와이어 EDM 변형 수정: 전문가 팁

대나무 막대기를 가운데로 쪼개면 양쪽 반쪽이 모두 구부러지는데, 큰 쪽은 덜 구부러지고 작은 쪽은 더 크게 구부러집니다. 이 현상은 재료가 본질적으로 응력을 가지고 있기 때문에 발생하며, 쪼개면 이 응력의 원래 평형이 깨져 균형을 다시 맞추기 위해 변형이 발생합니다.

마찬가지로 와이어 EDM(방전 가공) 공작물 변형도 이 원리를 따르며, 절단 공정이 공작물 내의 원래 응력 균형을 방해합니다.

와이어 EDM에서 공작물 변형의 원인

와이어 EDM의 변형 정도는 공작물의 구조와 관련이 있습니다. 좁고 긴 캐비티와 돌출부는 변형되기 쉬우며 변형 정도는 형상의 복잡성, 종횡비 및 기타 요인에 따라 달라지며 벽이 얇은 공작물은 변형될 가능성이 더 높습니다.

변형이 미미하고 가공 공정의 정밀도 요구 사항 내에 있다면 거의 무시할 수 있는 수준일 수 있습니다.

그러나 변형이 필요한 가공 정밀도를 초과하면 치수에 눈에 띄는 편차가 발생하여 가공된 공작물의 모양에 영향을 미칩니다.

변형은 재료 특성, 열처리, 구조 설계, 공정 계획, 와이어 EDM 중 공작물 클램핑 및 절단 경로 선택 등 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.

공작물 변형에 대한 예방 조치

특정 조치를 통해 와이어 EDM의 변형을 제어하고 방지할 수 있습니다.

1) 최종 절단 전 거친 가공 또는 응력 완화 절단.

소재를 대면적 절단하면 내부 응력 균형이 깨져 심각한 변형이 발생할 수 있습니다. 황삭 가공을 통해 여분의 재료를 대부분 제거하거나 응력 완화 절단 경로를 실행하면 내부 응력의 대부분을 제거할 수 있습니다.

EDM의 대형 캐비티 금형의 경우 두 번의 메인 컷을 수행하는 것이 유리할 수 있습니다. 그림과 같이 첫 번째 메인 컷의 오프셋을 0.1~0.2mm 늘려 응력 완화를 허용한 다음 두 번째 메인 컷의 표준 오프셋으로 진행합니다.

길고 좁은 형상의 경우, 외부 프로파일을 가공하기 전에 형상 내부에서 응력 완화 절단을 수행하면 변형을 크게 줄일 수 있습니다.

2) 와이어 나사 구멍 뚫기

돌출부를 절단할 때 그림 (a)와 같이 재료의 외부에서 직접 절단을 시작하면 재료 응력의 불균형으로 인해 변형이 발생하여 열림 또는 닫힘 변형이 발생할 수 있습니다.

그림 (b)와 같이 폐쇄형 윤곽 가공을 위해 와이어 스레딩 구멍을 뚫으면 와이어 EDM으로 인한 변형을 크게 줄일 수 있습니다.

3) 절단 경로 최적화

일반적으로 클램핑 끝 근처에서 절단을 시작하고 가공 경로의 끝에서 공작물과 클램핑 부분을 분리하는 세그먼트를 정렬하여 공작물의 클램핑 끝 근처에 일시 정지 지점을 배치하는 것이 가장 좋습니다.

불합리한 가공 경로 배열은 와이어 EDM의 변형을 초래할 수도 있습니다.

보다 합리적인 가공 경로는 다음과 같습니다: A→B→C→D......→A. 경로가 시계 방향으로 배열된 경우: A→L→K→J......→A의 경우, 처음부터 클램핑 부품에서 공작물을 절단하면 클램핑이 불안정하여 돌출부의 정밀도에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.

4) 다중 컷

특정 조치를 취한 후에도 여전히 변형되기 쉬운 공작물의 경우, 한 번에 크기에 맞게 절단하는 기존의 습관을 바꾸고 대신 여러 번 절단하면 정밀도 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

와이어 EDM의 다중 절단은 주로 표면 거칠기를 개선하기 위한 것으로, 금형 부품의 내부 응력으로 인한 변형도 크게 줄여줍니다.

5) 다중 캐비티 몰드 플레이트의 가공 공정 최적화

와이어 EDM을 사용하는 동안 원래의 내부 응력과 절단 공정에서 발생하는 열 응력의 상호 작용으로 인해 예측할 수 없는 불규칙한 변형이 발생하여 후속 절단에서 재료가 고르지 않게 제거되고 가공 품질과 정밀도에 영향을 미칠 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 고정밀 금형의 경우 모든 캐비티를 여러 단계로 절단할 수 있습니다. 첫 번째 절단은 캐비티에서 모든 폐기물을 제거합니다.

폐기물을 제거한 후 기계의 자동 위치 변경 기능을 사용하여 캐비티 A의 메인 컷, 캐비티 B의 폐기물 제거→메인 컷, 캐비티 C의 폐기물 제거→메인 컷, 캐비티 N의 폐기물 제거→......→메인 컷, 캐비티 A의 마무리 컷→......→마무리 컷 등 순차적으로 캐비티를 마무리하여 공정을 완료합니다.

이 절단 방법은 각 캐비티가 내부 응력을 방출할 수 있는 충분한 시간을 확보하여 서로 다른 가공 순서로 인한 상호 영향과 미세한 변형을 최소화하고 금형 치수의 정밀도를 보장합니다.

그러나 이 방법은 여러 번의 스레딩 작업이 필요하고 노동 집약적이기 때문에 자동 스레딩 메커니즘이 장착된 저속 와이어 EDM 기계에 더 적합합니다. 절단 후 치수를 측정하여 치수가 고정밀 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

6) 여러 수당 세그먼트 설정

크고 복잡한 모양의 공작물의 경우 그림과 같이 시작점이 여러 개 있는 두 개 이상의 허용 오차 세그먼트를 설정하는 것이 좋습니다.

프로그래밍하는 동안 모양은 여러 세그먼트로 나뉘어 순차적으로 연결되어 가공됩니다. 윤곽선이 먼저 가공되고 그다음에 여유 세그먼트가 가공됩니다.