와이어 컷 방전가공(Wire EDM, Wire Electrical Duscharge Machining)

와이어 컷 방전가공$WEDM, Wire Electrical Duscharge Machining$은 주행하는 와이어 전극과 공작물 사이에서 방전을 일으켜 발생하는 스파크를 톱날처럼 이용하여 가공물을 잘라내는 가공 방법입니다. 

와이어 컷 방전가공은 전기적 방전을 이용하여 금속을 녹이고 증발시켜 제거하는 방식으로, 기계적인 힘을 가하지 않고 가공이 이루어집니다. 

와이어 컷 방전가공의 원리

와이어 컷 방전가공의 기본 원리는 전극과 공작물에 +, - 전압을 걸고 수 µ 까지 접근시키면 불꽃 방전이 발생하고, 절연 파괴 현상이 나타나는데 이 현상을 방전이라고 합니다.

이 방전으로 인해 재료가 녹아내리고 증발하여 가공이 이루어집니다. 

가공 중 와이어는 계속해서 새로운 부분이 공급되기 때문에 전극의 마모 없이 지속적인 가공이 가능합니다. 

 

와이어 컷 방전가공에는 일반적으로 직경 0.05~0.3mm의 황동, 동, 텅스텐 등의 도선이 전극으로 사용됩니다. 

와이어는 전극의 역할을 하며, 고전압을 통해 방전이 발생합니다.

와이어 컷 방전가공의 특징

• 초정밀 가공
  • 와이어 컷 방전가공은 ±0.01mm 수준의 높은 정밀도를 달성할 수 있습니다. 
  • 미세한 형상과 복잡한 윤곽을 정밀하게 가공할 수 있어 반도체 부품, 의료기기, 정밀 기계 부품에 적합합니다. 
• 복잡한 형상 가공 가능
  • 와이어가 전극 역할을 하며, 복잡한 곡선이나 미세한 구멍 등 전통적인 절삭 방식으로는 어려운 형상도 가공 가능합니다. 
  • 다축 제어가 가능하여 3D 형상 및 테이퍼 가공도 처리할 수 있습니다. 
• 비접촉 가공
  • 와이어와 공작물 사이에 직접적인 접촉이 없으므로, 기계적 힘에 의해 변경이 발생하지 않습니다. 
  • 이로 인해 얇거나 취약한 소재를 안정적으로 가공할 수 있습니다. 
• 열 영향 최소화
  • 방전으로 인한 열은 국소적으로 발생하며, 전체 공작물에 영향을 미치지 않으므로 열 변형이 거의 없습니다. 
  • 열 민감성이 높은 재료에도 적합합니다. 
• 다양한 소재 가공 가능
  • 전기가 통하는 모든 소재를 가공할 수 있습니다. 철, 스테인리스, 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴 등 고경도 재료도 문제없이 처리 가능합니다. 
• 얇은 절삭 폭
  • 와이어의 직경이 매우 얇아 절삭 폭이 좁고, 이로 인해 재료 낭비가 적습니다. 
  • 슬림하고 정교한 부품 제작에 유리합니다. 
• 자동화 및 CNC제어
  • CNC 시스템을 사용하여 정밀한 경로를 프로그래밍할 수 있으며, 자동화된 공정으로 작업 효율성을 높일 수 있습니다. 
• 표면 품질 우수
  • 방전으로 금속을 녹이고 증발시키는 방식이므로 버$Burr$가 거의 없고, 매끄러운 표면 마감을 제공합니다. 
• 전극 마모 없음
  • 와이어는 지속적으로 공급되기 때문에 전극의 마모를 걱정할 필요가 없습니다. 이는 긴 작업 시간에도 일관된 품질을 유지하도록 돕습니다. 
• 형상의 제한 없음
  • 특수 공구 없이도 다양한 형상을 구현할 수 있어 금형 제작과 같은 복잡한 작업에 적합합니다. 

와이어 컷 방전가공의 장점

• 초정밀 가공
  • WEDM은 ±0.01mm 수준의 높은 정밀도를 제공하며, 매우 얇은 와이어 $최소 0.01mm 직경$를 사용해 미세한 형상과 복잡한 윤곽을 정밀하게 가공할 수 있습니다. 
• 복잡한 형상 구현
  • 곡선, 내부 구멍, 테이퍼 등 전통적인 절삭 방식으로는 어려운 복잡한 형상을 구현할 수 있습니다.
  • 이는 다축 CNC 제어를 통해 가능하며, 금형 제작 및 정밀 부품 제작에 유리합니다. 
• 비접촉 가공
  • 기계적인 힘을 가하지 않고 전기적 방전을 통해 가공하므로 얇거나 취약한 소재를 변형 없이 안정적으로 처리할 수 있습니다. 
• 열 영향 최소화
  • 방전으로 인한 열은 국소적으로 발생하며, 전체 공작물에 영향을 미치지 않아 열 변형이 거의 없습니다.
  • 이는 고품질 표면 마감과 재료의 기계적 특성 유지에 기여합니다. 
• 다양한 소재 가공 가능
  • 전기가 통하는 모든 소재를 가공할 수 있습니다. 철, 스테인리스, 티타늄, 텅스텐 등 고경도 금속도 문제없이 처리 가능합니다. 
• 재료 낭비 최소화
  • 와이어 직경이 매우 얇아 절삭 폭이 좁고, 이로 인해 재료 낭비가 적습니다.
  • 이는 고가의 소재를 사용하는 경우 비용 절감에 유리합니다. 
• 우수한 표면 품질
  • 버$burr$가 거의 없고 매끄러운 표면 마감을 제공하여 후처리가 거의 필요하지 않습니다.
  • 이는 생산 효율성을 높이고 품질을 개선합니다. 
• 자동화 및 효율성 
  • CNC 및 자동 와이어 공급 기능$AWT$을 통해 작업을 자동화할 수 있어 생산 속도와 효율성이 향상됩니다. 

와이어 컷 방전가고의 단점

• 느린 가공 속도
  • WEDM은 다른 절삭 방식에 비해 상대적으로 느린 속도를 가지고 있어 대량 생산에는 비효율적일 수 있습니다.
  • 특히 두꺼운 재료를 가공할 때 시간이 더 오래 걸립니다. 
• 전도성 소재 제한
  • WEDM은 전기적 방전을 이용하기 때문에 전기가 통하지 않는 소재$수지 계열, 복합 재료 등$는 가공할 수 없습니다. 
• 산화층 형상
  • 특정 금속을 가공할 때 절단 표면에 산화층이 형성될 수 있으며, 이를 제거하기 위한 추가적인 후처리가 필요합니다.
  • 이는 비용과 시간을 증가시킬 수 있습니다. 
• 소모품 비용 증가
  • 와이어, 필터, 절연액 등의 소모품이 지속적으로 필요하며, 이로 인해 운영 비용이 증가합니다.
  • 특히 고정밀 작업에서는 소모품 교체 빈도가 높아질 수 있습니다. 
• 열 영향 및 표면 무결성 문제
  • 방전에 의해 발생하는 열로 인해 일부 재료는 열 변형이나 미세 균열이 생길 가능성이 있습니다. 
  • 이는 특정 응용 분양에서 품질 저하를 초래할 수 있습니다. 
• 유지보수 요구
  • WEDM 기계는 정기적인 유지보수가 필요하며, 와이어 교체 및 기계 점검 등으로 인해 다운타임이 발생할 수 있습니다. 
• 튜브 절단 비효율성
  • 얇은 튜브와 같은 부품을 고정하기 어렵고 변형 위험이 있어 이러한 작업에는 적합하지 않습니다. 
  • 또한 매우 짧은 길이로 자르거나 매끄러운 끝 마감을 요규하는 경우 다른 방식이 더 적합할 수 있습니다.