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2021.02.16 | ブログ

型彫放電で精密加工!構造から特徴、驚きのメリットをご紹介!

こんにちわ!新人営業のイワタケです!
本日は型彫放電加工について、記事を書いていきたいと思います!
製造業に携わっている方であれば当たり前のことかもしれないですが、是非お付き合いください♪

型彫放電加工とは


弊社所有の型彫放電機

型彫放電加工とは、油などの絶縁性のある加工液の中で電極と材料を向かい合わせ微小な放電を何度も発生させて放電させる技術です。
型彫放電加工は、微小な放電熱によって材料の一部を溶接し、加工液の中で発生する気泡の爆発力によって溶接箇所を飛散させて除去します。
このように加工液の中の微小な除去を繰り返し行うことで、電極形状が反転された三次元形状に加工することが出来ます。
そのため銅・タングステン・グラファイトなどの材料に加工し、電極を作成する必要があります。
また電極に角がある場合、加工物の仕上げ形状が崩れてしまうことがあります。
そのため、高い精度で仕上げるためには、電極を二個用意し加工途中でも新品に取り替えるなどの工夫も必要となってきます。

型彫放電加工の用途


弊社で加工、製作した電極

型彫放電加工は、電極に銅やグラスファイトなどを使用し、その形状を転写する放電加工で、通電性がない材料には適用できません。
しかし、通電性があれば、超硬材や焼入材など硬度に関係なく加工することが出来ます。
ワイヤー放電と異なる点は、貫通させなくていいことや、底付けなどのポケット加工など、電極次第ではいろいろな形状の転写ができることです。
型彫放電加工の用途は、マイクロレベルの微細な加工から、ロケットエンジンノズルスカートのような超大型加工まで加工することが可能です。
たとえば、携帯電話やスマートフォン、最先端の航空機や宇宙ロケットに使用される工業製品など、これらを製造するために、金属材料の精密形状加工は重要です。
放電加工は、部品自体でだけでなく、部品を製造するための金型の仕上げに使われることもあり、金属材料を精密に仕上げる加工法の一つでもあります。

型彫放電加工機の構造と特徴

型彫放電加工機は形状加工された電極を用いて、電極が反転した形状の工作物を加工しますが、加工機の構造はC型コラム形状が一般的です。
電極を取り付ける主軸と、材料を設置するX-Yテーブル、加工液をためる工槽、加工用の電源装置、各軸を制御するNC装置から構成されています。
各軸とも、一般的にボールネジを用いたサーボモータによる制御を行います。
近年では、応答性を高めたリニアモータが使われていることもあります。
また、どちらのモータもマイクロメートル単位の移動や位置を決めることが出来ます。
加工槽には数百リットルの加工液をためることが可能で、加工液は常に循環させ、加工粉などの不純物をろ過しています。
また加工液には油系加工液が使用されますが、火災の心配があるため、温度検知センサを装備した自動消火装置の取り付けが必須となります。
電極材料には銅やグラファイトを使いますが、それらを用いる目的は加工精度や加工速度の向上のためです。
銅材やグラファイト材の電極材料は、丸や四角など一般的なものが市販されています。
また、希望する加工形状が市販の電極形状と違う場合、切削加工によって電極の形状に整形しなくてはならず、余分な工程がかかってしまいます。

型彫放電加工のメリット

①硬度に関係なく加工できる

型彫放電加工は、放電加工のため通電性のない材料には適応できませんが、超硬材や焼入材など、材料の硬度に関係なく加工することが出来る技術です。

②複雑な形状も加工できる

型彫放電加工は導電性のある材料であれば、非常に硬い材料や複雑な形状でも、精度の高い製品に加工することが可能です。

③機械が壊れる可能性が低い

型彫放電加工の機械は対象の材料に触れることがないため、それだけ壊れる可能性が低いと言えます。
④夜間運転・無人運転ができる
型彫放電加工は時間がかかる加工方法ではありますが、NCプログラムによって夜間の無人運転もすることができます。
そのため、加工中は他の作業に時間をあてることができます。
ワークチェンジャを搭載した型彫放電加工機を使用することで、長時間の自動運転が可能となり、高効率な加工体制を実現することができます。

型彫放電加工のデメリット

①導電性のない材料の加工はできない

型彫放電加工のデメリットとして、導電性のない材料は加工できないことが挙げられます。
型彫放電加工は導電性のある材料ならば、非常に硬い材料でも加工できますが、逆に導電性のない材料では加工することが出来ません。

②一回の放電で削れる部分が少なく、加工に時間がかかる

型彫放電加工では一回の放電で削る部分が少なくなるため、どうしても加工に時間がかかり量産性はありません。

③加工機械が高価

放電加工の機械は切削加工の機械とは違いかなり高価になり、数十万円から高いもので数百万円かかります。

④電極を材料に合わせて作成する必要がある
型彫放電加工では、加工液の中の微小な除去を繰り返し行うことで、電極形状が反転された三次元形状に加工します。
そのため、銅・タングステン・グラファイトなどの電極を、目的の材料に合わせて作成する必要があります。
また、切削加工によって電極の形状に整形しなければならず、余分な工程が増えてしまいます。

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