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
ワイヤー放電加工（EDM、放電加工）は、金属に決して触れない細い真ちゅうのワイヤーで金属を切ります。毎秒数千もの小さな電気の火花がワイヤーから飛び、金属を侵食して取り除きます。打抜き型やスタンピング型の精密な開口部、歯車やスプラインの輪郭、焼入れ鋼の細いスロットをつくります。ワイヤーが押すことはないので硬さは関係なく、精度は千分の数ミリメートルに達します。
しくみ
ワイヤーを送る。 通常 0.25 mm ほどの太さの真ちゅうのワイヤーがスプールから繰り出され、一定の速さで部品を通り抜けます。そのため、常に新しいワイヤーが切削を行います。
ガイドする。 部品の上下にある精密なガイド（ダイヤモンド製であることが多い）が、ワイヤーをまっすぐ張った状態に保ちます。ガイドどうしを傾けると、テーパー状の壁を切れます。
放電する。 パルス発生器が、ワイヤー（マイナス）と部品（プラス）の間に短い電圧パルスを加えます。火花が小さなギャップを飛び、そのたびに微細なクレーターが溶けて蒸発します。
洗い流す。 部品は脱イオン水（ミネラルを取り除き、ほとんど電気を通さなくした水）の中に置かれます。水は火花が飛ぶまでギャップを絶縁し、切断部を冷やし、削りくずを洗い流します。
輪郭をたどる。 CNC テーブルが部品を動かし、ワイヤーが輪郭をたどります。縁から、またはあけておいたスタート穴から始め、使用済みのワイヤーは回収箱へ送られます。輪が閉じると、内側の部分が自然に落ちます。
最高の精度を出すため、機械は通常、最初の切断のあとに、より軽い仕上げ切りを 1 回から数回続け、壁面をなめらかにして寸法を修正します。
主なポイント
- 材料
- 電気を通す材料ならほぼ何でも、特に硬いもの：焼入れ工具鋼、超硬、チタン、ニッケル合金、銅、グラファイト
- 代表的な部品
- パンチとダイの開口部、歯車とスプライン、押出しダイ、医療・航空宇宙部品、細いスロット
- 部品サイズ
- 厚さ約 300 mm までの板の貫通切断。ワイヤーは約 0.02 から 0.3 mm
- 精度
- 非常に高い：仕上げ切り（スキムカット）で数マイクロメートル（千分の数ミリメートル）まで
- 表面仕上げ
- 細かくマットで、少し曇ったような表面。仕上げ切りの後は非常になめらか
- 向いているロット数
- 1 点ものと少量生産：金型、プロトタイプ、高付加価値部品
- 金型・設備コスト
- 部品専用の工具は不要。ワイヤーは使い捨て。機械は数万から数十万ドル
- 速度
- 遅い：1 個あたり数分から数時間のことが多く、機械は夜間も無人で運転できる
強みと限界
強み
- 非常に高い精度と、シャープな内側の角
- 硬さは関係ないので、焼入れ後に切断できる
- 切削力がない：薄くてデリケートな壁も曲がらない
- 厚い板やテーパー状の壁を 1 回の段取りで加工できる
限界
- フライス加工やレーザーに比べて遅い
- 電気を通す材料に限られる
- 貫通切断のみ：ワイヤーが完全に通り抜ける必要がある
- ワイヤーは消耗品で、表面層は熱でわずかに変質する
使われる場所
- 工具・金型製作パンチとダイのセット、スタンピング型や押出し型
- 航空宇宙タービンディスクのスロット、もみの木形の根元、ニッケル合金部品
- 医療チタン製の手術器具とインプラント部品
- 機械焼入れしたシャフトやハブの、歯車、スプライン、キー溝
- エレクトロニクスリードフレーム用の金型と、微細なコネクター用金型
見分け方
- 工具痕も方向性のある線もない、均一でマットな、曇った灰色の表面。
- 非常にシャープな内側の角で、半径はワイヤーの太さの約半分しかありません。
- ダイブロックのような厚くて硬い部品でも、完全に平行、または正確にテーパーのついた壁。
- 切り始めと切り終わりに、小さな痕が残ることもあります。
比較
動画を見る
RAPID DIRECT · 放電ギャップとプロセスのアニメーション
wireedmguy · オペレーターが、ワイヤー、ガイド、水について説明
ReliableEDM · 代表的な部品と、工場がワイヤー放電加工を選ぶ理由
TITANS of CNC MACHINING · 実際の工場の機械が動く様子と、スラグが落ちる瞬間
実写真を見る
- Wikipedia:Electrical discharge machining — ワイヤー放電加工のセクション（ワイヤー、脱イオン水、ガイド）と歴史を含む概要
- Wikimedia Commons の写真検索
覚えておこう
- ワイヤーは部品に触れません：小さなギャップを飛ぶ火花が金属を侵食します。
- 硬さは関係なく、精度は数マイクロメートルに達します。
- 遅く、導電性のある貫通切断に限られるため、精密な部品、硬い部品、高付加価値部品に使われます。
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