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切削加工と何が違う?放電加工のメリット・デメリット

金属加工基礎知識

製造業の現場では、「精度」「加工対象材」「形状の複雑さ」など多様なニーズに応じて、さまざまな加工技術が使い分けられています。中でも放電加工(EDM)は、切削加工では困難な微細・高硬度材の加工に適した革新的技術として、金型製作・精密部品加工・航空機部品など多分野で活用されています。

今日は、「放電加工とは何か?」からスタートし、切削加工との根本的な違いや、両者の長所・短所、そして実際の使い分けのポイントまで、現場目線で詳しく解説します。

放電加工とは?仕組みと種類

▼ 原理

放電加工は、電極とワーク(被加工物)の間に火花放電(スパーク)を発生させて、局所的に高温(約8000~12000℃)を生じさせ、その熱でワークの表面を溶融・蒸発させる加工法です。

この現象は絶縁液中(多くは油や水系)で起こり、加工点は連続的に再放電されて形状が形成されていきます。

▼ 主な種類

種類概要主な用途
型彫り放電加工(Die Sinker EDM)専用の電極形状を使って、材料に形状を彫り込む金型の空洞、深溝、文字・ロゴ加工など
ワイヤーカット放電加工(Wire EDM)直径0.1〜0.3mmほどの真鍮線を移動させ、材料を輪郭切断する精密部品の輪郭切削、金型の入れ子部品など
微細放電加工(Micro EDM)数十μm〜100μmレベルの針状電極で、微細穴やピンを加工医療部品・電子機器・時計部品など

切削加工との原理的な違い

比較項目放電加工切削加工
加工方式熱による材料除去(非接触)機械的に材料を削る(接触)
工具と材料の関係工具が材料に接触しない工具が材料に常時接触
対象材質導電性があればOK(硬さは問わない)一般的に比較的軟らかい金属が対象
加工応力ほぼゼロ(熱応力のみ)工具による切削応力がかかる
工具摩耗電極の消耗刃物の摩耗と再研磨が必要

放電加工のメリット

① 高硬度材料でも加工可能

熱で除去するため、焼入れ鋼、超硬合金、インコネル、チタン合金などの難削材でも対応可能。切削工具が摩耗するような材料でも、放電加工なら問題ありません。

② 非接触による高い加工安定性

工具と材料が接触しないため、加工中のビビリ、切削負荷、変形などが発生しにくく、非常に安定した精度が出せます。

③ 微細・複雑形状の加工に最適

ワイヤー径や電極形状を変えることで、極小Rや鋭角、微細溝、深い穴なども加工可能。たとえば、R0.1以下のコーナーや極小ネジ穴も加工可能です。

④ バリがほとんど出ない

機械的に切るわけではないので、切削バリが発生しにくく、後工程のバリ取りも最小限で済みます。

⑤ 熱による変形が少ない

放電はごく局所的で瞬間的な加熱のため、母材全体への熱影響が少なく、歪みや変質が起きにくい

放電加工のデメリット

① 加工速度が遅い

放電による材料除去は数mm³/分レベルと、切削よりはるかに遅い。量産や粗加工には向いていません。

② 導電性が必須

樹脂やセラミックなど、電気を通さない素材には非対応。また表面酸化膜が厚い素材も加工しにくいケースがあります。

③ 電極の製作コストが高い(型彫り)

電極はワーク形状の「型」となるため、加工前に精密な電極設計・製作が必要で、金型業では重要なコスト要素となります。

④ 白層(熱影響層)が形成される

加工後の表面には、高温で再凝固した「白層(リキャスト層)」が数μm残るため、用途によっては研磨やバフ仕上げなどが必要です。

⑤ 機械の維持管理が必要

放電液の管理、ワイヤー電極の消耗管理、電極の摩耗補正など、加工条件のノウハウと装置メンテナンスが不可欠です。

切削加工と放電加工の使い分け指針

加工対象最適な加工法補足
高硬度材(焼入れ鋼・超硬など)放電加工工具摩耗を避けられる
大量生産向けの単純形状部品切削加工加工スピードが優位
複雑形状・鋭角コーナー放電加工微細形状に強い
樹脂や非導電性素材切削加工放電加工不可
高精度を要する試作や治具放電加工歪みが少ない、形状精度に強い

放電加工は“高付加価値加工”にこそ威力を発揮!

放電加工は決して“万能”ではありませんが、他の加工法では実現できない高精度・高難度加工にこそ威力を発揮します。

たとえば

  • 金型のコーナーや深溝
  • 航空機部品の精密穴
  • 医療機器の微細構造
  • 時計部品の薄肉加工

など、技術的な“壁”を越える加工法として、切削加工と併用されるケースが増えています。

まとめ

放電加工は、導電性がある材料に対して、接触なしで高精度な形状を作り出すことができる技術であり、切削加工とはまったく異なるアプローチです。

切削加工では対応が難しいような材料・形状・精度を要求される場面では、放電加工が最適な選択肢となります。

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当社では、高精度ワイヤーカット・型彫り放電加工設備を完備し、複雑な形状や難削材にも対応可能です。試作、量産、小ロット、金型修理など、幅広く承っております。
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