마이크로 방전 가공(마이크로 EDM)의 원리

미세 방전 가공(EDM)은 정밀 엔지니어링 분야에서 전도성 소재를 가공하는 데 사용되는 정교한 제조 기술입니다. 이 공정은 기계 에너지가 아닌 전기 에너지를 사용한다는 점에서 기존 가공 방법과 크게 다릅니다. 여기에서는 마이크로 EDM을 지배하는 기본 원리를 살펴보고 이 기술이 어떻게 효율적으로 고정밀 가공을 달성하는지에 대해 간략하게 설명합니다.

마이크로 EDM의 기본 원리

마이크로 EDM은 공구 전극과 공작물 사이에서 발생하는 전기 스파크의 제어된 사용을 통해 재료를 제거하는 원리로 작동하며, 모두 절연 액체 매질 내에 포함되어 있습니다. 마이크로 EDM의 주요 구성 요소와 그 기능은 다음과 같습니다:

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1. 펄스 전원 공급 장치:
   • 가공에 필요한 전기 스파크를 생성하는 데 필수적인 직류(DC) 펄스를 생성합니다.
2. 자동 피드 제어:
   • 공구 전극과 공작물 사이에 최적의 작은 간격을 유지하여 일관된 스파크 발생과 재료 제거를 보장합니다.
3. 전극과 공작물 상호 작용:
   • 공구 전극과 공작물이 물리적으로 닿지 않고 스파크가 발생하는 곳에 작은 간격을 유지하여 공구가 직접 접촉하거나 거시적인 절삭력 없이도 자신보다 더 단단한 재료를 가공할 수 있습니다.

재료 제거의 역학

마이크로 EDM의 자료 제거 프로세스는 여러 단계를 거쳐 진행됩니다:

1. 전기장 형성:
   • 펄스 전압은 전극 사이에 고르지 않은 전기장을 생성합니다. 전계의 강도가 임계값에 도달하면 전계 방출이 발생하여 고속 전자가 방출됩니다.
2. 이온화 및 분해:
   • 방출된 전자는 작동 유체의 원자와 충돌하여 이온화되고 결국 유체를 분해하여 방전 채널을 형성합니다.
3. 열 발생 및 재료 침식:
   • 채널 내에서 이온과 전자가 빠르게 이동하면 상당한 열이 발생하여 전극 표면의 물질이 녹고 기화되어 방전 크레이터가 형성됩니다.
4. 침식 제품 제거:
   • 배출 채널 내의 가스 팽창은 용융 및 기화된 물질을 배출 영역 밖으로 배출하는 데 도움이 되는 압력을 가합니다.

마이크로 EDM의 제어 및 최적화

마이크로 EDM에서는 펄스 지속 시간과 간격을 제어하는 것이 매우 중요합니다. 각 펄스 방전 후

• 작업 유체의 탈이온화:
  • 작동유가 절연 상태로 돌아가는 데는 시간이 필요합니다. 불충분한 탈이온화는 바람직하지 않은 안정적인 아크 방전으로 이어져 가공 공정을 손상시킬 수 있습니다.
• 펄스 간격 시간:
  • 펄스 사이의 적절한 시간은 유체가 완전히 탈이온화되고 침식 생성물을 제거하여 단락을 방지하고 후속 방전의 안정성을 보장합니다.

애플리케이션 및 이점

마이크로 EDM은 높은 정밀도와 극도로 단단한 소재를 가공할 수 있어야 하는 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 터빈 블레이드의 냉각 구멍을 가공하는 항공 우주, 복잡한 임플란트를 제작하는 의료 분야, 정교한 금형 제작을 위한 공구 및 금형 산업 등 다양한 분야에 걸쳐 적용됩니다.

결론

마이크로 EDM은 모든 경도의 전도성 소재를 직접 접촉하지 않고 정밀하게 가공할 수 있어 제조업계에서 두각을 나타내고 있습니다. 이 공정은 기존 가공 방법으로는 달성하기 어려운 복잡한 형상을 제작하는 데 필수적인 요소입니다. 마이크로 EDM 기술의 지속적인 개발로 그 기능이 지속적으로 향상되어 현대 제조 기술의 핵심 도구로 자리매김하고 있습니다.