EDM 가공은 어떻게 작동합니까? 스파크 갭, 유전체 및 방전 물리학

58 HRC H13 다이 인서트 하단의 0.3mm 내부 코너는 밀링이 더 이상 선택 사항이 아닌 지점입니다. 코너 반경은 실제 커터보다 작고, 재료는 단일 패스로 카바이드 팁을 제거하며, 공구 홀더가 도달하기에는 기능이 너무 깊습니다. 방전가공이 바로 이런 목적을 위해 만들어졌습니다.

EDM 가공 작동 방식에 대한 간략한 답변: 절단력 대신 전기 스파크를 제어하여 금속을 제거합니다. 모양의 전극은 유전체 유체 욕조를 통해 공작물을 향해 공급되고 펄스 전압은 수백 분의 1밀리미터의 간격에 걸쳐 유체를 분해하며 모든 방전은 미세한 금속 분화구를 녹이고 기화시킵니다. 전극은 절대로 부품에 닿지 않습니다.

재료가 기계적으로 제거되는 대신 열적으로 제거되기 때문에 가공물의 경도는 더 이상 중요하지 않으며 전기 전도성이 요구사항이 됩니다. 다음은 세부적인 메커니즘, 이를 안정적으로 유지하는 시스템, 그리고 EDM이 특정 기능에 적합한 프로세스인지 여부를 결정하는 실제 수치입니다.

스파크 갭에서 실제로 일어나는 일

격차는 전체 과정입니다. 마무리 작업에서는 일반적으로 직경이 0.01~0.05mm입니다. 심한 황삭에서는 약 0.1mm까지 열릴 수 있습니다. 그 공간은 발전기가 다르게 결정할 때까지 작업물로부터 전극을 절연하는 유전체 유체로 채워져 있습니다.

펄스가 가해지면 유체가 더 이상 전압을 유지할 수 없을 때까지 전압이 상승합니다. 플라즈마 채널은 간격의 가장 좁은 지점을 가로질러 형성되고 전류가 흐르며 국부 온도는 대략 섭씨 8,000~12,000도에 도달합니다. 이는 작업물 표면을 녹이고 부분적으로 기화시킬 만큼 뜨겁습니다. 펄스는 마이크로초 동안 지속됩니다. 전원을 끄면 채널이 붕괴되고, 용융 풀이 파열되어 대부분의 물질이 유체 속으로 던져지며, 유전체는 잔해물을 운반합니다.

그런 다음 다시 발생합니다. 발전기에 따라 기계는 초당 수천에서 수십만 방전을 생성할 수 있으며 각 방전은 수 미크론 깊이의 분화구를 형성합니다. 서보 시스템은 간격을 일정하게 유지하기 위해 전극을 앞으로 공급합니다. 너무 가까우면 방전이 손상을 주는 아크로 변하고, 너무 멀면 스파크가 전혀 형성되지 않습니다.

하나의 세부 사항이 사람들을 사로잡습니다. 다이 싱킹 기계에서 전극은 구리 또는 흑연 모양의 블록입니다. 와이어 기계에서는 움직이는 황동 와이어입니다. 물리학은 공유되지만 툴링과 애플리케이션은 공유되지 않으므로 기계를 지정하기 전에 차이점을 해결하는 것이 좋습니다. 비교 싱커 EDM 대 와이어 EDM 각자가 돈을 버는 곳을 다룹니다.

방전을 안정적으로 유지하는 시스템

수동 ZNC부터 완전히 프로그래밍 가능한 싱커까지 모든 EDM 기계는 동일한 빌딩 블록으로 조립됩니다. 둘 중 하나가 부족하면 나머지는 이를 보상할 수 없습니다.

1회 방전 주기, 단계별

단일 펄스를 따르면 제어 화면의 동작을 더 쉽게 읽을 수 있습니다.

1. 서보는 간격이 대략 사람 머리카락의 너비가 될 때까지 전극을 전진시킵니다.
2. 발전기는 갭 전체에 걸쳐 전압을 높입니다. 유전체는 고장이 날 때까지 그것을 막아줍니다.
3. 플라즈마 채널이 형성되고 전류는 프로그래밍된 피크 값까지 마이크로초 단위로 상승합니다.
4. 채널 아래의 표면이 녹아 부분적으로 증발하여 분화구가 남습니다.
5. 펄스가 끝나고 채널이 붕괴되고 분화구가 파열되어 용융 금속이 유체 속으로 분출됩니다.
6. 플러싱을 하면 잔해물이 빠져나가고 새로운 유전체가 유입됩니다.
7. CNC가 전극을 선회하여 캐비티를 청소하는 동안 2~6단계가 초당 수천 번 반복됩니다.

경도는 중요하지 않으며 전도도는 중요하지 않습니다.

절삭력이 필요하지 않은 EDM에서는 동일한 전극과 동일한 고정 장치를 사용하여 62 HRC 다이강, 초경합금 및 인코넬을 가공합니다. 공구 편향, 가공 경화, 채터링이 없으며 얇은 리브가 절단부에서 휘어지지 않습니다. 한 가지 어려운 요구 사항은 공작물이 전기를 전도한다는 것입니다.

전극 재료는 반대 논리를 따릅니다. 구리는 미세한 디테일을 유지하고 낮은 전류에서 천천히 마모되기 때문에 상세한 공동의 마무리 작업에서 중요한 역할을 합니다. 흑연은 고전류에서 분당 더 많은 재료를 제거하고 크고 복잡한 모양으로 가공하기가 훨씬 쉽지만, 표면이 더 거칠고 캐비티를 정의하는 날카로운 모서리에서 더 빨리 마모됩니다.

코너웨어는 조용히 돈이 들어가는 디테일이다. 전극은 편평한 면보다 모서리 부분이 몇 배 더 빠르게 마모되므로 첫 번째 패스에서 정확하게 측정한 공동은 전극이 둥글게 마무리됨에 따라 허용 오차 범위를 벗어나게 됩니다. 그렇기 때문에 스파크 간격과 마모 허용치를 고려하여 전극을 작은 크기로 절단하고 두 번째 마감 전극이 폐기된 금형보다 저렴한 경우가 많습니다.

러프에서 미러까지: 각 패스가 마감을 변경하는 방법

단일 패스에서는 캐비티가 가공되지 않습니다. 첫 번째 전극은 높은 전류와 긴 방전 기간으로 많은 제거 작업을 수행하여 무광택의 움푹 들어간 표면을 남깁니다. 이후 패스에서는 점점 더 낮은 전류와 더 짧은 온타임으로 동일한 전극을 사용하므로 각 스파크는 이전 스파크 위에 더 얕은 분화구를 새기고 거칠기는 단계적으로 떨어집니다.

두 가지 결과가 따릅니다. 첫째, 마감이 향상됨에 따라 제거율이 떨어지므로 큰 캐비티의 경면 마감은 몇 분이 아닌 몇 시간이 걸리고 그에 따라 가격이 책정됩니다. 둘째, 최종 패스에서는 이전 패스에 의해 남겨진 손상된 레이어를 제거해야 합니다. 재주조 또는 흰색 레이어는 일반적으로 두께가 수 마이크론에서 수십 마이크론이고, 연마될 다이에서는 밀리지 않고 떨어져 나가야 합니다.

대부분의 도구실에서 사용하는 순서는 전류가 감소하는 3~5번의 패스이며, 나중에 캐비티를 손으로 연마할 경우 도면에서 요구하는 것보다 한 등급 더 미세한 등급으로 끝납니다.

EDM이 승리하는 곳과 패배하는 곳

EDM은 대량 제거 속도가 느리고 세부적인 부분에서는 타의 추종을 불허합니다. 프로세스 선택은 일반적으로 짧은 기준 목록으로 이루어집니다.

대부분의 도구실에서 따르는 규칙은 간단합니다. 커터가 닿을 수 있는 모든 것을 밀링한 다음 남은 부분, 모서리, 깊은 리브, 날카로운 내부 모서리 및 경화강의 모든 부분을 태워버리는 것입니다.

ZNC, PNC 및 CNC: 제어 수준이 당신에게 주는 이점

EDM 기계 간의 가격 차이는 탱크가 아닌 제어 시스템에 있습니다. ZNC 기계에는 Z축에만 서보 제어 기능이 있습니다. X와 Y는 손으로 위치를 지정하고 각 패스는 후퇴를 사용한 간단한 다운 피드입니다. 이는 저렴하고 견고하며 모양의 전극을 사용한 단일 공동 작업에 대한 올바른 대답입니다.

PNC 기계는 프로그래밍 가능한 Z축 사이클, 다단계 후퇴 및 저장 깊이를 추가하여 설정을 단축하고 더 깊은 작업 시 플러싱을 개선합니다. 전체 CNC에는 X, Y 및 C에 서보 제어 기능이 추가되어 전극이 궤도를 그리며 회전하고 나선형으로 움직일 수 있습니다. 동일한 전극은 궤도 반경을 변경하여 다양한 크기를 절단하고 플러싱의 위치를 ​​자동으로 변경할 수 있으며 여러 캐비티가 무인으로 실행됩니다.

범위 전반에 걸쳐 이 세 가지 제어 수준은 전자 장치뿐만 아니라 작업 테이블 크기에 따라 분할됩니다. 다이 싱킹 EDM 기계 정확히 그 선을 따라 그룹화됩니다.

완벽하게 프로그래밍 가능한 엔드의 컴팩트한 예는 일반적으로 인서트 작업과 소형 다중 캐비티 금형에 충분한 궤도 및 다중 패스 마감 처리를 수행하는 소형 테이블 기계인 CNC-450입니다.

CNC 450 EDM 다이 싱킹 머신 인서트 작업 및 소형 다중 캐비티 금형용으로 제공되는 Panasonic 서보 전기 상자 옵션이 포함된 소형 CNC 제어 싱커 EDM입니다. 제품보기 →

다른 방식이 아닌 기계를 작업에 맞추는 것

인용된 작업이 실제로 적합한지 여부를 결정하는 세 가지 숫자는 작업대 이동, 작업 탱크 크기 및 최대 전극 무게입니다. 이동은 배치할 수 있는 가장 큰 캐비티를 설정하고, 탱크는 잠길 수 있는 가장 큰 작업물을 설정하며, 전극 중량은 간격 제어를 잃지 않고 헤드가 운반할 수 있는 흑연 블랭크의 무게를 설정합니다.

황삭 전류는 두 번째 함정입니다. 소형 기계에 대형 발전기를 장착하는 것은 장점이 아닙니다. 큰 전극을 사용한 무거운 황삭 작업에는 소형 탱크가 제공할 수 없는 플러싱 볼륨이 필요하므로 기계는 아크를 방지하기 위해 정격 전류보다 훨씬 낮게 작동하게 되며, 이는 사용할 수 없는 기능에 대한 비용을 지불했음을 의미합니다.

실제로 중형 기계는 대부분의 금형 플레이트 작업을 처리합니다. 예를 들어 CNC-650은 더 큰 테이블과 탱크를 그에 맞는 크기의 발전기와 쌍으로 구성합니다. 이는 황삭 전류, 플러싱 및 서보 응답의 균형을 유지하는 구성입니다.

CNC 650 EDM 다이 싱킹 머신 Panasonic 서보 전기 박스 옵션을 갖춘 중형 CNC 다이 싱킹 EDM으로 러핑 전류, 플러싱 및 몰드 플레이트 작업을 위한 서보 응답의 균형을 맞춥니다. 제품보기 →

깊은 구멍과 큰 금형: 실제 한계

깊은 구멍은 잔해물 배출이라는 EDM의 진정한 한계를 드러냅니다. 깊이가 증가함에 따라 플러싱 영역은 간격 부피에 비해 줄어들고 탄소 입자는 갇혀 있으며 발전기 설정에 관계없이 방전이 불안정해집니다. 전극을 통한 플러싱, 주기적인 전극 수축 및 기계가 이론적으로 전달할 수 있는 것보다 적은 전류를 실행하는 것이 표준 대책입니다.

몰드 베이스, 다이 블록 및 딥 리브와 같은 대형 작업의 경우 실제 한도는 피크 전류가 아닌 Z 이동, 탱크 크기 및 기계 강성에 따라 설정되므로 이 클래스의 기계는 구조 및 플러싱 물류를 중심으로 지정됩니다. 훨씬 더 큰 테이블과 탱크를 갖춘 CNC-1260과 같은 모델이 바로 해당 작업 클래스에 적합합니다.

CNC 1260 EDM 다이 싱킹 머신 Z 이동, 탱크 크기 및 강성이 작업 천장을 정의하는 몰드 베이스, 다이 블록 및 깊은 리브용 대형 CNC 다이 싱킹 EDM입니다. 제품보기 →

EDM 가공: 자주 묻는 질문