특수 가공의 개요·방전 가공·와이어 컷 — 에너지원 분류·스파크 방전·크레이터·형조 방전 가공·WEDM | 기계공작법 8.3-1
기계공작법Chapter 08 연삭·정밀 입자·특수 가공 › Section 03
8.3-1 특수 가공의 개요·방전 가공·와이어 컷
특수 가공은 절삭·연삭으로 어려운 재료와 형상을 전기·화학·열·기계 에너지로 다루는 공정. 방전 가공은 공구가 닿지 않고 불꽃 방전으로 재료를 녹여 없앰.
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01특수 가공의 개요교재 185p
- 앞 편까지는 공구나 입자가 공작물에 닿아 깎는 가공. 이 편부터는 공구가 닿지 않는 특수 가공.
- 특수 가공(special machining)은 절삭 공구나 연삭 입자를 쓰는 기계적 방법으로 가공이 어렵거나 불가능한 재료와 형상을 다루려고 개발된 공정. 우주 항공·해양 개발 분야가 요구하는 고경도·고강도·내열성 신소재는 기존 절삭·연삭 방식으로는 한계.
- 난삭재나 복잡한 형상을 위해 전기·화학·열·기계 등 다양한 에너지를 이용. 방전, 전해, 레이저·전자빔·플라스마, 초음파·워터 제트 등이 해당.
| 에너지원 | 가공법 |
|---|---|
| 전기 | 방전 가공·와이어 컷 방전 가공 |
| 화학 | 전해 가공·전해 연마·화학 가공 |
| 열·빛 | 레이저·전자빔·플라스마 가공 |
- 기계 에너지 갈래에는 이온빔·초음파·워터 제트 가공. 이 편은 전기 에너지 두 가지를 다룸.
02방전 가공의 원리와 장치교재 185p
- 방전 가공(EDM)은 전극과 공작물 사이의 불꽃 방전으로 재료를 녹여 없애는 가공으로 특수 가공 중 가장 널리 사용. 공구가 공작물에 닿지 않는다는 것이 핵심. 1.2에서 안쪽 직각 구석을 깎는 방법으로 한 번 나온 바로 그 가공.
- 등유나 석유 같은 절연성 가공액 속에 공작물과 공구 전극을 담그고 두 전극 사이에 직류 전압을 걸어 줌. 공구 전극은 구리나 흑연으로 제작.
- 공작물을 양극에, 공구 전극을 음극에 잇는 것은 한 예. 극성과 펄스 조건은 재료·전극·가공 목적에 맞추어 결정.
03스파크 방전이 재료를 없애는 차례교재 186p
1접근과 절연 파괴
두 전극을 천천히 접근시켜 20~50 µm 정도의 간격을 유지하면 전압에 의해 절연이 깨짐.
2스파크와 크레이터
5,000 ℃ 이상의 방전 스파크가 표면의 미세한 부분을 순간적으로 녹이거나 증발시켜 크레이터라는 작은 홈을 만듦.
3씻어 냄과 반복
가공액이 침식된 금속 입자를 간극 밖으로 씻어 내며, 이 과정이 1초에 수천~수만 번의 펄스로 되풀이됨.
04형조 방전 가공과 방전 가공의 특징교재 186p
- 미세한 제거가 되풀이되면 공작물에 공구 전극의 형상이 반대로 새겨짐. 제품의 반대 모양으로 미리 깎아 둔 전극을 내려보내 그 형상을 그대로 새기는 방식이 형조 방전 가공(다이 싱킹)이며 금형의 오목한 부분을 파는 데 사용.
- 가장 큰 특징은 공작물의 경도와 관계없이 가공할 수 있다는 점. 담금질한 강이나 초경합금도 전기가 통하는 도전성 재료이기만 하면 정밀 가공 가능.
- 공구 전극을 가공하기 쉬운 재료로 만들므로 복잡한 형상이나 깊고 좁은 구멍에 유리하고, 비접촉 가공이라 기계적 응력이나 변형이 거의 없음. 프레스 금형·초경 공구·항공기 부품 제작에 널리 사용.
경도와 무관하지만 조건은 도전성
- 방전 가공은 경도와 관계없이 깎지만 전기가 통하는 도전성 재료라야 함. 어떤 재료든 가공 가능으로 넓혀 읽지 않음.
- 공작물 양극·전극 음극은 교재가 든 한 예일 뿐 고정된 규칙이 아님.
05와이어 컷 방전 가공교재 186p
- 와이어 컷 방전 가공(WEDM)은 방전 가공의 원리를 응용해 공작물을 원하는 윤곽으로 정밀 절단하는 가공. 형상이 있는 전극 대신 지름 0.05~0.25 mm의 가는 와이어를 전극으로 쓰는 것이 가장 큰 특징. 형조 방전 가공이 전극의 형상을 새기는 방식이라면 와이어 컷은 윤곽을 따라 잘라 내는 방식.
- 구리·황동·텅스텐 등의 와이어에 일정한 장력을 주고 제어된 펄스 방전을 되풀이하면 방전열이 공작물을 침식시켜 실톱으로 잘라 내듯 윤곽을 가공. 와이어는 릴에서 계속 공급되어 전극이 닳아도 늘 정확한 절단이 가능.
- 공작물을 올린 테이블을 수치 제어 장치로 X·Y 방향으로 정밀하게 움직여 복잡하고 미세한 윤곽도 쉽게 가공. 기계적인 힘을 주지 않아 열처리한 강이나 초경합금도 경도와 관계없이 절단하며 프레스 금형의 다이·펀치, 압출 다이 제작에 사용.
- 전기 에너지 두 가지를 봄 — 화학·열·빛·기계 에너지의 가공은 다음 편.
이 절의 핵심 정리
- 특수 가공은 절삭과 연삭으로 어려운 재료와 형상을 전기·화학·열·기계 에너지로 다룬다.
- 방전 가공은 절연성 가공액 속에서 전극과 공작물 사이의 불꽃 방전으로 재료를 녹여 없앤다.
- 스파크 방전은 20~50 µm 간격에서 일어나 크레이터를 만들며 펄스로 되풀이된다.
- 방전 가공은 도전성 재료이면 경도와 관계없이 가공하며 형조 방전 가공은 금형의 오목한 부분을 판다.
- 와이어 컷 방전 가공은 가는 와이어를 전극으로 써서 수치 제어 테이블로 원하는 윤곽을 절단한다.
강의 자료8.3-1 특수 가공의 개요·방전 가공·와이어 컷
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1. 7.4-2 나사 가공용 공구와 보링 머신 (표지)
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