EDM技術が精密加工を実現する仕組み：詳細分析

1. 加工クリアランス（側方クリアランス）の影響

加工ギャップの大きさとその一貫性は、放電加工（EDM）の加工精度に直接影響します。各基準の加工ギャップ数値と表面粗さを習得することでのみ、電極サイズを正しく設計し、収縮量を決定し、加工時の基準変換を決定できます。

2. 表面粗さ

EDM加工面の粗さは、放電クレーターの深さとその分布の均一性に依存します。浅く均等に分布した放電クレーターが加工面に生成された場合のみ、加工面は小さな粗さ値を持ちます。

放電クレーターの均一性を制御するには、等エネルギー放電パルス制御技術を使用する必要があります。つまり、ギャップ電圧降下の立下りエッジを検出し、放電パルス電流幅を等しく制御し、同じパルスエネルギーで加工することで、加工面の表面粗さを微視的に一貫させます。

3. 加工傾斜の影響

加工中、穴であれキャビティであれ、側壁には傾斜があります。傾斜の原因は一般的に電極の不均一な消耗によるもので、電極側壁自体の技術的要求や製造過程での元々の傾斜、「二次放電」などの要因を除きます。

(1) 作動液の汚染度の影響

作動液が汚れているほど「二次放電」の機会が増えます。同時にギャップ状態が悪いため、電極回復の回数が必然的に増加します。両方のケースで加工傾斜が増加します。

(2) 電極消耗の影響

電極は摩耗によりテーパーを形成し、このテーパーがワークに反映されて加工傾斜を形成します。

(3) 加工深さの影響

加工深さが増すにつれて加工傾斜も増加しますが、比例関係ではありません。加工深さが一定値を超えると、ワーク上部の開口サイズはそれ以上拡大しなくなり、つまり加工傾斜はそれ以上増加しなくなります。

(4) オイルフラッシングまたはオイル吸引の影響

オイルフラッシングとオイル吸引の加工傾斜への影響は異なります。フラッシングオイルで加工する場合、電食生成物が加工面から流出し、「二次放電」の機会が増え、加工傾斜が増加します。オイル吸引の場合、電食生成物は吸引管で排出され、清潔な作動液が電極周辺から流入するため、加工面での「二次放電」の機会が少なく、加工傾斜も小さくなります。

異なる加工対象には加工傾斜に対する要求が異なります。キャビティ加工では一定の抜き勾配が必要なため、加工傾斜の要求は厳しくありません。ストレートウォール金型では加工傾斜の要求が厳格です。加工傾斜に影響を与える法則を習得すれば、所定の要求を達成できます。

4. 角丸めの原因と法則

電極の鋭利なコーナーとエッジの消耗は、端面と側面の消耗より深刻です。したがって、電極エッジの消耗に伴いエッジが丸まり、加工ワークはシャープなコーナーを得られません。また、加工深さが増すにつれて電極コーナーの丸め半径も増加します。しかし、一定の加工深さを超えるとその増加傾向は徐々に鈍り、最終的に一定の最大値に留まります。

電極の消耗に加えて、角丸めの原因は放電ギャップの等距離性です。鋭利なエッジを持つ電極の等距離放電により、ワークには必然的に丸みを帯びたコーナーが生じます。凹部の鋭利な波状電極の尖端は全く放電効果を持ちませんが、切りくずの蓄積によりワークも丸められます。したがって、電極が完全に無摩耗であっても、ギャップ放電の等距離性により完全なシャープコーナーを得ることは不可能です。丸め半径を小さくする要求がある場合、放電ギャップを減らす必要があります。

一般的なキャビティ加工では、シャープコーナーの要求はそれほど厳しくありません。しかし、金型加工ではシャープコーナーとコーナリングが要求されることが多く、これは電極の貫入深さを増やすことで達成できます。

EDMの精度は主に加工ギャップΔ、加工傾斜tgaまたは傾斜角α、コーナー丸め半径R、表面粗さに反映されます。

加工ギャップΔは以下の式で表せます：

Δ = δ + a + d

式中、δは片側初期放電ギャップ、aは片側放電浸食量、dは片側電極消耗量です。

加工傾斜tgaは、ワーク上部の最大加工寸法と下部の最小加工寸法の差を、測定面間距離hで割ったもので、以下の式で表せます：

または傾斜角αで表すと：

ここで：

Δmax：測定面上のワーク上部最大加工寸法

Δmin：測定面上のワーク下部最小加工寸法

α：傾斜角 h：上下測定面間距離

コーナー丸め半径Rは、EDMで生じるシャープコーナーの程度を示します。これはシャープコーナーと溝エッジを持つワークにとって重要な指標です。

EDM中、電極とワークの間には一定の放電ギャップがあります。加工過程で放電ギャップが不変であれば、電極サイズを補正することで放電ギャップを補償し、より高い加工精度を得られます。しかし、実際には放電ギャップの大きさは変化するため、加工精度に影響を与えます。