방전 가공(EDM)의 원리와 응용

방전 가공(EDM)은 전기 방전 가공 또는 전식 가공이라고도 합니다.

원리
수년에 걸쳐 방전 가공에 관한 많은 이론이 정립되었지만, 대부분의 실무에서는 열에너지와 전기에너지가 함께 작용하는 열전 모델을 지지합니다. 방전 가공은 전극 사이의 펄스 방전을 이용해 국부적으로 순간적인 고온(최대 8000°-12000°)을 발생시켜 금속 재료를 침식(전식)하는 가공 방법입니다. 공구 전극과 공작물 전극 사이의 순간적인 스파크 방전으로 발생한 고온을 이용해 재료를 녹입니다. 공구와 공작물은 전원 공급 장치의 두 극에 연결되며, 일정한 절연성을 가진 유체 매질(일반적으로 등유 또는 광유)에 담깁니다. 두 극 사이에 펄스 전압이 인가됩니다. 공구 전극이 공작물 전극을 향해 이동하면 두 극 사이의 가장 가까운 지점에 있는 액체 매질이 절연 파괴되어 스파크 방전을 형성합니다. 방전 채널의 단면적은 매우 작기 때문에 채널 내부의 순간적인 고온으로 인해 재료가 녹고 기화됩니다. 한 번의 펄스는 공작물 표면에 작은 구멍을 만들며, 무수히 많은 펄스가 축적되면서 공작물의 돌출된 부분이 점차 녹습니다. 공구 전극이 공작물을 향해 계속 이송되면 공구 전극의 형상이 공작물에 복사됩니다. 가공 중 생성된 금속 입자는 흐르는 작업 유체에 의해 제거됩니다. 동시에 전체 에너지의 일부는 공구 전극에서도 방출되어 일정한 공구 마모가 발생합니다.

방전 가공 （EDM）의 특성
1. 경화강, 초경합금, 스테인리스강, 공업용 순철 등 절삭이 어려운 전도성 재료를 가공할 수 있습니다.

2. 공구의 경도는 가공 재료의 경도보다 낮아도 됩니다.

3. 가공 중 큰 기계적 절삭력이 발생하지 않으므로 작은 구멍, 좁은 홈, 프로파일 구멍, 곡선 구멍 및 박육 부품의 가공에 유리하며, 정밀 가공과 미세 가공에도 적합합니다.

4. 펄스 매개변수는 자유롭게 조정할 수 있습니다. 가공 중 공구 전극을 교체하거나 계단형 공구 전극을 사용하면 동일한 공작기계에서 황삭, 반정삭 및 정삭을 연속적으로 수행할 수 있습니다.

5. 일반적으로 절삭 가공보다 효율이 낮습니다. 먼저 절삭으로 황삭한 다음 방전 가공으로 정삭할 수 있습니다.

6. 방전 과정에서 일부 에너지가 공구 전극에 의해 소비되므로 공구 전극이 소모되고 성형 정밀도에 일정한 영향을 미칩니다.

방전 가공의 응용 방전 가공은 천공 가공, 캐비티 가공, 와이어 절단 가공, 방전 연삭 및 보링 가공, 방전 개발 가공, 표면 강화, 비금속 방전 가공 또는 인쇄용 마킹, 조각, 기어 맞물림 부품의 가공, 부품 내부에서 부러진 탭이나 드릴의 제거에 사용됩니다.

방전 가공 기술의 주요 응용 분야:
방전 가공은 공구 전극과 공작물 사이에 국부적인 고온을 발생시켜 재료를 녹이고 기화함으로써 금속 재료를 제거합니다. 이 방법은 초경합금과 스테인리스강처럼 기존 절삭 방법으로 가공하기 어려운 재료의 가공에 적합합니다.
방전 가공은 복잡한 형상과 높은 정밀도의 공작물을 제작할 수 있어 금형 제조, 의료 장비 및 항공우주 분야에 특히 적합합니다.

와이어 방전 가공
와이어 방전 가공은 와이어 공구 전극과 공작물 사이의 상대 운동을 통해 전기 스파크 방전 원리로 재료를 제거하는 가공 방법입니다. 이 방법은 금형, 구멍, 캐비티 등 다양한 형상과 크기의 공작물 가공에 적합합니다.

방전 연삭 및 보링
방전 연삭 및 보링은 방전 기술을 이용한 정밀 가공 방법으로, 고정밀 및 복잡한 형상의 공작물 가공에 적합합니다.

방전 증착 기술(ESD)
방전 증착 기술은 기재 표면에 코팅을 형성하여 재료의 기계적 특성, 내식성 및 외관을 향상시키는 재료 표면 개질 및 보수 기술입니다. 이 방법은 신소재, 전력, 항공, 군사 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

항공우주 엔진 분야의 응용
항공우주 분야에서 방전 기술은 일체형 터빈 디스크 및 기타 복잡한 형상의 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 방전 가공은 다축 연동 운동 제어가 가능하므로 좁은 채널 블레이드 가공 중 전극과 블레이드 사이의 간섭 문제를 해결할 수 있어 일체형 터빈 디스크 제조에 매우 신뢰할 수 있는 방법입니다.

기타 응용 분야
방전 기술은 방전 연삭, 방전 확장 가공, 표면 강화(고속 담금질, 질화, 침탄 등) 및 비금속 방전 가공 분야에도 사용됩니다.