다. 하지만 절삭 중 열 발생을 방지하기 위해 탈이온수를 매개체로 사용해야 합니다.
- 강철: 강철은 강한 금속입니다. 이러한 이유로 많은 제조업체는 CNC 기계보다 와이어 방전 가공기를 선호합니다. 하지만 이 소재는 많은 열을 방출하므로 안전 조치를 취해야 합니다.
- 놋쇠: 황동은 인장 강도가 높아 기계로 쉽게 절단할 수 있습니다. 하지만 무른 금속이기 때문에 절단 속도가 느립니다.
- 석묵: 흑연은 기존 절삭 공구로는 절단하기 어려울 수 있습니다. 반면, 와이어 EDM(전극 방전 가공) 공정은 흑연 절단에 적합합니다. EDM 와이어가 날카로워 입자가 떨어지는 것을 방지할 수 있습니다.
EDM 와이어 커팅과 기존 EDM의 차이점
와이어 EDM 공정은 기존 EDM 공정보다 우수합니다. 작동 방식은 유사하지만 몇 가지 차이점이 있습니다. 두 절삭 공정의 몇 가지 차이점은 다음과 같습니다.
전극
앞서 언급했듯이, 와이어 방전 가공에서는 가늘고 뜨거운 와이어가 전극으로 사용됩니다. 반면, 일반 방전 가공은 구리나 흑연과 같이 전기 전도성이 좋은 금속으로 만든 전극을 사용하여 전하를 생성합니다. 전극은 크기와 모양이 다양하기 때문에 충분히 매끄럽지 않습니다.
예를 들어, 원형 전극은 표면이 가장 매끄럽습니다. 그 다음으로는 마름모, 삼각형, 사각형이 있습니다. 전극을 가공물에 넣으면 가공물 모양의 "음상"이 남는 주형이 생성됩니다.
절삭 속도
일반적인 EDM 성형 공정에서는 와이어를 다양한 방식으로 굽히고 모양을 가공할 수 있어야 합니다. 이러한 와이어를 제작하기 위해서는 제조업체가 먼저 와이어를 설계하고 모양을 가공해야 하므로 시간이 걸립니다. 반면 와이어 EDM 기계는 와이어가 제자리에 고정되는 즉시 사용할 수 있으므로 신속하게 처리해야 하는 작업에 적합합니다.
정확성
와이어 EDM 가공에서는 EDM 와이어가 전극으로 사용됩니다. 따라서 기존 EDM보다 정확도가 높습니다. 예를 들어, 와이어 전극은 약 0.004인치 두께의 소재를 절단할 수 있습니다. 이처럼 정밀성이 뛰어나 와이어 EDM 가공은 복잡한 형상과 패턴을 가진 부품에 더 적합합니다. 반면, 기존 EDM은 더 단단한 절단 부품을 제작하는 데 더 적합합니다.
응용 프로그램
와이어 EDM은 다양한 용도에 적합합니다. 철금속과 비철금속을 모두 절단할 수 있기 때문입니다. 또한, 매우 길고 작은 부품도 가공할 수 있습니다. 따라서 크기와 모양에 제한을 받지 않습니다. 반면, 기존 EDM은 더 단단하고 두꺼운 소재를 가공할 수 있습니다. 이는 와이어 EDM 기계의 전극 선폭이 기능에 영향을 미치기 때문입니다.
와이어 방전가공의 응용
와이어 방전 가공(EDM)은 항공우주, 의료, 자동차 산업, 금형 제작 등 다양한 용도로 사용됩니다. 와이어 방전 가공(EDM)은 높은 정밀도, 매끄러운 표면, 열 변형 방지, 그리고 경금속 절단 능력 덕분에 널리 사용됩니다.
- 항공우주: 엔진 터빈 블레이드와 위성 부품은 극도의 정밀성을 요구합니다. 와이어 다이 캐스팅(WDM)의 뛰어난 가공성은 이러한 부품에 이상적입니다.
- 의료: 인공관절, 보철물 등의 의료기기 및 수술도구, 임플란트 등의 의료기기 등 의료장비 및 의료기기 분야에 응용이 가능합니다.
- 자동차: 차체, 인젝터, 기어 등 다양한 자동차 부품을 절단할 수 있습니다.
- 금형 제조: 일반적으로 금형은 부품의 높은 정확도를 요구하므로 부품의 모양과 세부 사항을 절단하는 데 널리 사용됩니다.
와이어 컷 가공의 장점
와 비교해서 밀링 가공와이어 방전 가공(EDM)은 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 밀링 가공으로는 가공이 어려운 부품에 적합합니다. 이러한 부품은 다음과 같습니다.
- 그만큼 가공 정확도 매우 높습니다. 일반적으로 EDM은 +/- 0.0002인치의 치수 허용 오차를 달성할 수 있습니다.
- 밀링으로는 가공할 수 없는 복잡한 형상, 깊은 구멍, 언더컷을 가공할 수 있습니다. 또한 가공 후 버(burr)가 남지 않습니다.
- 경금속 소재를 가공할 수 있습니다. 일반 밀링처럼 공구 마모 없이 여분의 소재를 쉽게 절단할 수 있습니다.
- 가공 중 공구가 공작물에 닿지 않습니다. 따라서 가공 후 열에 의해 공작물이 변형되지 않습니다. 따라서 매우 얇고 정밀한 공작물을 가공할 수 있습니다.
와이어 EDM의 단점
WEDM에는 많은 장점이 있지만 만병통치약은 아니므로 다음과 같은 단점이 있습니다. 제한 사항:
- 전도성 소재 절단에만 적합합니다. 플라스틱, 복합재, 천연 소재 등 비전도성 소재는 가공할 수 없습니다.
- 절삭속도가 느리다. 방전가공이기 때문에 일부에 적합하다. 소량 생산 부품.
- 환경적 영향에 민감합니다. 와이어 EDM 가공 중 작업 환경은 절삭에 영향을 미칩니다. 가공 요건을 충족해야 합니다.
- 처리 비용 와이어를 재사용할 수 없기 때문에 높습니다.
와이어 EDM으로 테이퍼 커팅 시 가공 팁
테이퍼 절삭은 일반 절삭보다 칩 제거가 더 어렵습니다. 방전 간격을 늘리면 와이어 단선 발생을 최소화할 수 있습니다.
일부 특수 공작물을 절삭할 때 절삭으로 인해 발생하는 열응력은 공작물의 변형을 유발하고 절삭 정밀도에 영향을 미칩니다. 절삭유가 가공 부위를 더욱 효율적으로 냉각할 수 있도록 상부 노즐과 공작물 표면 사이의 거리를 짧게 할 수 있습니다. 동시에 공작물 재질에 따라 가공 여유를 다르게 설정하여 열 변형으로 인한 가공 오차를 최소화할 수 있습니다.
전극선의 경도를 만족해야 합니다. 장력을 높여 보세요. 또한, 개별 방전 펄스의 에너지를 줄이세요. 이렇게 하면 전극선의 처짐을 줄일 수 있습니다.
와이어 방전 가공 시 주의 사항
작은 구멍이나 복잡한 모양을 가공하는 데 사용할 수 있지만, 부품의 막힌 구멍을 가공할 수는 없습니다.
가공 시 발생하는 좁은 슬릿과 소량의 금속 에칭은 재료의 재사용과 재료 활용률 향상에 도움이 됩니다.
공작물이 너무 두꺼우면 유체가 침투하여 틈새를 메우기 어렵습니다. 이는 정확도와 조도에 영향을 미치고 부품 품질을 저하시킵니다.
가공 중 공작물 표면에 균열, 변형 및 기타 문제가 발생할 수 있습니다. 가공 전에 적절한 열처리 및 황삭 가공을 수행해야 합니다. 이를 통해 소재 및 블랭크 형상의 결함을 제거하고 가공 정밀도를 향상시킬 수 있습니다.
와이어 컷 방전 가공의 미래 동향
항공우주, 의료, 금형 제조 등 산업의 지속적인 발전에 따라 미래의 부품은 점점 더 복잡해지고 와이어 커팅 가공에 대한 요구 사항도 점점 더 높아질 것입니다. 머지않아 와이어 커팅 기술이 가공 정확도, 가공 속도, 가공 효율, 가공 비용 등 모든 면에서 더욱 향상되어 고효율, 고품질의 가공 방법이 될 것이라고 믿습니다.
Yonglihao Machinery는 기계 부품 가공을 전문으로 합니다. EDM 와이어 커팅 가공 분야에서 풍부한 경험과 전문성을 보유하고 있습니다. 와이어 EDM 프로젝트 및 관련 요구 사항이 있으시면 언제든지 문의해 주세요. 전문적인 서비스와 완벽한 솔루션을 제공해 드리겠습니다.
자주 묻는 질문
WEDM으로 어떤 재료를 절단할 수 있나요?
WEDM 기계는 금속 및 합금과 같은 모든 전도성 재료를 절단할 수 있습니다. 이러한 재료에는 강철, 알루미늄, 황동, 텅스텐, 그리고 다양한 스테인리스강, 니켈, 티타늄 합금이 포함됩니다. 주로 경질 재료 절단에 사용됩니다.
와이어 EDM 기계의 정확도는 어느 정도입니까?
일반적인 고급 기계는 40,000만분의 1인치(0.000004인치)의 라인 위치 정확도를 유지합니다. 특수 고정밀 기계는 0.000001인치의 정확도를 자랑합니다.
와이어 방전 가공은 환경 친화적인가?
WEDM은 많은 에너지를 소모합니다. 이는 탄소 발자국에 영향을 미칩니다. 하지만 기술이 발전함에 따라 이러한 영향은 더욱 환경 친화적으로 변할 것입니다.
EDM에서는 와이어를 어떻게 사용하나요?
가공할 소재에 따라 전극 와이어가 결정됩니다. 작업물의 품질을 보장하기 위해 전극은 한 번만 사용하고 폐기합니다.