EDM加工が航空宇宙製造を革新する理由：主なメリットと革新

放電加工（EDM）と航空宇宙産業の関係は数十年前に遡ります。それはアメリカ人を宇宙へ送ったマーキュリー計画（1958〜1963年）で始まりました。現代のEDM機は前身から大きく進化しました。詳細な試験により、現代のEDM機は測定可能な熱影響層を残さず、再溶着層を0.01mm未満に抑え、マイクロクラックはほぼ存在しないことが判明しています。これらの機械は表面粗さ0.5μmRy、サブミクロンレベルの公差を達成し、いかなる部品表面もほとんど損傷させません。今日、EDMは実用的な製造プロセスとして再評価されています。

ご存知の通り、EDM加工は人気の補助加工技術であり、アルミニウム部品の機械加工に広く用いられ、迅速製造業界における複雑部品の加工を実現しています。

この動画をご覧になったことはありますか？ 2つの部品が接合され、均等に嵌合し、境界線が見えない一体化したコンポーネントのように見えます。このような完璧な精度をどう実現するのか知りたくありませんか？ 実は、これは放電加工（EDM加工）によって達成されます。これは比較的新しい非従来型の高速加工プロセスであり、多くの新たな技術的機会を提供します。

EDM加工技術の概要

想像される通り、EDMの物理的基盤は放電現象です。2つの導電性部品が誘電液体で隔てられ、高電圧状態にあるとき、電流が蓄積し特定の瞬間に放電します。この放電により、「正極」側の微小部分が強烈に加熱され蒸発点に達します。これだけです。想像通り、ワークを正極、電極を負極に接続します。放電回数を100万回繰り返すことでEDM加工が成立します。もちろん材料、液体、EDMパラメータ、細部は異なりますが、基本原理は非常にシンプルです。

EDMの種類

• 型彫り放電加工（シンキングEDM）
• ワイヤー放電加工（ワイヤーEDM）
• EDMミリング

型彫り放電加工（シンキングEDM）

所望の形状に事前加工された電極を使用します。ワークに浸漬させ、キャビティや特定の穴を形成します。

ワイヤー放電加工（ワイヤーEDM）

一般的なEDM加工方法です。2つのノズル間に細長いワイヤーを張ります。ノズルはワークの上下に位置し、ワイヤーを所望の軌道に沿って移動させることで、ワークに任意の形状を切り出せます。エントリーポイントは1箇所で済みます。

EDMミリング

通常のフライス加工に類似した新しい手法です。CNC EDM機にプログラミングした軌道を回転工具が追従します。円筒形状で刃先を持ちません。まず円筒を高電圧に接続し加熱します。これにより金属ワークが円筒の軌道に沿って蒸発します。

EDMの利点

プロセスの仕組みが分かったところで、この非従来型の材料除去手法が実際にどのようなメリットをもたらすか議論しましょう。この手法は非常に有用で、多くの利点があります。いくつか列挙し、これらの利点に基づいてEDM部品が最適に活用できる主要産業を導き出します。

1. 部品材料の硬度と被削性は問題にならない
   これはEDM加工の最強の利点の一つです。最も硬く複雑な合金さえ加工可能です。代表例は航空宇宙産業で用いられるニッケル合金とチタン合金です。フライス加工すれば苦労しますが、EDM加工なら比較的容易です。
2. 精度と表面品質が優れている
   最終的な部品品質は、シンキングEDMの電極品質とワイヤーEDMのワイヤー品質に依存します。両者とも主に軟らかく導電性のある材料で作られるため、非常に精密に作れます。
3. 材料に熱的変質がない
   放電時の熱は非常に局所的ですが、周囲の絶縁液で数秒以内に冷却されるため、加工中にほとんど熱が発生しません。したがって熱変形や表面の過剰な炭化がありません。
4. 残留応力がない
   材料は蒸発します。切断もパンチングもされません。つまり切削力が全くゼロであり、従来切削加工後に常に存在するあらゆる内部応力が排除されます。これらの応力がないため、加工後に部品が曲がることがなく、精度と品質が向上します。
5. 自動化とバッチ処理の大きな可能性
   CNC EDM機でワイヤーをプログラミングするのは容易です。加工部品を回転・傾斜させることも可能です。複数部品が必要な場合、ブランクを溶接し、ワイヤーでまとめて切断できます。

航空宇宙産業におけるEDM

EDMの利点は航空宇宙産業に非常に適しています。ロケットと航空機は高温と複雑部品で知られます。航空宇宙部品には極めて高い精度と優れた表面仕上げが要求されます。では、EDMで何が作れるのでしょうか？

1. コンプレッサーインペラ
   薄肉形状を持つ複雑部品です。ワイヤーEDMまたは型彫りEDMで、ほぼあらゆる材料の加工が可能です。
2. タービンローターディスク
   航空産業でよく要求される部品です。ブレードが嵌合するファー形状の穴を持ちます。複雑な形状のためブローチ加工が適していますが、ブローチは量産向けの高コスト手法です。幸い、EDM加工なら少量生産でも対応可能です。
3. ステータ部品
   ステータはガスタービンエンジンの重要部品です。燃料とガス用の特定流路を持つ複雑なリング形状が要求されます。通常、研削困難なニッケル合金で製造されます。幸い、EDM加工は航空宇宙産業の不可欠な部分となっています。
4. タービンブレード
   EDM加工で成形可能です。EDMにより一流の表面仕上げが得られ、大幅な時間と労力を節約できます。場合によっては翼全体をEDMで製作できませんが、根元部分は90%のケースで対応可能です。

SANS MachiningのEDMサービス

EDMサービスにおいて、当社は以下のコアプロセスを専門としています：

ワイヤーEDM、シンカー/ラムEDM、細穴EDM、細穴ポッピング、高速細穴EDM、マイクロホールEDM、ワイヤーEDM量産と試作など。絶対的な精密部品やカスタム製作が必要なとき、SANSが最良の供給源です。これはトータルカスタマーサービスへのコミットメントの一環です。

SANS MachiningはCNC加工製造、試作加工、少量生産、金属加工、部品仕上げサービスに注力し、最高のサポートとサービスを提供します。今すぐお問い合わせください。