방전가공은 절삭가공이 어려운 재료나 형상가공이 가능한 특징이 있어 금형가공에 많이 사용되고 있다. 그러나 방전가공 현상에는 아직 충분히 해명되지 않은 부분이 많기 때문에 앞으로도 발전이 기대되는 가공법이라고 할 수 있다.
방전가공은 공구 전극과 공작물 사이에 간헐적인 방전을 발생시켜, 그 때의 열적인 작용과 충격 압력에 의해 공작물을 용융·제거하는 가공법이다. 초경합금이나 담금질강과 같은 경질 재료라도 비교적 쉽게 가공할 수 있기 때문에 금형 제작에 반드시 필요한 가공법으로 이용되어 왔다.
금형가공이 방전가공의 주된 용도이기는 하지만, 한편으로는 머시닝 기술의 향상과 절삭공구의 진화에 의해 직조 기술이 발전하여 형조 방전가공이 필요한 영역이 좁아지고 있는 것도 사실이다. 그러나 미세한 가공 정도가 필요한 리드 프레임이나 모터 코어의 블랭킹 다이스 등에는 와이어 방전가공이 유용하게 쓰인다. 또한 미세 기어나 미세 커넥터의 사출성형 금형가공에는 와이어 방전가공과 형조 방전가공 양쪽 모두 사용되고 있다. 초경합금으로 만들어진 단조형이나 리브 홈가공이 많은 다이캐스트 금형의 가공현장에서는 아직 방전가공기가 공작기계 중 큰 비중을 차지하고 있다.
한편 방전가공은 고부가가치 부품가공에도 응용되고 있다. 미국과 유럽에서는 항공우주 산업이 활발한데, 예를 들면 날개면 냉각용 미세 구멍가공이나 터빈 로터 디스크의 트리 모양의 슬롯 가공에는 방전가공이 널리 사용되고 있다. 또한 방전가공 기술을 바탕으로 한 방전 표면처리에 의해 터빈 블레이드의 고온 내마모 합금의 패딩 용접이 이루어지고 있다. 특히 항공기 등의 재료로서 최근 주목받고 있는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)을 방전가공으로 가공하려는 시도도 이루어지고 있다.
고정밀화·생산성 향상이 키워드
형조 방전가공의 전극으로서는 동이 사용되는 경우가 많았지만, 최근의 동향으로는 그라파이트 전극이 미세 가공 등에서 많이 사용되게 된 것을 들 수 있다. 동으로 미세한 전극을 가공하면 휨 등의 변형이 발생하기 쉽지만, 그라파이트에서는 변형이 적다는 장점이 있다. 이전에는 그라파이트 전극으로 가공하면 면조도가 좋지 않다는 결점이 있었지만, 최근에는 이를 극복했으며 앞으로 형조 방전의 전극에서 그라파이트가 차지하는 비율이 증가할 것으로 예상된다.
성형품에 장식용 모양이나 가죽과 같은 질감을 주기 위한 주름가공은 약품에 의해 금속을 용융하는 방법이 일반적이다. 그러나 절삭가공의 고정도화와 등방성의 고밀도 그라파이트 등장에 의해 동으로는 전극 작성이 어려운 미세 모양도 그라파이트로는 작성할 수 있게 됐다.
와이어 방전가공에서는 대해서는 이전에는 거친가공의 가공 속도 경쟁을 하고 있었지만, 최근에는 다듬질가공까지 포함한 토털 가공 속도의 경쟁이 활발하다. 전체 가공시간을 빠르게 하려고 하면, 거친가공이나 중가공의 단계에서 진직 정도를 올려 가능한 한 절삭여유를 적게 하는 것이 필요하다.
거친가공·중가공에서 진직 정도를 향상시키기 위해 종래에는 테이퍼 기능을 사용하여 와이어 전극을 경사시키는 경우가 있었지만, 최근에는 전원 제어에 의해 가공량을 컨트롤하여 진직 정도를 높이거나 전용 와이어 전극을 사용하거나 한다.
김정아 기자 (prmoed@hellot.net)
