放電加工（EDM）：原理、働き、長所と短所

放電加工 (EDM) は、材料の除去または製造技術です。 1770年にジョセフ・プリーストリーによって初めて導入されました。しかし、技術と設備の近代化に伴い、この技術はコンピュータ数値制御 (CNC) と統合されるようになりました。 EDM プロセスでは、熱エネルギーを使用してオブジェクトから余分な材料を除去し、目的の形状を作成します。

これは、最も一般的な CNC 加工プロセスではありません。しかし、技術者は加工できない部品を作るためにそれを頼りにしています。余分な材料を除去するために機械的な力を必要とせず、使用しません。これが、多くの人がそれを型にはまらない製造プロセスだと考える理由です.このプロセスは、幅広い産業の成形と加工を容易にします。この記事では、その動作原理、利用可能なさまざまなタイプ、およびその利点とアプリケーションについて説明します。

放電加工 (EDM) の概要

放電加工 (EDM) は、繰り返し制御された放電にさらすことによって材料を除去するプロセスです。熱電現象に適しています。電極・ワイヤとワークとの間で放電が発生すると、ワークに熱エネルギーが発生します。これにより、材料層が除去されます。一般的に言えば、EDM は 3 つのタイプに分けられます。形彫り放電加工機、小型高速穴放電加工機、ワイヤーカット放電加工機です。しかし、現代の生産プロセスでは、ワイヤ EDM 工作機械が CNC と統合されています。そのため、業界では自動 EDM マシンが一般的に使用されています。

これは非常に正確なプロセスであり、工作物にツールを使用する必要はありません。硬い材料を加工したり、複雑な形状を形成したりする必要がある場合、通常は EDM が最適です。

放電加工の仕組み

定義は単純に見えるかもしれませんが、物理的なプロセスはより複雑です。 EDM を使用してワークピースから材料を除去するには、電極間で一連の急速な電流放電を繰り返すことによって実現します。これらの電極は、誘電性流体を使用して分離されます。次に、電圧は誘電性流体を介して送信されます。 EDM 製造は導電性材料にのみ適していることに注意してください。

これらの電極の 1 つは、正確な目的に合わせて形状を変更するために使用されます。電極はワーク電極または「陽極」です。最も一般的に使用される電極材料は、銅、タングステン合金、鋳鉄、鋼、銀タングステン合金、グラファイトです。もう一方の電極はツール電極または「カソード」です。このプロセスの背後にある基本原理は、制御された電気火花で材料を腐食することです。このため、2 つの電極が接触してはなりません。

ワークと電極間にパルス状の電位差を与えます。電極がワークピースに近づくと、それらの間の小さなギャップに存在する電界が増加します。これは、故障レベルに達するまで続きます。

放電により、材料が極端に加熱されます。加熱すると、材料の一部が溶けます。誘電性流体の安定した流れは、余分な材料を除去するのに役立ちます。液体は処理中の冷却にも役立ちます。

放電加工の種類

EDM プロセスはユニークで伝統的です。ただし、これは、このプロセスの方法が 1 つしかないという意味ではありません。 EDM には 3 つの異なるタイプがあります。これは、タイプが適切でない場合に代替手段があることを確認するのに役立ちます。さまざまなタイプの放電加工には以下が含まれます:

ワイヤー EDM

ワイヤー侵食またはスパーク EDM と呼ばれることもあるワイヤー EDM は、一般的なプロセスです。真鍮線または薄い銅を使用してワークピースを切断します。ここでは、細いワイヤが電極として機能します。この場合、誘電性液体は通常、脱イオン水です。 WEDM 処理中、スプールを使用して自動送り装置からワイヤを連続的に巻き出します。

これは、放電がワークやワイヤの影響を受ける可能性があるためです。そのため、カットには新たな排出経路が必要となります。この方法は非常に効果的です。ただし、エンジニアは、ワイヤがワークピースを完全に貫通するように注意する必要があります。したがって、基本的には 3D パーツに 2D カットを作成します。多くの場合、従来の CNC 機械加工プロセスと同様の結果が得られます。

穴 EDM

穴 EDM プロセスは、別のタイプの EDM です。その名の通り、素早く穴をあけるのに役立ちます。穴放電加工に使用する電極は管状になっており、加工液が電極内を流れやすい構造になっています。

従来の穴あけ方法とは異なり、ホール EDM は非常に小さな深い穴を加工できます。さらに、これらの穴はバリ取りを必要としません。金属の硬度や種類に関係なく、このプロセスは従来の方法よりも速く、効果的に精密な穴を開けることができます。

シンカー EDM

これは、Ram EDM、シンキング ダイ、またはキャビティ EDM とも呼ばれる従来の EDM です。キャビティ タイプ。さまざまな鋳造用途 (射出成形など) 用の複雑なキャビティ形状を作成できるためです。

このプロセスでは、前処理された銅またはグラファイト電極を使用して、目的の形状の「ポジティブ」形状を形成します。その後、電極を被加工物に押し込み、素材の形をしたネガフィルムを作ります。特定の要因が EDM の電極材料の選択に影響を与える場合があります。これらには、電極の耐食性と導電性が含まれ、グラファイトは一般に銅よりも加工が容易です。ただし、銅の方が強度が高く有利です。

EDM の利点 機械加工 :

従来の切削工具では作成が困難な複雑な形状。

公差が非常に厳しい非常に硬い素材。

非常に小さなワークピースの場合、従来の切削工具では切削工具の圧力が過剰になり、部品が損傷する可能性があります。

工具とワークピースが直接接触することはありません。そのため、細かい部品や脆い素材も変形することなく加工できます。

良好な表面仕上げが得られます。

非常に細かい穴を開けることができます。

EDM の短所 機械加工 :

素材の除去速度が遅いです。

燃料油ベースの誘電体の使用に関連する潜在的な火災の危険。

スタンピング/電気ハンマ EDM 用の電極を作成するための余分な時間とコスト。

消費電力が非常に高いです。

高消費電力。

非導電性材料は、特定のプロセス設定によってのみ処理できます。

の適用 放電加工

EDM は、小ロット生産で特によく知られています。放電加工により様々な加工が可能です。これらのプロセスには、フライス加工、旋盤加工、および小さな穴あけ加工が含まれます。この独自のプロセスは、自動車から航空宇宙産業まで、幅広い産業にとっても価値があります。

EDM は独自の正確な形状を作成できるため、次の用途に役立ちます:

射出成形

小穴加工

ダイカスト