ワイヤ放電加工（WEDM）入門：メリット・デメリットとCNCプロセス概要

ワイヤ放電加工（WEDM）は、連続的に移動する細い金属線（電極線）を電極として、パルス放電によるスパークで金属を溶融除去し、ワークを切断する加工法です。ワイヤ放電加工のメリット・デメリットは？CNCワイヤ放電加工のプロセス手順は？詳しく解説します。

ワイヤ放電加工のメリット

• 適用範囲が広い： 材料の厚さや硬度を問わず、導電性材料であれば薄板から超硬合金まで加工可能です。
• 複雑形状に対応： 直線切断だけでなく、円弧や直線と円弧の組み合わせなど複雑形状の切断が可能。上下ワイヤを独立制御することでテーパー加工も可能です。
• 高精度： 加工精度は研削盤に匹敵します（0.005mm単位）。
• バリなし： バリ取り工程が不要なため、チップコンベアなどの周辺設備が不要で、工程短縮が図れます。
• 特殊工具不要： 比較的安価な真鍮線を消耗工具として使用するため、回転切削工具のような工具交換が不要で、消耗品コストを削減できます。
• 材料へのダメージが少ない： 非接触加工のためワークへの負荷が小さく、熱変形も極めて小さいです。

ワイヤ放電加工のデメリット

• 底面加工ができない： ワイヤは糸鋸のように垂直に張られているため、底面加工（止まり穴など）が不可能。底面加工が必要な場合は型彫り放電加工機が適しています。
• 加工速度が遅い： ワークを徐々に溶融除去しながら切断するため、切削加工より遅く、量産には不向きです。速度は分速数ミリ程度で、肉眼では動いているのがほとんど見えません。
• 非導電材料は加工不可： 導電性材料であれば硬度に関わらず加工可能ですが、非導電材料は加工できません。
• 横方向加工ができない： 垂直に張ったワイヤで鋸のように加工するため、水平方向の加工は不可能です。

ワイヤ放電加工の手順とプロセス

ワイヤカット放電は、高精度加工のために金属材料を精密に切断するために用いられます。通常、ブロック材（金型、歯車、精密治具、高精度が要求される焼入れ後の後処理部品など）の加工に使用され、板材切断にはあまり用いられません。

WEDMの一般的な加工手順は以下の通りです。

1. ワークセットと加工開始： 加工対象ワークをテーブルに固定します。ワーク端面から切り込むことも可能ですが、通常ワイヤカット開始時には、ワーク内部応力による変形を防ぐため、スタート穴（通し穴）をワークに設け、そこからワイヤを通して加工を開始します。テーブル（またはワイヤ）が予め入力されたNCデータに従ってXY方向（平面内）に移動すると加工が開始されます。NC制御により連続動作するため、無人運転も可能です。加工完了後、NCデータに従って指定形状に自動切断されます。切断時、ワークとワイヤは接触せず、数十ミクロンの一定距離を保ちます。
2. 放電現象： 絶縁状態のワークとワイヤ電極の距離が作動液中で数十ミクロンに接近すると、両者間の絶縁が破壊され、パルス電流が瞬間的に流れます。アーク柱と呼ばれる高密度放電状態では、局所的に数千度の高温が発生し、金属（ワーク）が溶融します。
3. 爆発的除去： アーク柱周囲の作動液温度が急上昇し気化、急激な体積膨張によりワークと電極表面間で爆発的現象が生じ、溶融金属屑が吹き飛ばされます。
4. 冷却・絶縁回復： パルス電流が遮断され、周囲の清浄な作動液に流れ込むと、溶融金属は冷却・微細化して微粒子となり洗い流され、電極間の絶縁が回復し、次のパルス電圧供給を待ちます。

このように、ワーク金属が各電圧パルスごとに溶融除去され、1秒間に数十万回繰り返されることで、ワイヤカット放電加工によってワークが切断されます。