放電加工機とは
放電加工機とは、金属加工のひとつで、電気エネルギーを活用して金属を彫り進めていく加工方法です。
石油や脱イオン水などの絶縁性の加工液に加工する金属を沈めて、金属と電極の間によって起こるアーク放電の熱で、金属を溶解して加工します。硬さに影響されずに加工できるのが特徴です。
金属の加工方法で主流の切削加工では加工できない硬い金属でも、放電加工機では加工ができるため、金属製作や高い強度が必要な部品で活用されています。
放電加工機の仕組み
放電加工の仕組みは、溶解・冷却・飛散を繰り返し行うことで、金属の表面から徐々に彫り進めていく加工方法です。
放電加工機では、まず絶縁性の加工液の中に入れた金属に向けて、連続して1秒間に1,000回から10万回放電することで、少しずつ金属の表面を溶解します。溶けた金属は、加工液で急速に冷却し、加工液は熱を受けることによって気化爆発を起こします。
溶けた金属は爆発によって、金属の表面から小さな粒となって吹き飛ばされることで、金属の表面が削られます。
このように、加工液の中で溶解・冷却・飛散を何度も行うことで、金属を彫り進めて行くのが放電加工です。
放電加工機の種類
放電加工機は、加工内容や電極の種類によって複数の種類が存在します。ここでは、放電加工機の主な種類をご紹介します。
形彫り放電加工機
形彫り放電加工機は、超硬合金を規定の形状に加工するのに特化した種類です。主に鉄などを形作る型枠を製造する際に用いられます。
加工する金属に電極を押し付けて、溶解・冷却・飛散を繰り返すことで、金属を加工していきます。
ワイヤ放電加工機
電極に細いワイヤを用いて、金属を分断するのがワイヤ放電加工機です。金属を分断するためのワイヤの消耗が激しく、常にワイヤを新しく取り換える必要があります。
ワイヤは種類によって、効率や強度、コストなどが異なります。
細穴放電加工機
細穴放電加工機は、パイプ状もしくは棒状の真鍮や銅などを使って、金属に細い穴を開けられる種類の加工機です。
最小直径0.1mm以下の穴を開けられるだけでなく、高精度での加工が可能で、斜面のある金属でも理想の大きさや深さの穴を開けることができます。
NC放電加工機
放電加工機にロボットの動作を組み込んで、X軸・Y軸・Z軸の数値制御を行いながら加工します。
加工機自体が移動して加工するため、数値制御することでより高精度な加工が可能になります。
小型放電加工機
簡単に持ち運びができる重さ約4〜5kgの放電加工機です。繊細な加工はできないものの、どこにでも簡単に移動させて使用できます。
一般的には放電加工機というより、超音波カッターに分類されることが多いです。
放電加工機の構造
放電加工機の構造は、大きく分けて放電加工機本体と加工制御装置、加工液供給装置の3つがあります。それぞれについてご紹介します。
放電加工機本体
放電加工本体は、加工槽や電極、噴射ノイズなどで構成されます。金属を加工するために用いる電極が設置されており、噴射ノイズから加工液を吹き付け、金属に電極を押し付けて加工します。
また放電加工機本体には加工槽が設けられており、液面調整装置などで管理しながら、適量の加工液を一定に保ちます。
加工制御装置
加工制御装置は、放電加工機を動作する頭脳となる部分で、プログラムにデータを設定することで、同じ加工を高精度で作ることができます。
加工液供給装置
加工液供給装置では、加工液を循環させるための装置です。金属を削った際に発生したくずを含んだ加工液を濾過して、再度加工槽に送り出す働きをします。
放電加工機の特徴
ここでは、放電加工機のメリット・デメリットをご紹介します。
メリット
放電加工機には、以下のメリットがあります。
金属の硬さに関係なく加工を施せる
どの硬さの金属でも簡単に加工できます。
複雑で精密な加工が可能
精度が非常に高いので、数μ単位の精密な加工や複雑な加工もできます。
被加工物に触れることなく加工できる
放電加工では、金属と電極が接触しないため、加工後の金属への負担が少ないのが特徴です。また金属に触れないため、傾斜のあるものや球体のものでも加工することができます。
デメリット
放電加工機には、以下のデメリットがあります。
加工速度が遅いため、大量生産には向いていない
放電加工では、金属を少しずつ溶かしながら削っていくため、仕上がるまでにどうしても時間がかかります。そのため、製造コストが高い傾向にあり、大量生産には不向きです。
加工には電極が必須になるためコストがかかる
電極がなければ放電加工はできません。一般的には銅の電極や黄銅のワイヤーなどを使用しますが、消耗品となるためコストがかさみます。
伝導性のない金属の加工はできない
放電加工は、金属に電極で熱を与えながら加工していくため、電気を通さない金属は利用できません。
放電加工機での注意点
最後に放電加工機を導入・使用する際の注意点をご紹介します。
最適な放電加工機を導入する
放電加工機にはさまざまな種類があるため、仕上がりの形状やサイズに合わせたものを選ぶことが大切です。
安全面をしっかりと対策する
放電加工機は、高電圧を用いるため、感電事故などのリスクに注意する必要があります。取扱説明書などに記載されるメーカーが定める使用方法をきちんと守って、安全面に十分配慮したうえで使用する必要があります。
放電加工機を設置するには届け出が必要
放電加工機では、火災の発生を防ぐ目的で、設置する際に届出をすることが消防法で定められています。放電加工機の設置届出書を作成して、所轄の消防署に提出・申請する必要があります。
対象となるのは、以下の通りです。
引火点が 70℃以上の危険物を加工液として使用する放電加工機について
規定するものとし、放電加工機において使用する危険物の数量が 400L 未満のものも対象
とする。
引用：放電加工機の火災予防に関する基準
放電加工機についてのまとめ
放電加工機は、金属の硬さに関わらずさまざまな金属を加工できるので幅広く活用できます。人工的に放電させるので、工具の接触による影響を受けず、バリなどもほぼ発生しません。
ただし放電加工機を使用する際は、安全面の対策や設置の届け出などが必要になる点には注意が必要です。
放電加工機には複数の種類があるので、自社にとって最適なものを選びましょう。
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