EDMワイヤーカット：最も包括的なガイド

EDMワイヤーカットは、ワイヤーカットまたはワイヤーEDMとしても知られ、次のような新しいプロセスです。 従来型放電加工機.生産現場や新製品開発において、部品を直接切断し、生産速度を向上させたり、開発サイクルを短縮するために広く使用されています。この記事では、この技術をよりよく理解するために、EDMワイヤーカットのいくつかの側面を紹介します。

EDMワイヤーカットとは？どのように機能するのか？

ワイヤーカットの基本原理は、連続的に動く細い金属ワイヤー（通常はモリブデンまたは銅）を電極として使用することである。このワイヤーが被加工物にパルス火花放電を行い、金属を侵食して切り口を形成する。

切断中、電極ワイヤーと被加工物の間でパルス放電が発生する。電極線はパルス電源のマイナス端子に接続され、被加工物はプラス端子に接続される。パルス電圧が印加されると火花放電が起こり、放電路中心部の温度は10,000℃を超える。この高温が金属を溶かし、さらには気化させ、局所的な膨張と微爆発を引き起こし、溶融・気化した金属を噴出させることで、電気浸食切断が実現する。

ワイヤー切断の分類

ワイヤーカット（ワイヤーEDM）は、電極線の速度によって分類することができる：

高速ワイヤーカット(高速ワイヤー放電加工)

• 高速ワイヤ往復運動(8-10 m/s)のワイヤ放電加工機。

低速ワイヤ放電加工（スローワイヤ放電加工）

• 一方向の低速ワイヤ移動（0.2 m/s）が可能なワイヤ放電加工機。

中速ワイヤー放電加工機

• これらの機械は、高速の往復ワイヤ放電加工機で複数のカットを可能にするもので、一部では "中速ワイヤ放電加工機 "とも呼ばれている。この用語は中間速度を示すものではなく、荒加工用の高速ワイヤと仕上げ用の低速ワイヤを組み合わせたものを指し、結果として高速機と低速機の中間の品質となる。

ワイヤーカッティングの特徴

ワイヤーカット（EDMワイヤーカット）は、いくつかの重要な特徴を誇っている：

• 高精度:ファインワイヤーは、±0.01mmの精度とRα1.25～2.5umの面粗度を実現し、高精度なカットを可能にする。
• 柔軟な形状:複雑で小さな部品、特に不規則な形状や鋭い角に最適。
• 熱の影響を最小限に抑える:発生する熱は局所的で、熱に敏感な材料に適しており、寸法安定性を維持する。
• マクロ切断力なし:非接触で加工できるため、部品の変形がなく、低剛性、高仕上げ面粗度のワークに適しています。
• 高い素材利用率:切断幅が狭いので材料の無駄が少ないが、コストが高く、大量生産には向かない。
• 自動制御:ワイヤーEDMは、簡単に調整可能な電気パラメータと自動制御のためのCNCシステムを利用しています。

このような利点がある一方で、ワイヤーEDMには、加工速度の低下、ワイヤーの断線、コストの上昇といった限界がある。ワイヤ放電加工は導電性材料しか加工できないため、適切な加工方法を選択するには、特定の用途要件とコストを考慮する必要があります。

一般的なワイヤー切断材料

理論的には、どんな導電性材料でもワイヤ放電加工機で加工できます。一般的な材料は以下の通りです：

• 炭素工具鋼:T7、T8、T10A、T12A。焼入れ後の硬度は高いが、耐食性は劣る。 熱処理 ワイヤーカットの前に内部応力を除去する。
• 合金工具鋼:Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV。高い焼入れ性と耐摩耗性で知られ、複雑な金型に使用される。
• 高品質炭素構造鋼:グレード20、45。プラスチック金型製作に適しているが、ワイヤーカット性能は中程度。
• 超硬合金:YG、YTシリーズ。硬度と安定性が高く、複雑な金型や工具に使用されるが、切削速度は遅い。
• アルミニウム:軽量で強度があり、ワイヤーカット性能に優れるが、表面粗さは中程度。

ワイヤーカッティングの幅広い用途

CNCワイヤ放電加工機は、主に各種プレス金型の加工に使用されます、 プラスチック金型粉末冶金用金型、各種テンプレート、電磁鋼板、半導体材料、貴金属などの切削加工が可能。また、テストピースの形状溝や標準欠陥の加工など、微細加工も可能。この技術は、新製品の試作、精密部品加工、精密部品加工に新たな道を開く。 金型製造.

金型加工

ほとんどのプレス金型と一部のプラスチック金型はワイヤーカットで製造される。一度計算され、プログラムされると、次のような加工が可能になります。 金型のキャビティとコア, トップクランププレートとリアクランププレート, 金型ベース等々。

新製品トライアル

新製品を試作する際、重要な部品には金型製作が必要になることが多い。しかし、金型加工には長い時間とコストがかかる。ワイヤーカットを使えば、部品を直接切断できるため、試作サイクルを短縮できる。

加工しにくい部品の加工：

精密な形状の穴、テンプレート、成形ツール、狭いスロットでは、従来の工作機械による切断は難しく、ワイヤーカットが適している。さらに、放電加工で使用される多くの電極（主に被削性の悪い純銅製）もワイヤーカットで加工されます。

貴金属の切断

切断工具に比べて電極ワイヤーのサイズが小さいため（最も細いワイヤーはφ0.02mmに達する）、ワイヤーカットは貴金属を切断する際に材料の無駄を大幅に削減できる。

アプリケーションワイヤー切断が適用される産業

航空宇宙、防衛、自動車産業

ワイヤ放電加工機は、航空宇宙、防衛、自動車産業で広く使用されている。これらの分野では、ワイヤーEDMは、航空機エンジンブレード、ミサイルヘッド、航空アクセサリーなど、さまざまな形状の部品や工具を製造することができます。自動車産業では、ワイヤーEDMは、トランスミッションギア、ロッカーアーム、クランクシャフトなどの複雑な部品や装置を製造することができます。

合金工具産業

ワイヤーカット技術は小さな材料を作るのにも使える。この技術は、超硬合金刃物や冷間圧造金型などの微細な硬合金工具を製造することができる。

ジュエリーと医療分野

ワイヤーカット技術は、宝飾品や医療分野で広く使われている。さまざまな宝飾品や、手術用ブレードや内視鏡などの医療器具を作ることができる。

その他の産業

この加工技術は、切断、のこぎり、くり抜きといった伝統的な分野だけでなく、ガラスやセラミックといった特殊な素材の加工にも適している。芸術的な彫刻のような分野では、ワイヤー放電加工は芸術作品の制作に重要な役割を果たすことができます。

電極線の選択

電極線はワイヤ放電加工において非常に重要である。良好な導電性、耐侵食性、高い引張強度、均一な材質が求められます。一般的な材料としては、モリブデン線、タングステン線、タングステン-モリブデン合金線、黄銅線、銅-タングステン線などがあります。

1. タングステンワイヤー:引張強度が高く、直径は0.03～0.1mmで、一般に微細な切断に使用されるが高価。
2. 真鍮ワイヤー:低速加工に適し、良好な表面仕上げと真直度が得られるが、引張強度に劣り、摩耗が激しく、直径は0.1～0.3mm。
3. モリブデンワイヤー:高い引張強度を持ち、直径0.08～0.2mmの高速ワイヤー切断に使用される。

電極ワイヤーの直径は、切断幅、加工物の厚さ、コーナーの大きさによって選ぶべきである。コーナーが鋭く、カットの幅が狭い小さな金型には、細いワイヤーが好ましい。厚い被加工物や高電流切断には、太いワイヤーを使用すべきである。

他の切断方法との比較

ワイヤーカット（EDMワイヤーカット）は、レーザーカット、ウォーターカット、プラズマカットと比較することができる：

レーザー切断:集光されたレーザービームを利用し、高出力密度レーザーで材料を溶融、蒸発、または燃焼させる。正確な切断にはCO2パルスレーザーが一般的。

水の切断:高圧水ジェットを使用し、熱影響を最小限に抑えながらあらゆる材料を切断することができる。平水切断と研磨水切断の2種類がある。

プラズマ切断:高温プラズマアークを使用して材料を溶融・排出し、熱効果の顕著な各種金属の切断に適している。

1.適用範囲の比較

レーザー切断:金属と非金属の両方に広く適用可能。非金属用のCO2レーザーと金属用のファイバーレーザーで、布地、皮革、金属の切断に適しています。

水の切断:熱変形のない、良好な切断品質と柔軟な寸法で、あらゆる材料のピアスや切断に適しています。

プラズマ切断:ステンレス鋼、アルミニウム、銅、鋳鉄、炭素鋼など、熱影響が大きく精度が低い金属に適している。

ワイヤーカット:導電性素材に限定され、切削液が必要で、紙や皮革のような非導電性素材や液体に敏感な素材は加工できない。

2.切断厚さの比較

レーザー切断:一般的に、工業的には20mmまでの炭素鋼と16mmまでのステンレス鋼の切断に使用され、炭素鋼では40mmまでの切断が可能。

水の切断:厚さ0.8mmから100mm、あるいはそれ以上の厚さの材料を切断できる。

プラズマ切断:厚さ120mmまで対応し、最適な品質は20mm前後。

ワイヤーカット:通常40～60mm、最大600mmまで対応。

3.切削速度の比較

レーザー切断:1200Wレーザーは、2mm厚の低炭素鋼を600cm/min、5mm厚のポリプロピレン樹脂を1200cm/minで切断できる。ワイヤーEDMの加工効率は通常20～60平方mm/min、最大300平方mm/minです。レーザー切断はより高速で、大量生産に最適です。

水の切断:比較的時間がかかり、大量生産には向かない。

プラズマ切断:低速で精度が低く、厚板に適しているが、エッジが斜めになっている。

ワイヤーカット:金属の精度は高いが速度は遅く、切断には下穴加工やねじ切り加工が必要な場合が多く、サイズにも制限がある。

4.切断精度の比較

レーザー切断:最大±0.2mmの高精度な狭幅カットを実現。

プラズマ切断:1mm以内の精度を達成できる。

水の切断:熱変形がなく、精度は±0.1mm、動的水切断で±0.02mmまで可能。

ワイヤーカット:通常±0.01～±0.02mm、最大±0.004mmの精度を実現。

5.切断幅の比較

レーザー切断:プラズマ切断よりも精密で、切断幅は0.5mm程度。

プラズマ切断:カット幅は1～2mmと大きめ。

水の切断:カット幅はノズル径より約10%大きく、通常0.8～1.2mmです。ノズル径が大きくなるとカット幅も大きくなります。

ワイヤーカット:最も狭いカット幅で、通常0.1～0.2mm程度。

6.切削面の品質比較

レーザー切断:表面粗さは水切断ほど良くなく、材料の厚みが増すにつれて粗さも大きくなる。

水の切断:レーザー切断は熱プロセスであり、切断部周辺の材料特性を変化させる）。

結論

以上、ワイヤーカット（ワイヤー放電加工）の基本的な概要を説明しました。ワイヤーカットのコスト、具体的な作業手順、ワイヤーカットの品質の評価方法など、より専門的な知識については、ファーストモールドにお問い合わせください。どんなご質問にもお答えいたします。