ワイヤ放電加工が明らかに：現代製造業における役割

ワイヤー放電加工とは？

ワイヤ放電加工（Wire EDM( Electrical Discharge Machining)）切断技術とも呼ばれるワイヤカット加工は、ワイヤカット工作機械加工とも呼ばれる金属加工技術で、直線電極を用いた放電加工を行う加工方法です。電極線と被加工物との間のパルス放電によって切断するもので、特に精密加工の分野において、様々な導電性材料の加工に適している。

ワイヤ放電加工の原理とプロセス

原則

ワイヤ放電加工とは、放電を利用して金属を切断する技術である。電極と被加工物との距離を一定の範囲に制御し、高周波電圧を印加して電極と被加工物の間に火花放電を形成させ、被加工物の表面を溶融・酸化させ、電極と被加工物の間に気泡を形成させる技術である。電極と被加工物との間で交互に形成される火花放電により、被加工物の表面材料が連続的に剥離され、切削加工が行われる。

プロセス

ワイヤ放電加工は3つの段階に分けられる。

電極と被加工物の間にアークが形成される： オンライン切断では、導電性の細い金属ワイヤーが電極として使用される。電極と被加工物の距離は非常に小さいが、直接物理的な接触はない。高電圧を印加することで、アーク放電が形成される。
アークは高温高圧領域を発生させる： アーク放電で発生するエネルギーは非常に高く、被加工物表面の金属は瞬時に高温状態に加熱される。この高温高圧領域は、金属表面の蒸発や腐食の原因となる。
金属の腐食と除去： 高温・高圧領域では、金属は腐食・溶解し始める。腐食した金属粒子は衝撃波によって洗い流され、それによって金属工作物の除去が達成される。アークが電極とワークの間を連続的に移動することで、切断プロセス全体が金属表面に希望の形状を形成することができる。

ワイヤーカット加工中の材料除去は、被加工物表面の火花の影響によって起こる。この火花は連続電流ではなく、1秒間に数百万回発生する短時間の電流である。

ワイヤー放電加工の特徴

ワイヤー放電加工は、硬度、強度、脆性、靭性が高く、従来の方法では加工が困難または不可能な導電性材料や半導体材料を切断することができます。
電極線が非常に細いため、小さな不規則な穴や狭い隙間、複雑な形状の部品も加工できる。
被加工物の表面は熱の影響を受けにくいため、熱に敏感な工場での加工に適している。一方、パルスエネルギーが非常に小さい範囲に集中するため、加工精度が高い。
加工プロセスでは、工具とワークが直接接触することはなく、大きな切削力は発生しない。
切削シームが薄く、輪郭加工がワークのみに施されるため、実際の金属侵食量は非常に少なく、高い稼働率を実現する。
放電成形に比べ、成形電極の代わりにワイヤ電極を使用することで、成形ツールの設計・製造コストが不要になり、生産準備期間も短縮される。

ワイヤ放電加工と従来の放電加工の違い

異なる原則

ワイヤー放電加工と 放電加工（EDM）は放電加工の原理に基づく金属切断装置であるが、その原理には一定の違いがある。
ワイヤーカットとは、電極線を切断工具として使用し、被加工物を水中切断することである。電極線を連続的に下方に移動させることで、さまざまな形状や大きさの被加工物を切断する。ワイヤ放電加工機は、被加工物の表面に火花放電を発生させ、放電アブレーションによって被加工物表面の金属材料を除去し、切断を行う。

適切な素材の違い

また、ワイヤーカットと従来の放電加工では、適用範囲に一定の違いがある。

ワイヤーカットは様々な金属材料、特に硬度の高いワークの切断に適しています。ワイヤーカットは、高精度で高速な切断効果を達成することができます。について 放電加工 この機械は、金属、合金、セラミック、その他の材料を含むあらゆる種類の導電性材料の切断に適しており、高精度の切断効果を達成することができます。

さまざまな加工効果

ワイヤーカットと放電加工では、加工効果にも違いがある。

ワイヤーカットは高精度の加工結果を得ることができ、特に小さくて複雑な部品を作るのに適している。の加工効果 放電加工 も非常に正確だが、小さな内穴や複雑な形状の切断はできない。

さまざまな使用環境

また、ワイヤーカットと放電加工では使用環境にも違いがある。

ワイヤーカットは通常、放電による酸化が切断面を汚染するのを防ぐため、窒素などの不活性ガス環境で行う必要がある。放電加工では、電極線と被加工物の短絡を防ぐため、油やその他の絶縁媒体の中で切断する必要がある。

ワイヤ放電加工の用途

ワイヤ放電加工は、製造業の様々な分野で広く使用されている。例えば、自動車製造、航空宇宙、エレクトロニクス、金型、医療機器、精密機器などの分野です。

金型製造ワイヤーカットは、金型製造業において、複雑な形状の金属や非金属材料を迅速かつ正確に切断するために使用できます。
機械製造ワイヤーカットはさまざまな機械製造業に適しており、さまざまなワークピースや部品を効率的かつ正確に製造できる。
ジュエリーワイヤーカット加工は、様々な宝石や金属材料を正確に切断し、研磨することができるジュエリーの製造に使用することができます。
電子機器ワイヤーカット加工は、チップ、電子回路基板などの切断など、電子機器産業で使用できる。

中国におけるワイヤ放電加工機の発展状況

ワイヤカット機は、ワイヤの速度と動作モードの違いにより、高速往復ワイヤカット放電加工機（以下、高速ワイヤカット機）と低速一方向ワイヤカット放電加工機（以下、低速ワイヤカット機）の2種類に分けられます。

高速ワイヤ放電加工機の開発

高速ワイヤー切断機は、中国のユニークな電気加工機です。 40年から50年の発展を経て、この技術はかなり成熟し、中国の機械製造業において重要な地位を占めている。また、現在中国で生産されている主力モデルであり、構造がシンプルで、操作が簡単、使用コストが低く、処理効率が高く、費用対効果が高いことが最大の利点である。

高速ワイヤーカット機の電極線は高速往復運動を行い、線速度は8～10m/sである。電極線は加工工程で再利用でき、電極線の直径範囲は0.12～0.25 mmで、直径0.18 mmが最も一般的に使用されている；加工材料の表面粗さはRα：3.2～1.6μmで、最適値はわずか1μmである； 0.01-0.02mmの制御可能な加工精度。

電極線の消耗が早い、ホスト構造の剛性が低い、加工環境の温度変化の影響が大きい、精度が不安定、オープンループ制御の送りシステム、加工液の導電率の経時変化などの要因により、ワイヤーカット機の加工精度は限られている。

近年、国内の高速ワイヤーカット機メーカーは、製品開発の2つのブレークスルー方向として、往復動ワイヤーカット機の精度向上（主に位置決め精度と繰り返し位置決め精度）と加工部品の表面品質の向上に大きな進歩を遂げている。ホスト製造技術、パルスパワー技術、制御技術、加工技術などで大きな進歩があった。

一方向低速ワイヤ放電加工機の開発

低速ワイヤーカット放電加工機（一方向低速ワイヤーカット）の電極線は、低速一方向運動を行い、ワイヤーカット速度は一般的に0.2m/s以下である；加工中、電極線は1回の使用で廃棄され、引張強度の要求は高くない。電極線の材質は、一般に直径0.03～0.35 mmの亜鉛メッキ銅線または黄銅線である。生産性が高い場合は、直径0.3mm以下の亜鉛めっき黄銅線を加工に使用することもできる。加工材料の表面粗さは一般的にRα：1.6～0.2μm、制御可能な加工精度は0.005～0.002mmである。

主な特徴は、電極線の一方向の動き、1回限りの使用、均一な張力、低振動により、加工安定性、表面粗さ、精度指標は高速ワイヤーカット機より優れている。一方向スローワイヤー切断は、もともと海外で生産・使用されている主要モデルだった。中国は比較的遅れてスローワイヤー切断工作機械の研究を始めた。

しかし近年、中国の研究者と企業は国家特別基金の支援を受け、大量の研究開発努力を投入し、新世代のスローワイヤー切断工作機械の研究開発を完了した。

結論

ワイヤ放電加工は現代製造業の重要な加工方法として、高精度、高速加工、大加工厚さの特徴があり、現代製造業に欠かせないものである。今後の発展過程において、ワイヤー放電加工は徐々に高効率、高加工品質を実現し、製造業の生産工程で重要な役割を果たすようになる。

ワイヤ放電加工が明らかに：現代製造業における役割

目次

ワイヤー放電加工とは？

ワイヤ放電加工の原理とプロセス

原則

プロセス

ワイヤー放電加工の特徴