第 6 章切断
切断と非伝統的加工
この章では、板や厚板を切断する方法、あるいは旋削やフライスの刃物が届かない、または耐えられない場所で材料を取り除く 9 つの方法を扱います。どれも 1 つの原理を共有しています：集中したエネルギーを、小さな点に、その点にだけ送ること。工程ごとに違うのはエネルギーの種類で、それによって、各工程が扱える材料と形が決まります。
基本の考え方
氷の板を貫く方法を考えてみましょう：のみ、トーチ、熱い水のジェット、ひとつかみの塩。どれも効きますが、氷の種類と速さが違います。ここでは、パンチングは力任せのせん断力、レーザー切断は集束した光、プラズマ切断は過熱された帯電ガスのジェット、ウォータージェット切断は非常に高圧の水、ワイヤー放電とダイシンク放電は数千の小さな火花、ECM は電気分解（食塩水に流す電流）、ケミカルマシニングは金属を溶かすエッチング液、超音波加工は砥粒を叩く振動を使います。
この章の 9 のプロセス
6.1パンチングとシャーリングパンチがダイとの間で、板から形をせん断して切り抜くレッスンを開く
6.2レーザー切断集光した光で、細い切れ目を溶かすか蒸発させるレッスンを開く
6.3プラズマ切断過熱したガスのジェットが、導電性の板を溶かして貫くレッスンを開く
6.4ウォータージェット切断超高圧の水（通常は砥粒入り）が、材料を侵食して切るレッスンを開く
6.5ワイヤ放電加工細く動くワイヤーが出す火花で、貫通する輪郭を切るレッスンを開く
6.6形彫り放電加工火花が、形のついた電極を、止まり穴の空洞に写し取るレッスンを開く
6.7電解加工(ECM)電気分解で、工具の形に金属を溶かすレッスンを開く
6.8ケミカルマシニングと光化学エッチング光で焼き付けたマスクにより、エッチング液は地金が露出した部分だけを溶かすレッスンを開く
6.9超音波加工振動する工具が、砥粒を表面に叩き込むレッスンを開く並べて比較
| プロセス | ひとことで | 向いている用途 | ロットサイズ | 精度 |
|---|---|---|---|---|
| 6.1パンチングとシャーリング | パンチがダイとの間で、板から形をせん断して切り抜く | 板金の穴とブランク | 大量生産 | 約 ±0.1 mm |
| 6.2レーザー切断 | 集光した光で、細い切れ目を溶かすか蒸発させる | 薄板から中厚板の、精細な輪郭 | 1 点ものから大量生産まで | 約 ±0.1 mm |
| 6.3プラズマ切断 | 過熱したガスのジェットが、導電性の板を溶かして貫く | 厚い鋼板を、速く安く切断 | 1 点ものから中規模まで | 約 ±0.5 mm |
| 6.4ウォータージェット切断 | 超高圧の水（通常は砥粒入り）が、材料を侵食して切る | 熱なしで、ほぼあらゆる材料 | 1 点ものから中規模まで | 約 ±0.1 mm |
| 6.5ワイヤ放電加工 | 細く動くワイヤーが出す火花で、貫通する輪郭を切る | 焼入れ金属の精密な輪郭 | 1 点ものから小規模シリーズまで | 約 ±0.005 mm |
| 6.6形彫り放電加工 | 火花が、形のついた電極を、止まり穴の空洞に写し取る | 金型やダイのキャビティ、シャープな内側の角 | 1 点ものと金型 | 約 ±0.01 mm |
| 6.7電解加工(ECM) | 電気分解で、工具の形に金属を溶かす | 丈夫な合金、タービンブレード、バリ取り | 中規模から大量生産まで | 約 ±0.05 mm |
| 6.8ケミカルマシニングと光化学エッチング | 光で焼き付けたマスクにより、エッチング液は地金が露出した部分だけを溶かす | 細かく複雑なパターンのある薄板 | プロトタイプから数百万個まで | 板厚の約 ±10% |
| 6.9超音波加工 | 振動する工具が、砥粒を表面に叩き込む | ガラスやセラミックの異形穴 | プロトタイプから大規模シリーズまで | 数百分の 1 mm |
このファミリー内での選び方
- 薄い板金、大量生産、単純な穴： パンチング。設計がよく変わる、または精細な輪郭：レーザー切断。
- 精度より速さが重要な、厚い鋼板： プラズマ。石、ガラス、複合材のような、熱に弱い材料や非金属：ウォータージェット。
- 焼入れ金属と厳しい公差： 貫通する輪郭にはワイヤー放電加工、止まりキャビティにはダイシンク放電加工、熱による損傷なしに丈夫な合金部品を大量に加工するなら ECM。
- 数百から数千の細かい穴がある、非常に薄い板： フォトケミカルエッチング。
- 異形穴が必要な、ガラスやセラミックのような脆くて電気を通さない材料： 超音波加工。
キーワード
- カーフ（切り溝）
- 切断で取り除かれる材料の幅。
- 熱影響部
- 熱切断の隣にある、熱によって性質が変わった帯状の領域。
- バリ
- 切断した縁に残る、材料の鋭い突起。
- 電極
- 放電加工や電解加工で、加工物に電流を送る導電性の工具。
- 誘電体
- 放電加工油や脱イオン水のような、電気を通さない流体。
- 電解液
- 電解加工で使う食塩水のような、電気を通す液体。
- エッチング液
- マスクが覆っていない金属を溶かす、腐食性の溶液。
- 再凝固層
- 放電加工のような溶融を伴う工程が残す、再び固まった薄い表層。