방전가공의 흑마술을 바라보다

매트 사이먼

산업용 기계 가공이 여러분을 기쁨에 빠뜨리는 것은 매일 있는 일이 아닙니다. 하지만 오늘이 바로 그날이 될 수도 있다. 인터넷에서 시간을 보내다 보면, 금속 부품 사이의 경계가 사라지는 것처럼 보일 정도로 정밀하게 결합된 금속 부품의 GIF를 본 적이 있을 것입니다. 주인님, 불꽃이 튀는 기쁨이여. 말 그대로 스파크처럼 말입니다. 방전 가공(EDM)이라는 신비로운 세계는 엔지니어링 전체에서 단연 가장 이상할 정도로 만족스러운 분야입니다.

EDM에 대해 처음 들어보셨을 수도 있지만 아마도 어떤 방식으로든 여러분의 삶에 영향을 미쳤을 것입니다. 이식형 의료기기의 작고 정밀한 부품이요? EDM. 튼튼한 니켈 합금으로 만든 제트 엔진 부품? 그것도 EDM이겠죠. 제조업체가 가능한 한 인간의 손으로 꼭 맞는 부품이나 전통적인 가공 기술로는 건드릴 수 없는 초경질 재료로 만든 부품이 필요한 경우 EDM이 적합합니다.

전통적인 밀링에는 재료의 기계적 성형이 포함됩니다. 공작 기계 제조업체인 Makino의 EDM 제품 라인 관리자인 Brian Pfluger는 "물리적으로 칩을 만들거나 재료를 제거하기 위해 공작물에 기계적인 힘을 가하는 것"이라고 말합니다. "EDM을 사용하면 부품을 물리적으로 만지지 않고 번개처럼 기계를 가공합니다."

우선, 그것은 지옥 같은 금속입니다. 하지만 좀 더 구체적으로 말하자면, 우리는 수많은 작은 불꽃에 대해 이야기하고 있습니다. EDM 기계의 "블레이드"는 실제로 전기가 흐르는 초극세 황동 와이어입니다. 기계가 카바이드(기존 밀링 기술로 다른 재료를 뚫는 데 사용할 정도로 단단함)와 같은 매우 질긴 재료를 절단하더라도 사용되는 전기 폭발은 상대적으로 약합니다. 그러나 폭발은 황동선 길이를 따라 초당 20,000번의 스파크와 같은 극도로 높은 빈도로 발생합니다.

EDM 매장인 Reliable EDM의 부사장 Steve Sommer는 "거의 레이저 라인처럼 보이지만 실제로 속도를 늦추면 라인 위아래로 불꽃이 튀게 될 것입니다"라고 말합니다. "각 불꽃은 거의 작은 소형 폭발과 같습니다."

와이어 자체는 실제로 재료에 닿지 않습니다. 급속 불꽃은 절단되는 금속의 아주 작은 조각(폭 5미크론 정도)을 기화시킵니다. (1 마이크론은 100만분의 1미터입니다. 문맥상 신체의 적혈구 폭은 6~8 마이크론입니다.) 이것을 승화라고 합니다.

"마치 드라이아이스와 같습니다"라고 Pfluger는 말합니다. "고체에서 기체로 직접 이동합니다." 이 너무 작아서 거의 존재하지 않는 입자는 EDM 위로 흐르는 유전체 유체에 갇히고 씻어내집니다. "그것은 머리를 감는 것과 비슷합니다. 헹구고 반복하고 헹구고 반복하는 것입니다." 또한 유체는 기계가 과열되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

로렌 구드

유선 직원

줄리안 초카투

윌 나이트

이 GIF를 보면 두 개의 금속 조각이 동일한 금속 조각에서 절단되었다고 생각할 수 있지만 반드시 그런 것은 아닙니다. 각각은 자체 슬래브에서 나옵니다. 이들 사이의 간격을 감지할 수 없을 정도로 작게 만드는 이유 중 하나는 제조업체가 두 부품 각각을 연마하기 위해 여러 번의 패스를 수행할 수 있다는 것입니다. (실제로 간격이 너무 작아서 위의 눈송이가 제자리에 떨어지면서 공기가 빠져나가는 데 어려움을 겪기 때문에 매우 느리게 움직입니다.)

Pfluger는 "멋진 연동 슬라이딩 부품을 얻으면 일반적으로 정확도가 높고 마무리가 정밀합니다."라고 말합니다. "정확도 관점에서 볼 때 두 부품 사이의 총 간격은 5미크론 이하일 것입니다." Pfluger는 2미크론 이하까지 줄일 수 있다고 말합니다. 보다 전통적인 형태의 가공을 사용하면 약 20미크론의 여유 공간만 관리할 수 있습니다.

[#동영상 : https://www.youtube.com/embed/rvUA3PUffLw

그러나 EDM의 단점은 기계적으로 부품을 가공하는 것보다 속도가 느리다는 것입니다. 일반적인 방법을 사용하면 "고속도로를 따라 순항하기 위해 크루즈 컨트롤을 시속 60마일로 설정하게 됩니다"라고 Pfluger는 말합니다. "EDM을 사용하면 트래픽이 조금 더 늘어날 것입니다." 재료와 접촉하는 것은 와이어가 아니라 스파크이기 때문에 기계는 지속적으로 정렬을 조정해야 합니다. 와이어가 작업물에 닿으면 끊어질 수 있습니다. "당신이 하고 있는 일은 가공 스파크 갭과 전극과 공작물 사이의 아주 작은 거리를 안정화하는 것입니다."