放電加工（EDM）の仕組みと重要性：原理・種類・メリット・デメリット・応用

放電加工（EDM：Electrical Discharge Machining）は、非伝統的機械加工かつ電気熱プロセスであり、電気放電（スパーク）を用いてワークから材料を除去します。

1770年、イギリスの物理学者ジョセフ・プリーストリーにより初めて観測。
EDM機では、電極間で電流の急速な反復放電（繰り返し）により材料除去。電極は誘電液体で分離され、高電圧が印加される。
機械加工が困難で高強度・高温耐性を持つ材料の加工に使用。
EDMは導電性材料のみ加工可能。非導電性材料には使用不可。
一方の電極を工具、他方をワークと呼ぶ。工具を電源負極、ワークを正極に接続。

作動原理

画像出典

放電加工では、パルス形で工具とワーク間に電位差印加。工具とワークは導電性必須、微小ギャップを維持。工具とワークを誘電媒質（灯油または脱イオン水）に浸漬。

電位差印加により、工具から電子がワークへ移動開始。工具が負、ワークが正。工具からワークへ移動する電子が誘電媒質分子と衝突。

電子と分子の衝突によりイオン化。工具・ワーク間ギャップの電子・イオン濃度上昇。電子はワークへ、イオンは工具へ移動。

工具・ワーク間に電流確立、プラズマ状態となる。電子・イオンがワーク・工具に衝突し、運動エネルギーが熱エネルギーに変換。発生熱温度は約10,000℃。この熱でワーク材料が気化・溶融。電圧降下で工具・ワーク間電流停止。溶融材料が循環誘電媒質で洗い流され、クレーターが残る。

スパーク生成は連続的ではない。電極間に定電圧印加されないため。パルス形で電圧印加される。

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放電加工機の種類

EDM機には2種類あります：

(i) ラム/シンカーEDM： 工具とワークが誘電媒質に浸漬。ラム型工具で、ワークに生成したい形状・フォームに合わせて作成可能。キャビティ型またはボリュームEDMとも呼ばれる。

(ii) ワイヤーEDM： 細い単線ワイヤーでワークから材料切断。ワイヤーは通常黄銅製。ワイヤーとワーク間に恒常的ギャップ維持。ワイヤーは誘電媒質槽に浸漬されたワークを連続送り。ワイヤーとワーク間ギャップでスパーク発生。最大300mm厚金属切断、他工法で切断困難な硬質金属からパンチ・ダイ・工具製作に使用。