와이어 EDM과 오일과의 만남

와이어 EDM에서 탈이온수는 매체로 자주 사용된다. 탈이온수 안에서 스파크가 튀고, 스파크는 정밀한 부품을 만들어낸다. 하지만 오일을 사용해야 하는 경우가 있다. 여기에서 가지 유의해야 사항이 있다.

클라우스 볼라트(Klaus Vollrath): 자유 기고가

핵심 내용

  • 와이어 EDM으로 작동되는 많은 응용 사례들은 탈이온수와 매우 맞는다. 프로세스에서 많은 것을 끌어내려면 오일로 방향을 바꿀 것을 추천한다.
  • 와이어 EDM에서 유전체인 오일은 초경합금에서 코발트가 용해되는 것을 방지한다. 이는 커팅 에지에서 표면 품질을 높인다.
  • 오일을 사용하면 스파크 갭이 좁아져 작은 내부 반경을 가공할 있다.
  • 응용 사례 시스템 기술과 맞으면 성능이 5 ~ 13% 향상되고 프로세스 안전성이 높아진다.

액상 매체 속에서 와이어 EDM으로 전도성 재료를 매우 정확하게 절단할 있다. 매체는 탈이온수이며, 재료를 제거하는 스파크의 폭발이 탈이온수 안에서 가장 적게 발생한다. 하지만 유전체로 오일을 사용하기를 추천한다. 오일을 사용하면 더욱 정밀하게 절단 가능하고 표면 품질을 높일 있다. 장비 또는 오일 공급자를 선택할 경우, 충분한 기술적 지원이 가능하지 유의해야 한다.

초소형 부품에서 톤의 대형 부품까지

우리는 자동차 산업과 기계 엔지니어링, 공구와 몰드 제작에 이르기까지 수많은 하이테크 분야의 개발 파트너이며 프로토타입 공급자입니다.”(귄터 크로머, Günter Krohmer 대표) Günter Krohmer 그램 단위의 정밀 부품에서 톤의 대형 부품까지 제작하고 있으며, 새로운 생산 장비를 개발하기 위해 프로젝트 프로토타입 단계에서 양산 성숙도에 이르기까지 고객과 동행하는 것이 목표이다.

물로는 한계가 있다

Günter Krohmer GmbH 의료 장비도 제조하고 있으며, 이를 위해 설계자들은 네트워크로 연결된 CAD/CAM 시스템에서 대기하고 있다. 이곳에서 가장 많이 사용하는 와이어 EDM 기술은 sinker EDM, 밀링, 평면 연삭, 지그 연삭 등의 가공 방법이며, 고객들은 필요한 모든 생산 장비를 스톱으로 이용할 있다. Günter Krohmer 정밀성과 품질을 이루기 위해 전체 공장의 공기를 조정하였다. “Günter Krohmer에서 가장 중요한 가공 기술은 와이어 EDM입니다.”(다니엘 에른스트, Elo-Erosion GmbH 판매 매니저)

Günter Krohmer 와이어 EDM 기술과 관련하여 독일에서는 Elo-Erosion 대표하는 일본 제조업체 Seibe 시스템을 이용한다. Seibu 견고하고 정밀한 현대식 시스템을 제공할 뿐만 아니라 자사 제품을 지속적으로 개발한다. Seibu 독일에서 자사 시스템 사용 발생하는 모든 문제를 직접 대응하고 있으며, 고객은 독일의 기술 센터나 일본의 연구 개발 부분에서 테스트와 검사를 통해 지원받는다. Günter Krohmer 의료 장비 가공 중에 탈이온수 사용에 문제가 발생하여 Seibu 지원을 받았다.

오일이 확실히 장점이 있다

시스템과 프로세스에 적합한 유전체 오일이 조합한 와이어 EDM의 어떤 결과를 제공하는지 현미경으로 봐야 확인할 수 있다.

Oelheld GmbH 경영 이사이자 산업용 오일 개발 제조 분야 전문가인 필리프 슈토르가 설명한다. “유전체로서 오일은 사용자에게 탈이온수에 비해 중요한 가지 장점을 제공합니다.” 이는 특히 방전 가공에 적합한 유형을 포함된다. 유전체인 오일은 물과 달리 부식의 위험성이 없으며, 이런 효과는 물에서 나타나는 초경 합금의 코발트 용해 측면에서 주의하여야 한다. 이는 절단 정밀성과 표면 품질이 저하되기 때문이다.

또한 오일은 물처럼 수지를 이용하여 비싸고 번거롭게 탈이온화하지 않아도 된다. 오일을 사용하지 않는다면 부식 방지를 위해 탈이온화 조치가 불가피하고, 매체를 자주 교체해야 한다. 또한 오일에서는 작은 스파크 갭이 가능하여, 동일한 직경의 와이어로 작은 내부 반경을 만들 있다. 특히 의료 분야에서는 출력을 정밀하게 계량할 있는 이러한 특성이 매우 중요하다. 이는 Ra = 0.01μm 불과한 거칠기로 표면 품질을 개선하기 때문이다. 다른 장점은 공정 원하지 않는 물질로 인한 오염이 훨씬 적다는 점이다. 충격 부하가 낮으면 바깥 가장자리를 위협하는 표면 균열 발생이 낮아진다. 이는 스탬핑 다이와 같이 스트레스가 높은 부하의 수명에 긍정적인 영향을 미친다.

시도를 해야 똑똑해진다

Günter Krohmer는 3년 전 최초의 유욕 와이어 EDM 기계 Seibu M25LP를 구매하였다.

Oelheld Elo-Erosion 함께 번째 유욕 머신인 Seibu M25LP 시운전 과정에서 프로세스에 보조를 맞추었다. 방전 가공은 수많은 매개변수를 세심하게 조정해야 하는 복잡한 프로세스이다. Oelheld 따르면 복잡한 프로세스는 유전체로 사용하는 오일 선택과 수많은 요소들이 중요한 역할을 한다 Elo-Erosion 사용자에게 원하지 않는 결과가 나타나지 않도록, 기술 센터에 있는 장비로 예비 테스트를 진행하였다. M25LP 설치하고 시운전한 결과 일본 오일이 독일 Ionofil 2776 차이가 있는 것이 확인되었다. 일 년 정도 사용해본 결과 특정 영역에서 개선의 여지가 발견되었다. 최적화 조치는 1/10mm 범위의 프로빙 정확도와 가는 와이어 모드에서 절삭 갭에 자동으로 삽입하여 성공률이 개선되었다. 하지만 목표치는 98% 성공률이었다. 수치는 야간이나 주말에 무인 자동 작동을 위해서 필요한 성공률이기 때문이다.

또한 Krohmer사가 전달한 피드백은 Oelheld EloErosion사가 Elo 기술 센터에서 공동으로 수행한 실험에 매우 유용하였다. 연구 프로젝트의 일환으로 초기에 개발한 오일 종류 Ionofil 80 원래 생각했던 것보다 실제 사용에서 좋은 결과가 나왔다. 이후 성공적인 교체를 통해 사용자가 원하는 목표를 달성했다고 Oelheld 강조하였다.

확실한 성능 증대

새로운 오일이 이전 제품보다 적합한 것으로 판명되었습니다.”(귄터 크로머) 다행히도 절삭 성능이 향상되어, 황삭 가공에서 이전보다 10 % 정도 높아졌다. 귄터 크로머는 절단 모서리도 이전보다 좋아졌다고 덧붙였다. 하지만 그의 관점에서는 우수한 조작성이 훨씬 중요했다. 가장 중요한 장점은 가공 프로세스가 가공 결과에서 훨씬 안정적이고 높은 공정 안전성을 보인다는 점이다. “당사기계와 적합한 오일을 사용하여 생산성 측면에서 기존 프로세스의 한계에 접근할 있었습니다. 이를 통해 성능이 5 ~ 13 % 향상되었습니다.”(귄터 크로머)