방전 가공

Electrical discharge machining
방전 기계

방전 가공(EDM)은 스파크 가공, 스파크 부식, 다이 싱크, 와이어 연소 또는 와이어 침식으로도 알려져 있으며 방전(스파크)[1]을 사용하여 원하는 형상을 얻을 수 있는 금속 제조 공정입니다.재료는 유전체 액체에 의해 분리되어 전압에 노출되는 2개의 전극 사이에서 빠르게 반복되는 일련의 전류 방전에 의해 공작물로부터 제거된다.전극 중 하나는 공구 전극 또는 단순한 공구 또는 전극이라고 불리는 반면, 다른 하나는 공작물 전극 또는 공작물 조각이라고 불립니다.공구는 공구와 작업물이 물리적으로 접촉하지 않는지에 따라 달라집니다.

두 전극 사이의 전압이 높아지면 전극 사이의 부피에서 전계 강도가 커져 액체의 유전체가 분해되어 아크가 발생한다.그 결과 전극에서 재료가 제거된다.전류가 정지(또는 정지)되면 새로운 액체유전체가 전극간 체적으로 반송되어 고체입자(데브리)가 반송되어 유전체의 절연성이 회복된다.전극 간 체적에 새로운 액체 유전체를 추가하는 것을 일반적으로 플러싱이라고 합니다.전류가 흐른 후 전극 사이의 전압을 파괴 전의 상태로 되돌리기 때문에 새로운 액체 유전체 파괴가 발생하여 사이클을 반복할 수 있다.

역사

전기 방전의 부식 효과는 1770년 영국의 물리학자 조셉 프리스틀리에 의해 처음 발견되었다.

다이싱크 EDM

1943년 러시아 과학자 B. R. 라자렌코와 N. I. 라자렌코는 스파크로 인한 텅스텐 전기 접점의 침식을 방지하는 방법을 연구하라는 임무를 받았다.그들은 이 작업에 실패했지만 전극이 유전체 유체에 담그면 침식이 더 정밀하게 제어된다는 것을 발견했다.이를 통해 그들은 텅스텐과 같은 기계 가공이 어려운 재료에 사용되는 EDM 기계를 발명하게 되었습니다.Lazarenkos의 기계는 전극을 [2][3][4][5]충전하는 데 사용되는 저항-캐패시터 회로(RC 회로)의 이름을 따서 R-C형 기계로 알려져 있습니다.

동시에 독립적으로 미국 Harold Stark, Victor Harding 및 Jack Beaver 팀은 알루미늄 [6]주물로부터 파손된 드릴과 탭을 제거하기 위한 EDM 기계를 개발했습니다.처음에는 동력이 부족한 전기 식각 공구로 기계를 만들었지만 그다지 성공적이지 못했다.그러나 보다 강력한 스파크 유닛과 자동 스파크 반복 및 전자파 차단기 배치로 유체 치환 기능을 결합하면 실용적인 기계가 탄생했습니다.스타크, 하딩, 비버의 기계는 초당 60개의 불꽃을 낼 수 있었다.이후 설계에 기초한 기계는 초당 수천 개의 스파크를 발생시킬 수 있는 진공관 회로를 사용하여 [7]절단 속도를 크게 높였습니다.

와이어컷 EDM

와이어 컷 타입의 기계는 1960년대에 경화 강철로 공구(디)를 만들기 위해 생겨났다.와이어 EDM의 공구 전극은 단순한 와이어입니다.와이어의 침식을 방지하기 위해 와이어의 활성 부분이 항상 변화하도록 와이어를 2개의 스풀 사이에 감습니다.최초의 수치 제어(NC) 기계는 천공 테이프 수직 밀링 머신의 변환이었습니다.와이어컷 EDM 기계로 제조된 최초의 상용 NC 기계는 1967년 소련에서 제조되었습니다.1960년대 Andrew Engineering[8] Company의 David H. Dulebohn 그룹이 밀링 및 연삭 기계용으로 개발한 기계입니다.마스터 도면은 나중에 컴퓨터 수치 제어(CNC) 플로터에 의해 제작되어 정확도가 향상되었습니다.CNC 드로잉 플로터 및 광학 라인 팔로어 기술을 사용한 와이어 컷 EDM 기계는 1974년에 생산되었습니다.둘레본은 나중에 동일한 플로터 CNC 프로그램을 사용하여 EDM 머신을 직접 제어했으며,[9] 1976년에 최초의 CNC EDM 머신이 생산되었습니다.

상업용 유선 EDM의 기능과 사용은 최근 수십 [10]년 동안 크게 발전했습니다.이송 속도가 증가하여[10] 표면 마감을 정교하게 [10]제어할 수 있습니다.

일반론

1 펄스 발생기(DC), 2 공작물.3 고정장치유전체 유체 4개5 Pump, 6 Filter, 7 Tool Holder.8 스파크 9 공구

방전 가공은 주로 경질 금속 또는 전통적인 기술로는 가공하기 매우 어려운 금속에 사용되는 가공 방법입니다.EDM은 일반적으로 전기 전도성 재료를 사용하여 작동하지만 기계 절연 [11][12]세라믹에 EDM을 사용하는 방법도 제안되었습니다.EDM은 미리 경화된 강철의 복잡한 윤곽이나 공동을 열처리를 통해 부드럽게 하고 다시 경화시킬 필요 없이 절단할 수 있습니다.이 방법은 티타늄, 하스텔로이, 코바르, 인코넬과 같은 다른 금속 또는 금속 합금과 함께 사용할 수 있습니다.또한 다결정 다이아몬드 공구를 성형하기 위한 이 공정의 응용이 [13]보고되었습니다.

EDM은 흔히 전기화학적 가공(ECM), 워터제트 커팅(WJ, AWJ), 레이저 커팅 등의 프로세스와 함께 "비기존" 또는 "비기존" 가공방법에 포함되며, "기타" 그룹과는 반대로 "회전, 밀링, 연삭 및 재료 제거 메커니즘이 필수적인 모든 프로세스"에 포함됩니다.ly)[14]에 근거한다.

이상적으로는 EDM은 전극 사이에 있는 액체 유전체의 일련의 파괴 및 복원이라고 볼 수 있습니다.그러나 이러한 진술은 프로세스의 기초가 되는 기본 아이디어를 설명하기 위해 도입된 프로세스의 이상화된 모델이기 때문에 검토 시 주의해야 한다.그러나 실제 적용에는 고려해야 할 여러 측면이 수반됩니다.예를 들어 전극 간 부피에서 이물질을 제거하는 작업은 항상 부분적일 수 있습니다.따라서 전극 간 체적에서 유전체의 전기적 특성은 공칭값과 다를 수 있으며 시간에 따라 달라질 수도 있습니다.흔히 스파크 갭이라고도 하는 전극 간 거리는 사용되는 특정 기계의 제어 알고리즘의 결과입니다.이러한 거리에 대한 제어는 논리적으로 이 프로세스의 중심인 것으로 보입니다.또, 상기 유전체간의 전류가 모두 이상형인 것은 아닙니다.스파크갭은 이물질에 의해 단락될 수 있습니다.전극의 제어 시스템이 2개의 전극(공구와 공작물)이 접촉하지 않도록 충분히 빠르게 반응하지 못하고 결과적으로 단락이 발생할 수 있습니다.단락 회로는 이상적인 경우와 다르게 재료 제거에 기여하기 때문에 바람직하지 않습니다.플러싱 작용은 전류가 항상 전극 간 부피 지점(아크라고 함)에서 발생하도록 유전체의 절연 특성을 복원하기에 불충분할 수 있으며, 결과적으로 공구 전극 및 공작물의 모양(손상)이 바람직하지 않을 수 있습니다.결국, 이 프로세스를 특정 목적에 적합한 방법으로 기술하는 것이 EDM 영역을 더 많은 조사와 [15]연구를 위한 풍부한 분야로 만드는 이유입니다.

특정 형상을 얻기 위해 EDM 도구는 작업물에 매우 가까운 원하는 경로를 따라 유도됩니다. 이상적으로는 공작물에 닿지 않아야 합니다. 그러나 실제로는 사용 중인 특정 모션 컨트롤의 성능 때문에 이러한 현상이 발생할 수 있습니다.이러한 방식으로 다수의 전류 방전(동축적으로 스파크라고도 함)이 발생하며, 각각은 작은 크레이터가 형성되는 공구와 공작물 모두에서 재료를 제거하는 데 기여합니다.크레이터의 크기는 특정 작업에 대해 설정된 기술 매개변수의 함수입니다.나노스케일(마이크로EDM 동작의 경우)부터 거친 조건에서는 수백 마이크로미터에 이르는 일반적인 치수를 가질 수 있습니다.

공구에 이러한 작은 크레이터가 있으면 전극이 서서히 침식됩니다.이러한 공구 전극의 침식을 마모라고도 합니다.마모로 인해 공작물의 형상에 미치는 악영향을 상쇄하기 위한 전략이 필요합니다.한 가지 방법은 가공 작업 중에 공구 전극을 연속적으로 교체하는 것입니다.연속적으로 교체된 와이어를 전극으로 사용할 경우 다음과 같은 현상이 발생합니다.이 경우 대응하는 EDM 프로세스는 와이어 EDM이라고도 불립니다.공구 전극은 일부만 실제로 가공 공정에 관여하고 이 부분은 정기적으로 변경되는 방식으로 사용할 수도 있습니다.예를 들어 회전식 디스크를 공구 전극으로 사용하는 경우가 이에 해당합니다.대응하는 프로세스를 EDM [16]연삭이라고도 합니다.

또 다른 전략은 동일한 EDM 작동 중에 크기와 모양이 다른 전극 세트를 사용하는 것입니다.이것은 종종 다중 전극 전략이라고 불리며 공구 전극이 원하는 음의 형태로 복제되고 단일 방향(일반적으로 수직 방향)을 따라 블랭크 쪽으로 전진할 때 가장 일반적입니다(예: z축).이는 공작물이 침지된 유전체 액체의 공구 싱크대와 유사하기 때문에 다이싱크 EDM(기존 EDM 및 RAM EDM이라고도 함)이라고도 합니다.대응하는 머신을 싱커 EDM이라고 부릅니다.보통 이런 종류의 전극은 상당히 복잡한 형태를 가지고 있다.최종 지오메트리가 여러 방향으로 이동하며 회전할 가능성이 있는 보통 단순한 모양의 전극을 사용하여 얻어지는 경우 EDM 밀링이라는 용어가 종종 사용됩니다.[17]

어떤 경우에도 마모의 심각도는 작동에 사용되는 기술적 파라미터(예: 극성, 최대 전류, 개방 회로 전압)에 따라 엄격하게 달라집니다.예를 들어 micro-EDM(μ-EDM이라고도 함)에서는 이들 파라미터는 보통 심각한 마모를 일으키는 값으로 설정됩니다.그래서 그 부위는 마모가 큰 문제입니다.

흑연 전극의 마모 문제가 해결되고 있습니다.한 가지 방법에서는 밀리초 이내에 제어 가능한 디지털 발전기가 전기 분해가 일어나면 극성을 반전시킵니다.이는 침식된 흑연을 전극에 연속적으로 퇴적시키는 전기 도금과 유사한 효과를 냅니다.또 다른 방법에서는 소위 "제로 마모" 회로가 방전 시작 및 정지 빈도를 줄이고 가능한 [18]한 오랫동안 방전 상태를 유지합니다.

기술적 파라미터의 정의

프로세스를 추진하는 기술적 매개변수의 정의에 어려움이 있었습니다.

시판되는 EDM 기계에는 RC 회로 기반 그룹과 트랜지스터 제어 펄스를 기반으로 하는 그룹이라는 두 가지 범주의 제너레이터가 사용되고 있습니다.

두 범주에서 설정 시 기본 파라미터는 전달되는 전류 및 주파수입니다.그러나 RC 회로에서는 방전 시간 동안 제어가 거의 이루어지지 않을 것으로 예상되며,[19] 이는 방전 순간의 실제 스파크 갭 상태(크기 및 오염)에 따라 달라질 수 있습니다.또 개방회로전압(즉 유전체가 아직 파손되지 않았을 때의 전극간의 전압)을 RC회로의 정상상태전압으로 식별할 수 있다.

트랜지스터 제어에 기초한 발전기에서 사용자는 일반적으로 일련의 전압 펄스를 전극에 전달할 수 있다.각 펄스는 예를 들어 준직사각형 형태로 제어할 수 있습니다.특히 연속되는 2개의 펄스 사이의 시간과 각 펄스의 지속시간을 설정할 수 있다.각 펄스의 진폭은 개방 회로 전압을 구성합니다.따라서, 최대 방전 지속 시간은 열차 내 전압 펄스의 지속 시간과 동일합니다.그러면 두 개의 연속된 전압 펄스 사이의 시간 간격 이상 지속 시간 동안 두 개의 전류 펄스가 발생하지 않을 것으로 예상됩니다.

발전기가 공급하는 방전 중 최대 전류도 제어할 수 있습니다.다른 종류의 발전기도 서로 다른 기계 빌더에 의해 사용될 수 있기 때문에, 실제로 특정 기계에 설정될 수 있는 매개변수는 발전기 제조업체에 따라 달라집니다.기계상의 제너레이터 및 제어 시스템의 세부 정보를 사용자가 항상 쉽게 확인할 수 있는 것은 아닙니다.이것은 EDM 프로세스의 기술적 파라미터를 명확하게 기술하는 장벽입니다.또한 공구와 전극 사이에 발생하는 현상에 영향을 미치는 파라미터는 전극의 움직임 제어장치와도 관련이 있다.

기계 외부의 오실로스코프를 사용하여 전극 간 볼륨에서 직접 EDM 작동 중 전기적 파라미터를 정의하고 측정하는 프레임워크가 최근 Ferri 등에 의해 제안되었습니다.[20]이 저자들은 μ-EDM 분야에서 연구를 수행했지만, 모든 EDM 운영에서 동일한 접근방식을 사용할 수 있다.이를 통해 사용자는 기계 제조사의 주장에 의존하지 않고 자신의 작업에 영향을 미치는 전기 매개변수를 직접 추정할 수 있습니다.동일한 설정 조건에서 다른 재료를 가공할 경우 공정의 실제 전기적 매개변수는 크게 다릅니다.[20]

재료 제거 메커니즘

방전 가공 중 재료 제거에 대한 물리적 설명을 제공하기 위한 첫 번째 진지한 시도는 아마도 Van [21]Dijck의 시도일 것입니다.Van Dijck는 방전 가공 중 전극 사이의 현상을 설명하기 위해 계산 시뮬레이션과 함께 열 모델을 제시했습니다.그러나 반 다이크 자신이 그의 연구에서 인정했듯이, 그 당시 실험 데이터의 부족을 극복하기 위해 만들어진 가정들의 수는 상당히 중요했다.

방전 가공 중에 발생하는 열 전달에 관한 추가 모델은 80년대 후반과 90년대 초반에 개발되었습니다.그 결과,[22] 세 개의 학술적 논문이 작성되었습니다.첫 번째는 음극에서의 물질 제거 열모델을 제시하고, 두 번째는[23] 양극에서 발생하는 침식에 대한 열모델을 제시하며,[24] 세 번째는 유전체 액체를 통해 방전 전류가 흐르는 동안 형성된 플라즈마 채널을 설명하는 모델을 소개했습니다.이러한 모델의 검증은 AGIE가 제공한 실험 데이터에 의해 뒷받침된다.

이러한 모델은 플라즈마 채널의 붕괴에 의해 스파크 갭에서 확립된 압력 역학과 함께 용해 또는 기화로 인해 두 전극에서 재료를 제거하는 열 프로세스라는 주장을 가장 신뢰할 수 있는 근거로 제시합니다.그러나 작은 방전 에너지의 경우 모델은 실험 데이터를 설명하기에 불충분하다.이 모든 모델은 해저 폭발, 가스 방출 및 변압기 고장과 같은 상이한 연구 영역의 여러 가정에 의존하기 때문에 EDM 프로세스를 설명하려는 문헌에서 더 최근에 대안 모델이 제안되었다는 것은 놀라운 일이 아니다.

이 중 Singh와 Ghosh의[25] 모델은 전극에서 물질의 제거와 전극 표면에 있는 전기력의 존재로 재연결하여 물질을 기계적으로 제거하고 크레이터를 생성한다.이는 전류 통로에 의한 온도 상승으로 인해 표면의 물질이 기계적 특성을 변화시켰기 때문에 가능합니다.저자의 시뮬레이션은 열 모델(용융 또는 증발)보다 EDM을 더 잘 설명할 수 있는 방법을 보여주었으며, 특히 일반적으로 μ-EDM과 마감 작업에 사용되는 소량 방전 에너지에 대해서는 더욱 그러했다.

사용 가능한 많은 모델을 고려할 때, EDM의 재료 제거 메커니즘은 아직 잘 이해되지 않았으며,[20] 특히 현재의 EDM [20]모델을 구축하고 검증하기 위한 실험적인 과학적 증거가 부족하다는 점을 고려할 때 이를 명확히 하기 위해 추가 조사가 필요한 것으로 보인다.이것은 관련된 실험 [15]기법의 현재 연구 노력이 증가하고 있는 것을 설명한다.

이 결론에서 기계 가공 작업 시 달성되는 주요 요소는 다음과 같습니다.

  • 결과적으로 가장 중요한 결론은 EDM 성능이 일반적으로 TWR, MRR, Ra 및 경도에 기반하여 평가된다는 것을 이 영역의 작업 검토에서 알 수 있다.
  • 선택된 모든 파라미터의 재료제거율(MRR)에서 스파크 전류(I)는 공작물의 가공에 영향을 미치는 가장 중요한 입력계수입니다.
  • 성능은 방전 전류, 펄스 온 시간, 펄스 오프 시간, 듀티 사이클, EDM 전압의 영향을 받습니다.
  • 선택된 모든 파라미터의 공구 마모율(TWR)에 대해 스파크 전류(I)는 공작물 가공에 영향을 미치는 가장 중요한 입력인자이며, 그 다음에 스파크 시간과 전압이 계속됩니다.
  • 이 절차를 기계가공에 더욱 적합하게 만들기 위해 EDM의 혁신적인 기술은 끊임없이 발전하고 있습니다.제조 분야에서는 전극의 수를 떨어뜨려 방법의 최적화에 더욱 주의를 기울이고 있습니다.

를 클릭합니다.[26]

종류들

싱커 EDM

싱커 EDM은 J-2 로켓 엔진을 위한 614개의 균일한 인젝터를 신속하게 생산할 수 있도록 했으며, 이 중 6개는 [27]달로 가는 각 여행에 필요했다.

램 EDM, 캐비티 타입 EDM 또는 볼륨 EDM이라고도 하는 싱커 EDM은 절연액체에 가라앉은 전극과 공작물(일반적으로 [28]오일이나 다른 유전체 유체 등)로 구성됩니다.전극과 공작물은 적절한 전원 공급 장치에 연결되어 있습니다.전원 공급 장치는 두 부품 사이에서 전위를 생성합니다.전극이 공작물에 접근하면 유체 내에서 유전체 파괴가 일어나 플라즈마 [15][22][23][24]채널을 형성하고 작은 스파크가 점프한다.

이러한 불꽃은 보통 한 [28]번에 하나씩 부딪힙니다. 왜냐하면 전극 간 공간의 서로 다른 위치에서 불꽃이 동시에 발생할 수 있는 동일한 국소 전기적 특성을 가질 가능성은 매우 낮기 때문입니다.이러한 스파크는 전극과 공작물 사이의 무작위적인 위치에서 엄청나게 많이 발생합니다.모재가 침식되고 그 후 스파크 갭이 커짐에 따라 전극이 기계에 의해 자동적으로 낮아져 프로세스가 중단 없이 계속된다.실제 듀티 사이클은 설정 파라미터에 의해 신중하게 제어되며 초당 수십만 번의 스파크가 발생합니다.이러한 제어 주기는 때때로 "on time" 및 "off time"으로 알려져 있으며,[15][20][29] 이는 문헌에 더 공식적으로 정의되어 있습니다.

ON 시간 설정은 스파크의 길이 또는 지속 시간을 결정합니다.따라서 ON 시간이 길수록 각 스파크에서 캐비티가 깊어져 공작물의 마무리가 거칠어집니다.그 반대는 온타임이 짧은 경우에 해당됩니다.오프타임은 불꽃이 튀는 간격입니다.부품의 가공에 직접적인 영향을 미치지는 않지만, 오프 타임을 통해 유전 오일이 노즐을 통해 플러싱되어 부식된 이물질을 제거할 수 있습니다.이물질 제거가 불충분하면 동일한 위치에 반복적으로 부딪혀 단락이 발생할 수 있습니다.최신 컨트롤러는 아크의 특성을 감시하고 파라미터를 마이크로초 단위로 변경하여 보정할 수 있습니다.일반적인 부품 지오메트리는 복잡한 3D [28]모양이며, 종종 작거나 이상한 모양의 각도를 가집니다.수직, 궤도, 벡터, 방향, 헬리컬, 원뿔, 회전, 스핀 및 인덱스 가공 사이클도 사용됩니다.

배선 EDM

CNC 와이어 컷 EDM 머신
1와이어 2방전침식(전호)3 전위 4 공작물

와이어 컷 EDM 및 와이어 [30]커팅이라고도 하는 와이어 방전 가공(WEDM)에서는 얇은 단일 스트랜드 금속 와이어(일반적으로 황동)가 공작물을 통해 공급되며,[28] 일반적으로 탈이온수인 유전 유체 탱크에 잠깁니다.와이어 컷 EDM은 일반적으로 300mm 두께의 플레이트를 절단하고 다른 방법으로 가공하기 어려운 경질 금속으로 펀치, 공구 및 다이를 만드는 데 사용됩니다.와이어는 스풀로부터 지속적으로 공급되며 워터 노즐 헤드의 중앙에 위치한 상부 및 하부 다이아몬드 가이드 사이에 고정됩니다.가이드는 보통 CNC에 의해 제어되며 x-y 평면으로 이동합니다.대부분의 기계에서 상부 가이드는 z–u–v 축에서 독립적으로 이동할 수 있으므로 테이퍼 형태의 전환(예: 하단의 원, 상단의 정사각형)이 가능합니다.상부 가이드는 GCode 표준인 x-y-u-v-i-j-k-l에서 축 이동을 제어할 수 있습니다.이를 통해 와이어 절단 EDM을 매우 복잡하고 섬세한 모양으로 절단하도록 프로그래밍할 수 있습니다.상부 및 하부 다이아몬드 가이드는 일반적으로 0.004mm(0.16밀리초)로 정확하며, Ø 0.02mm(0.79밀리초) 와이어를 사용하여 0.021mm(0.83밀리초)의 작은 절단 경로 또는 연석을 가질 수 있습니다. 단, 가장 경제적인 비용과 가공 시간을 달성하는 평균 절단 연석은 0.335mm(132밀리초)입니다.절삭폭이 와이어 폭보다 큰 이유는 와이어 측면부터 공작물까지 불꽃이 튀어 [28]침식을 일으키기 때문입니다.이 "오버컷"은 많은 애플리케이션에서 충분히 예측 가능하며 따라서 보상할 수 있습니다(예를 들어 마이크로 EDM에서는 이러한 경우가 많지 않습니다).와이어 스풀은 길이가 길다.25mm 와이어의 8kg 스풀은 길이가 19km를 조금 넘는다.와이어 직경은 20μm(0.79 mils)까지 작을 수 있으며 지오메트리 정밀도는 ±1μm(0.039 mils)에서 멀지 않습니다.와이어 컷 공정은 물을 유전 유체로 사용하며, 필터 및 PID 제어식 디이오나이저 유닛을 통해 저항률 및 기타 전기적 특성을 제어합니다.물은 절단된 파편을 절단 구역에서 밀어냅니다.플러싱은 주어진 재료 두께에 대한 최대 공급 속도를 결정하는 데 중요한 요소입니다.다축 EDM 와이어 절단 가공 센터에는 보다 엄격한 공차 외에 동시에 2개의 부품을 절단하기 위한 멀티헤드, 와이어 파손을 방지하기 위한 컨트롤, 와이어 파손 시 자동 셀프스레딩 기능, 조작 최적화를 위한 프로그램 가능한 가공 전략 등의 기능이 추가되어 있습니다.와이어 절단 EDM은 재료 제거 시 높은 절단력을 필요로 하지 않기 때문에 낮은 잔류 응력이 필요할 때 일반적으로 사용됩니다.펄스당 에너지/파워가 상대적으로 낮은 경우(마감 작업 시처럼) 이러한 낮은 잔류 응력으로 인해 재료의 기계적 특성에 거의 변화가 없을 것으로 예상되지만, 응력이 완화되지 않은 재료는 가공 공정에서 왜곡될 수 있습니다.작업물은 사용된 기술적 매개변수에 따라 상당한 열 사이클을 겪을 수 있습니다.이러한 열 사이클은 부품에 리캐스트 층이 형성되고 작업물에 잔류 인장 응력이 발생할 수 있습니다.열처리 후 기계가공 시 열처리 [31]왜곡에 의한 치수 정확도에 영향을 주지 않습니다.

고속 구멍 뚫기 EDM

고속 구멍 뚫기 EDM은 빠르고 정확하며 작고 깊은 구멍을 만들 수 있도록 설계되었습니다.개념적으로는 싱커 EDM과 유사하지만 전극은 유전체 유체의 가압 제트를 전달하는 회전 튜브입니다.약 1분 만에 1인치 깊이의 구멍을 낼 수 있으며, 트위스트 드릴 가공을 하기에는 너무 단단한 재료에 구멍을 뚫을 수 있는 좋은 방법입니다.이 EDM 드릴링은 항공우주산업에서 주로 사용되며 에어로 블레이드 및 기타 컴포넌트에 냉각홀을 생성합니다.산업용 가스터빈 블레이드, 금형 및 다이, 베어링에 구멍을 뚫는 데도 사용됩니다.

적용들

시제품 제작

EDM 공정은 금형, 공구, 금형 산업에서 가장 널리 사용되고 있지만, 특히 생산량이 상대적으로 적은 항공우주, 자동차 및 전자 산업에서는 프로토타입 및 생산 부품을 만드는 일반적인 방법이 되고 있습니다.싱커 EDM은 흑연, 구리 텅스텐 또는 순수 구리 전극을 원하는(부극) 형상으로 가공하여 수직램의 끝부분의 공작물 내에 공급한다.

주화 다이메이킹

상단의 마스터, 하단의 배지 다이 공작물, 좌측 오일 제트(오일이 배출됨)곡면을 제공하기 위해 초기 플랫 스탬핑이 "대핑"됩니다. 침몰(금속 가공)을 참조하십시오.

주얼리 및 배지를 제작하기 위한 금형 제작 또는 주화(스탬프) 공정으로 블랭크 및 피어싱(팬케이크 금형 사용)을 위해 (적절한 기계 설정으로) 마스터가 상당히 침식되어 단 한 번만 사용되므로 양성 마스터를 영국 은으로 만들 수 있습니다.그 후, 부극 다이는 경화되어 드롭 해머에 사용되어 청동, 은 또는 저내구성 금 합금의 컷아웃 시트 블랭크에서 스탬프된 평면을 만듭니다.배지의 경우, 이 평면은 다른 다이에 의해 곡면으로 더 성형될 수 있다.이러한 유형의 EDM은 보통 오일 기반 유전체에 잠기면서 수행됩니다.완성된 물체는 단단한(유리) 또는 부드러운(도장) 에나멜을 사용하여 더욱 정교하게 다듬거나 순금 또는 니켈로 전기 도금할 수 있습니다.은과 같은 부드러운 소재는 정교함을 위해 손으로 새길 수 있습니다.

EDM 제어판(Hansvedt 머신).공정 종료 시 기계를 정제된 표면(전기성)에 맞게 조정할 수 있습니다.

작은 구멍 뚫기

고압 터빈에 적용되는 내부 냉각 기능이 있는 터빈 블레이드.
작은 구멍 뚫기 EDM 기계.

작은 구멍 뚫기 EDM은 다양한 용도로 사용됩니다.

와이어컷 EDM 기계에서는 작은 구멍 뚫기 EDM을 사용하여 워크에 와이어컷 EDM 작업을 위해 와이어를 나사산하기 위한 관통 구멍을 만듭니다.와이어컷 머신에 작은 구멍 뚫기 전용의 별도의 EDM 헤드를 장착하고, 필요에 따라 미리 천공하지 않고 큰 경화판을 완제품으로 침식할 수 있다.

작은 구멍 EDM은 제트 엔진에 사용되는 터빈 블레이드의 전단과 후단에 여러 줄의 구멍을 뚫는 데 사용됩니다.이러한 작은 구멍을 통과하는 가스 흐름은 엔진이 다른 방법보다 더 높은 온도를 사용할 수 있도록 합니다.이러한 블레이드에 사용되는 고온, 매우 단단한 단결정 합금은 종래의 높은 석면비의 구멍 가공을 불가능하지는 않더라도 매우 어렵게 만듭니다.

또한 소형 구멍 EDM은 연료 시스템 구성품, 레이온과 같은 합성 섬유용 방적망 및 기타 응용 분야를 위한 현미경 오리피스를 만드는 데 사용됩니다.

또한 x-y축을 가진 독립형 소형 구멍 뚫기 EDM 기계도 있습니다.이 기계는 블라인드 또는 스루홀을 기계로 할 수 있는 슈퍼 드릴 또는 홀 포퍼라고도 합니다.EDM은 척 내에서 회전하는 긴 황동 또는 구리 튜브 전극을 사용하여 구멍 뚫기를 뚫어 전극을 흐르는 증류수 또는 탈이온수를 플러싱제 및 유전체로 일정하게 흐르게 합니다.전극 튜브는 와이어 컷 EDM 기계에서 와이어처럼 작동하며 스파크 갭과 마모율이 있습니다.일부 구멍 뚫기 EDM은 100mm의 연강 또는 경화강을 10초 이내에 드릴로 뚫어 평균 50% ~ 80%의 마모율을 달성할 수 있습니다.이 천공 작업에서는 0.3mm~6.1mm의 구멍이 뚫릴 수 있습니다.황동 전극은 기계가공하기 쉽지만 황동 입자가 침식되어 "황동 위의 황동" 와이어가 파손되므로 와이어 절단 작업에는 권장되지 않습니다. 따라서 구리가 권장됩니다.

금속 분해 가공

일부 제조업체는 작업 공정물에서 부러진 절삭 공구와 고정 장치를 제거하기 위한 특정 목적을 위해 EDM 기계를 생산하고 있습니다.본 발명은 금속분해 가공 또는 MDM이라고 하며, 금속분해 공정은 파손된 공구나 고정 장치의 중심만 제거하여 구멍은 그대로 유지되고 부품은 재활용할 수 있습니다.

클로즈드 루프 제조

클로즈드 루프 제조를 통해 정밀도를 높이고 도구 비용을 절감할 수 있습니다.

장점과 단점

EDM은 흔히 전기화학 가공과 비교됩니다.EDM의 장점은 다음과 같습니다.

  • 기존의 절단 도구로는 만들기 어려운 복잡한 형상을 기계로 가공할 수 있습니다.
  • 매우 단단한 재료를 매우 가까운 공차로 가공합니다.
  • 기존의 절삭공구가 과도한 절삭공구 압력으로 인해 부품을 손상시킬 수 있는 경우에는 매우 작은 공작물을 가공할 수 있습니다.
  • 공구와 작업물 사이에 직접적인 접촉은 없습니다.따라서 섬세한 단면과 약한 재료는 눈에 띄는 왜곡 없이 가공할 수 있습니다.
  • 양호한 표면 마감을 얻을 수 있으며, 용장 마감 경로를 통해 매우 양호한 표면을 얻을 수 있습니다.
  • 매우 미세한 구멍을 뚫을 수 있다.
  • 테이퍼형 구멍이 생길 수 있다.
  • 파이프 또는 용기 내부 윤곽선 및 내부 모서리를 R.001"로 낮춥니다.

EDM의 단점은 다음과 같습니다.

  • 전문 기계 기술자를 찾는 데 어려움이 있습니다.
  • 재료 제거 속도가 느립니다.
  • 가연성 오일 기반 유전체 사용과 관련된 잠재적 화재 위험
  • 램/싱커 EDM용 전극 작성에 사용되는 추가 시간과 비용.
  • 전극 마모로 인해 공작물의 날카로운 모서리를 재현하기가 어렵습니다.
  • 특정 전력 소비량이 매우 높습니다.
  • 소비전력이 높다.
  • "오버컷"이 형성됩니다.
  • 가공 시 과도한 공구 마모가 발생합니다.
  • 전기적 비전도성 재료는 특정 [32]공정 설정만으로 기계가공할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Jameson 2001,
  2. ^ Jameson 2001,
  3. ^ Lazarenko, B.R.; Mikhailov, V.V.; Gitlevich, A.E.; Verkhoturov, A.D.; Anfimov, I.S. "Distribution of elements in surface layers during electric spark alloying. (Raspredelenie Elementov V Poverkhnostnykh Sloyakh Pri Elektroiskrovom Legirovanii)". Surf. Eng. Appl. Electrochem. (Elektronnaya Obrabotka Materialov). 1977, 3: 28–33.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  4. ^ Lazarenko, B.R.; Duradzhi, V.N.; Bryantsev, I.V. "Effect of Incorporating an additional inductance on the characteristics of anode and cathode processes. (O Vliyanii Vklyucheniya Dopolnitel'noi Induktivnosti Na Kharakteristiki Anodnogo I Katodnogo Protsessov)". Surf. Eng. Appl. Electrochem. (Elektronnaya Obrabotka Materialov). 1979, 5: 8–13.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  5. ^ Lazarenko, B.R.; Lazarenko, N.I. "Electric spark machining of metals in water and electrolytes. (Elektroiskrovaya Obrabotka Metallov V Vode I Elektrolitakh)". Surf. Eng. Appl. Electrochem. (Elektronnaya Obrabotka Materialov). 1980, 1: 5–8.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  6. ^ Krar, Stephen F.; Gill, Arthur R. (2003). Exploring advanced manufacturing technologies (1st ed.). Industrial Press. p. 6.2.1. ISBN 0831131500.
  7. ^ Jameson 2001, 10-12페이지.
  8. ^ 둘레본, "전기적으로 유도된 침식에 의한 추적 제어 가공", 미국 특허 3,614,372는 1969년 12월 4일에 제출되었으며, 1971년 10월 19일에 발행되었다.
  9. ^ Jameson 2001, 12-17페이지
  10. ^ a b c Rogers, Barry (2018), "The Remarkable Abilities of Wire EDM", TechSpex, retrieved 2018-05-21.
  11. ^ Mohri, N.; Fukuzawa, Y.; Tani, T.; Saito, N.; Furutani, K. (1996). "Assisting Electrode Method for Machining Insulating Ceramics". CIRP Annals - Manufacturing Technology. 45: 201–204. doi:10.1016/S0007-8506(07)63047-9.
  12. ^ Liu, Y. H.; Li, X. P.; Ji, R. J.; Yu, L. L.; Zhang, H. F.; Li, Q. Y. (2008). "Effect of technological parameter on the process performance for electric discharge milling of insulating Al2O3 ceramic". Journal of Materials Processing Technology. 208 (1–3): 245–250. doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.12.143.
  13. ^ Morgan, C. J.; Vallance, R. R.; Marsh, E. R. (2004). "Micro machining glass with polycrystalline diamond tools shaped by micro electro discharge machining". Journal of Micromechanics and Microengineering. 14 (12): 1687. Bibcode:2004JMiMi..14.1687M. doi:10.1088/0960-1317/14/12/013.
  14. ^ 맥카시, 윌러드 J. 및 맥거프, 조셉 A. "공작기계"브리태니커 백과사전
  15. ^ a b c d 데스코드르, 앙투안(2006).방전 가공 플라즈마의 특성 분석.EPFL, 3542번이야
  16. ^ Weng, F. T.; Shyu, R. F.; Hsu, C. S. (2003). "Fabrication of micro-electrodes by multi-EDM grinding process". Journal of Materials Processing Technology. 140 (1–3): 332–334. doi:10.1016/S0924-0136(03)00748-9.
  17. ^ Narasimhan, J.; Yu, Z.; Rajurkar, K. P. (2005). "Tool Wear Compensation and Path Generation in Micro and Macro EDM". Journal of Manufacturing Processes. 7: 75–82. doi:10.1016/S1526-6125(05)70084-0.
  18. ^ Koelsch, James(2009년 10월)."EDM: 변화하는 경쟁 미적분", 제조 엔지니어링, 제조 엔지니어 협회
  19. ^ Han, F.; Chen, L.; Yu, D.; Zhou, X. (2006). "Basic study on pulse generator for micro-EDM". The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 33 (5–6): 474. doi:10.1007/s00170-006-0483-9. S2CID 110776709.
  20. ^ a b c d e Ferri, C.; Ivanov, A.; Petrelli, A. (2008). "Electrical measurements in µ-EDM" (PDF). Journal of Micromechanics and Microengineering. 18 (8): 085007. Bibcode:2008JMiMi..18h5007F. doi:10.1088/0960-1317/18/8/085007.
  21. ^ 반다이크, 프란스(1973년).방전 가공 프로세스의 물리 수학 해석.박사 학위 논문 Katholieke Universityit Leuven.
  22. ^ a b Dibitonto, D. D.; Eubank, P. T.; Patel, M. R.; Barrufet, M. A. (1989). "Theoretical models of the electrical discharge machining process. I. A simple cathode erosion model". Journal of Applied Physics. 66 (9): 4095. Bibcode:1989JAP....66.4095D. doi:10.1063/1.343994.
  23. ^ a b Patel, M. R.; Barrufet, M. A.; Eubank, P. T.; Dibitonto, D. D. (1989). "Theoretical models of the electrical discharge machining process. II. The anode erosion model". Journal of Applied Physics. 66 (9): 4104. Bibcode:1989JAP....66.4104P. doi:10.1063/1.343995.
  24. ^ a b Eubank, P. T.; Patel, M. R.; Barrufet, M. A.; Bozkurt, B. (1993). "Theoretical models of the electrical discharge machining process. III. The variable mass, cylindrical plasma model". Journal of Applied Physics. 73 (11): 7900. Bibcode:1993JAP....73.7900E. doi:10.1063/1.353942.
  25. ^ Singh, A.; Ghosh, A. (1999). "A thermo-electric model of material removal during electric discharge machining". International Journal of Machine Tools and Manufacture. 39 (4): 669. doi:10.1016/S0890-6955(98)00047-9.
  26. ^ "Vishal Kumar Jaiswal (2018) EDM(Electric Discharge Machining)에 관한 문헌 리뷰"International Journal for Scientific Research and Development (2018년) : 239-241, IJSRD http://www.ijsrd.com/articles/IJSRDV6I50198.pdf
  27. ^ Bilstein, Roger E. (1999). Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch Vehicle (NASA-SP4206). DIANE Publishing. p. 145. ISBN 9780788181863.
  28. ^ a b c d e 제임슨 2001.
  29. ^ Semon, G. (1975). A Practical Guide to Electro-Discharge Machining, 2nd ed. Ateliers des Charmilles, Geneva.
  30. ^ Todd, Robert H.; Allen, Dell K.; Alting, Leo (1994). Manufacturing Processes Reference Guide. Industrial Press Inc. pp. 175–179. ISBN 0-8311-3049-0.
  31. ^ 방전 가공(EDM).header.com
  32. ^ Kucukturk, G.; Cogun, C. (2010). "A New Method for Machining of Electrically Nonconductive Workpieces Using Electric Discharge Machining Technique". Machining Science and Technology. 14 (2): 189. doi:10.1080/10910344.2010.500497. S2CID 138552270. (2010).

참고 문헌

Jameson, E. C. (2001). Electrical Discharge Machining. SME. ISBN 978-0-87263-521-0. Archived from the original on 2011-09-28.

외부 링크