CNCワイヤー放電加工（EDM）の仕組みとメリット

EDM（放電加工）は、放電スパークによる侵食を利用してワークピースから材料を除去する非従来型の金属加工プロセスです。電気放電（スパーク）は通常、ワイヤーの電極と加工対象部品の間で生成されます。両者の間には通常、脱イオン水などの低電導率液体媒質があります。作業が進むにつれ、媒質は連続的に洗浄されます。軌道は一定の長さに切断され、移動ブロックの任意の数を扱いやすくなります。ほとんどのプロジェクトでは、レールあたり2つの可動ブロック、軸あたり2レールが存在します。

CNC EDMワイヤーカットのリードスクリューは、移動の回転運動を直線運動に変換します。他のCNCマシン（CNCフライス盤、プラズマ切断機など）は、リードスクリューの代替としてドライブベルトやラック&ピニオンを使用することがありますが、CNCフライス盤用リードスクリューが最も一般的な解決策です。

リードスクリューは回転運動を直線運動に変換し、摩擦と隙間は可能な限り小さくする必要があります。いくつかの次元では、切削ラインが広い角度で移動できます。テーパーはこれでワークピースに切り込まれます。これは押出ダイの製造に特に有用です。以前に穴あけされた穴をワイヤーで通すことで切断が可能です。金属以外にも、CNC EDMワイヤーカットは他の導電性材料（グラファイト、ダイヤモンド、金属合金など）の加工にも使用できます。

ワイヤーEDMのフェーズ

ワイヤーEDMは最も一般的なEDM手法の一つです。ワイヤーがワークピースに到達すると、隙間の二乗が電界とともに増加します。誘電体材料が最終的に電気的破壊が起こる地点に入り、ワイヤーとワークピースの間の距離をスパークが貫通し、電流がそれらを腐食させます。溶接ワイヤーは電極が過度に腐食しないよう、常に巻き直し可能に保つために使用されます。

鋼線は通常、単一の真鍮で構成され、上下にダイヤモンド形ガイドで固定されます。X-Y平面でガイドは移動可能で、上部ガイドは3軸で独立して移動できます。これにより、テーパーやその他の複雑で繊細な形状の加工が可能になります。CNCコンピューターがガイドレールとワークピースを制御します。ワイヤーの平均直径は0.25mm、スプールは約10マイル（約16km）の長さです。

切り込みはワイヤー直径より小さいため、ワイヤーはワークピースに直接接触せず、ワイヤーからワークピースへのスパークによって「切断」が起こります。最小径ワイヤーを使用すれば、切断精度はプラスマイナス数ミクロンに達します。通常、最新のCNC EDMワイヤーカット工作機械は複数のカッターヘッドを備え、複数のワークピースを同時切断し、自動ワイヤー通線を行えます。

CNC EDMワイヤーカットの用途

ワイヤー放電加工（WEDM）は、厚さ300mmの焼入れ金属プレートの切断に使用され、他の方法では加工が困難です。最終部品に低応力が求められる場合にも使用されます。ワイヤーEDMは切削力が低く、材料除去が可能で、機械的変化特性が少ないです。押出ダイ、ブランクパンチ、工具製造の開発にCNC EDMワイヤー加工が用いられます。比較的少量生産で厳しい公差が必要な製品には、CNC EDMワイヤーカットがより適しています。半導体、医療、計装業界がEDMによるコンポーネントを活用する産業の一部です。

EDMのメリットが必要な加工：

• 従来の切削工具では切断困難な複雑な形状
• 非常に狭い公差を持つ特に難削材
• 従来工具の圧力で破壊される微小ワークピース
• 工具とワークピースの直接接触なし。デリケートな部品と脆弱な材料を歪みなく加工可能
• 優れた表面仕上げが達成可能
• 非常に微細な穴を迅速に穴あけ可能

EDMワイヤーカットの形態

EDMには2つの主要形態があります：従来型（シンカー）とワイヤー型（ワイヤーカット）。EDMシンカーは前述のように電流を拡散させる方法です。カソードが金属に沿って走ります。ワークピースであるアノードと電流が反応して金属を溶融・気化させます。カソードとワークピースは誘電流体（通常は炭化水素液体）に浸されます。このプロセスで形成される微細な破片はワークピースから洗い流されます。

CNC EDMワイヤーカットでは、帯電した電流がテンションのかかった細いワイヤーに放出され、これがカソードとして機能し、所望の切断経路または切り込みに沿って誘導されます。この場合、切断プロセス中に誘電流体（通常は脱イオン水）が切り込みを通じて流され、デブリを除去しスパークを制御します。狭い切り込み（通常約0.015インチ、より微細な切断も可能）、細いワイヤーで精密切断が可能で、公差は±0.0001インチです。高精度により複雑な三次元切断が可能となり、極めて精密なパンチ、ダイ、ストリッピングテンプレートが生産されます。

コンピュータ数値制御（CNC）装置がワイヤーを制御し、三次元軸でより高い安定性を提供します。装置のX-Y座標を変更することで単純な切断が達成され、より複雑な切断はワイヤーガイドに移動軸を追加することで実現されます。4軸および5軸切断機と設備の両方を使用可能です。従来のEDMでは小さなコーナーや非常に複雑なパターンを常に生成できるとは限りませんが、ワイヤーEDMの精度向上により複雑なパターンと切断が実現できます。

さらに、従来はEDMワイヤーで厚さ0.004インチの薄い金属から16インチ以上の厚い材料まで切断可能です。特定の材料厚さでは、CNC EDMワイヤーカットは金属を蒸発させ、潜在的なデブリを除去するのみです。WCEDMシステムのワイヤーは両縁で着火するため、切り込みはワイヤー自体より厚くする必要があります。つまり、ワイヤーが電流の円で囲まれているため、リングとラインの技術者は最小かつ最も精密な切断方向でこの問題を容易に解決できます。より狭く信頼性の高い切断を実現するため、メーカーはCNC EDMワイヤーカット用により薄いワイヤーの開発を続けています。