EDMワイヤー材料の選び方：精度と性能を左右する理由

EDMワイヤー材料とは

EDMワイヤー材料は、EDM機械の電極として使用され、ワークに送られて電気エネルギーを熱エネルギーの形で放電し、ワークから材料を除去します。

ダイスンキングEDM機械で使用される電極と同様に、電気エネルギーをワークに伝える媒体であるため、電気伝導性が必要です。

最も一般的なEDMワイヤー材料は、真鍮EDMワイヤーとコーティングEDMワイヤーです。真鍮EDMワイヤーは従来型のEDMワイヤー材料で、銅と亜鉛の合金による単層構造です。

真鍮EDMワイヤー中の元素比率、つまり組成の違いにより、その特性が変わります。真鍮EDMワイヤーの亜鉛含有量が多いほど、放電特性が優れます。つまり、亜鉛の割合が大きいほど、EDM切削時の効率が高まります。しかし、亜鉛含有量が多いと真鍮の展延性が低下し、ワイヤー製造が困難になります。

真鍮EDMワイヤーで亜鉛比率の制約なく更なる特性向上を求める場合、他の選択肢があります。

一つは亜鉛メッキEDMワイヤーです。真鍮EDMワイヤーへのコーティングは純亜鉛または酸化亜鉛です。元のワイヤー材料を追加の亜鉛層で覆うことで、硬化し、元のワイヤーより強靭になります。

亜鉛メッキEDMワイヤーは特性向上により、破断までの時間が長く、電気エネルギーの放電が速く、精度が向上し、ワークの表面仕上げが滑らかになります。

もう一つは拡散アニールEDMワイヤーです。拡散アニールEDMワイヤーは、元のEDMワイヤーよりさらに多くの亜鉛を含み、このワイヤー材料の特性を強化します。

更なる亜鉛添加により、拡散アニールEDMワイヤーはより高い引張強度、より速い切削時間、最高精度の切削性能を発揮します。さらに、鋼、アルミニウム、グラファイトなど、切削対象ワークの材質範囲が広がります。

EDM機械は、ワーク表面に接触する切削工具を必要としない切削機械の一種です。代わりに、電極またはワイヤーをワークに接触させずに接近させ、電気エネルギーによって変換される熱エネルギーによってワークを切削します。

EDM機械には、ワイヤーEDM機械とダイスンキングEDM機械の2タイプがあり、ワークへの電気エネルギー放電媒体が異なります。前者はワイヤー、後者は電極を使用します。

前述の通り、電極材料とEDMワイヤー材料は電気伝導性が必要であり、ワークも同様です。つまり、ワーク材料には制限があり、非導電性材料はEDM切削に適しません。

EDM機械の最大の特徴は、切削媒体（電極またはワイヤー）がワークに接触しないことです。これにより、より複雑な切削が可能で、切削工具がワークに接触する際に発生する歪みの頻度を低減できます。

また、EDM機械が放電する電気エネルギーは非常に強力にも、少ない火花で弱くも制御可能なため、硬い材料から薄板金属まで切削できます。

放電電気エネルギーの強度調整が可能なため、EDM機械は通常、ワークに対してより小さく深い切削が可能です。したがって、一部のメーカーは従来の切削機械よりEDM機械を好みます。

ワイヤーEDM機械は通常CNCシステムと組み合わされ、自動的により高精度な切削を制御します。誘電体流体（通常は脱イオン水）を含むテーブルがあり、ワークはこの流体に浸漬され、導電性確保と冷却の両役割を果たします。

テーブル上にはEDMワイヤー給送システムがあります。システムはワイヤーコイル、ワイヤーガイドコイル、制御ユニットで構成されます。ワイヤー給送システムは制御ユニットとともにテーブル下へ延び、対向側には上部ワイヤーコイルと対称の回収コイルがあります。

前述の通り、ワイヤーEDM機械はCNCシステムで制御され、X、Y、Zの3軸で操作されます。

X軸とY軸はワークの移動を指し、CNCシステムの指示に従ってワークがX軸とY軸で移動します。

Z軸移動はEDMワイヤー材料の給送を指します。ワイヤーコイルが作動すると、ワイヤーガイドコイルと制御ユニットを通じてEDMワイヤーを給送し、ワークへ向けて下降します。

EDMワイヤーがワークに十分接近（非接触）すると、火花の形で電気エネルギーを放電し、ワークに熱を与えます。ワーク材料が必要箇所で溶融すると、切削が行われます。

切削に伴いワイヤーも部分的に摩耗するため、ワイヤーコイルからの給送を継続する必要があります。この時、切削を経たワイヤー残渣は回収コイルに蓄積され、リサイクルされます。

プロセス全体を通じ、ワークと給送されるEDMワイヤーの両方が誘電体流体（通常は脱イオン水）に浸漬されていることを確認する必要があります。この流体がEDMワイヤーからワークへの電気エネルギー伝導を保証するためです。

さらに、放電電気エネルギー（火花）は非常に強力で極めて高温を伴うため、脱イオン水が切削箇所の冷却剤として働き、火災や過大な切削を防止します。

製造プロセス