ナノ精度ワイヤ放電加工

部品生産の現場において、ワイヤ放電加工は機械部品生産における重要な工程の一つです。特に、精密ンワイヤ放電加工は、ワークショップで使用される最も精密なワイヤカット技術の一つに数えられます。この加工法は略してWEDMとも呼称され、正式名称を「ワイヤ放電加工」といいます。その原理は、連続移動する極細金属線（電極線）を電極として用い、被加工物に対してパルス放電を発生させることで、局部の微少量金属を瞬時に蒸散させ、所定の形状に精密に切断するものです。

ワイヤカット加工技術の利点

ワイヤカット加工は、主に形状が複雑で高精度・微細なワークの加工に用いられます。具体的には、成形金型、原型板、放電加工用金属電極、各種微細穴・溝、狭いスリット、任意の曲線などが対象です。 加工工程では、一般的に初回の切断成形には大電流を、2回目以降の仕上げ加工には小電流を使用します。さらに、最小パルス幅の制御により、より精密な加工が可能です。ワイヤカット放電加工機は、ワイヤ送り方法により、高速往復ワイヤ放電加工機（通称「中速ワイヤー」）、低速一方向ワイヤ送り式ワイヤ放電加工機（通称「精密ワイヤー」）、および立式回転式ワイヤ放電加工機に分類されます。

各クラスにおける精密ワイヤー放電加工技術

(1) トップクラスの精密ワイヤー放電加工機

トップクラスの精密ワイヤー放電加工機は、この技術の粋を集めた存在です。これは、連続移動する細い電極ワイヤ（通常は黄銅線）と被加工物との間で発生させる繰り返しパルス放電によって、金属を除去・切断する精密加工法です。医療機器や航空宇宙産業など、極めて高い精度が要求される部品や高精度金型の加工に不可欠な存在となっています。 このクラスの工作機械は、0.002mm以内の高い加工精度を安定して維持します。最大加工速度は400～500mm²/minに達し、加工面粗さはRa 0.05µmという鏡面に近い滑らかさを実現可能です。これにより、加工変質層がほとんどない、優れた表面品質を得ることができます。また、φ0.02mmといった極細ワイヤを使用した微細加工にも対応しています。 機械本体は熱変形を抑制するための熱平衡システムを備えており、より精度が要求される加工では油中切削を採用する機種もあります。CNC制御による高度な自動化が図られ、複雑な形状の金型もプログラミングによって精密に加工可能で、その仕上げ精度は機械研磨に匹敵するため、加工された金型の寿命も大幅に向上します。 このクラスの高精度機械は、主に欧米やスイスのメーカーによって製造されています。

(2) 高級の精密ワイヤ放電加工機

このクラスの工作機械は、、自動ワイヤー穿線機能、無抵抗防食電源、全体熱安定化システムを備えており、Φ0.07mmという極細電極線を使用した加工を実現しています。加工精度は±0.003mm前後、最大加工速度は300mm²/min以上、表面粗さはRa＜0.2µmを達成しています。ワーク断面の変化を随時検出し、放電電力をリアルタイムで最適化する機能も搭載しています。精密プレス金型の加工に広く採用されており、日本やスイス製の機種が主流です。

(3) 中級精密ワイヤー放電加工機

本工作機械は、国内における精密ワイヤ放電加工の多様な要求にお応えする構成と性能を備えています。一般的に無抵抗・防電解電源を採用し、浸漬加工やテーパー加工機能を標準装備しています。最大加工速度は150～200mm²/分、表面粗さはRa＜0.4µm、加工精度は±0.005mmを実現します。使用可能な電極線径はΦ0.1mm以上です。 また、衝突防止システムを搭載しており、プログラミングミスや操作誤りによる機械の損傷を未然に防ぎます。また、自動ワイヤー穿線機構は標準、またはオプション装備として対応可能です。 このクラスの工作機械は、一般的にスイスや日本企業の中国現地工場によって生産されています。一部の台湾製の工作機械もこの技術水準を逹成しています。
These mid-range slow-speed wire EDM machines are usually manufactured in Chinese factories by Swiss and Japanese companies, and some Taiwanese machines also reach comparable technical levels.

(4) エントリーレベルの精密ワイヤー放電加工機

その構造と性能は、国内における一般的な金型・部品加工の要求を満たしています。「1回切断＋1回仕上げ切断」または「1回切断＋2回仕上げ切断」といった工程が広く採用され、表面粗さRa0.8µm、加工精度±0.008mmを安定して実現できます。ただし、多くの場合0.15mm以上の電極線しか使用できないため、加工面の微細組織や角部の仕上げ精度は、先進的な工作機械と比較すると差が見られます。この種の設備は、一般的に中国国内で独自開発されたもの、あるいは台湾製の工作機械です。

日本製Seibu精密ワイヤー加工機の導入

日本製西部（Seibu）M50Bは、当社で導入しているスローワイヤー加工機の一つです。他機種と比較して、以下のような明確な優位性があります。

1. テーパー加工対応

一般的な機種ではごく小さいU/V軸の傾斜角度しか対応できない、あるいは斜め切断の性能が不十分な場合があります。一方、Seibu M50Bは±60mmのU/Vストロークと±10°のテーパー角度に対応可能です。厚みのあるワークピースにおいても安定した傾斜切断を実現します。斜めエッジや傾斜壁、複雑な形状のキャビティ内部に角度面が必要な部品の加工において、工程の簡略化と加工難度の低減に貢献します。

2. ワイヤ通線・自動化による段取り時間の短縮:

一般的な機種では、ワイヤ断線後の再通線や複数工程の段取りに時間と手間がかかりますが、M50Bは自動ワイヤ通線機能と自動ワイヤ供給システムを標準装備。生産タクトと効率に優れています。油圧装置、水タンク、冷却装置、フィルター装置なども標準で装備し、付属品が充実している点も特長です。

3.. 時間経過、温度変化、機械の経年劣化に伴う精度安定性について

ボールねじやスクレーピング処理を施していないベッドを使用する機種では、長期使用によりがたや熱変形が生じやすく、精度低下の原因となります。Seibuでは、手作業による鋳物ベッドの刮研（スクレーピング）、安定した構造設計、効果的な熱管理により、高い精度を長期間維持します。ピッチ精度は約±3マイクロメートルを実現しています。精密加工が求められる金型の型腔や医療器械部品など、複数回の加工による累積誤差を最小限に抑えたい分野に最適です。

4.表面粗さと切断後の仕上げ補正の必要性について

一部の機種では切断面が粗くなり、後工程での研磨や補正加工が必要となりますが、M50Bには「Super fine finish」回路などの機能により、良好な表面粗さが直接得られます。これにより、仕上げ補正の必要性を低減できます。工作機械のX×Y×Z移動量は約500×350×310mmです。金型や部品において良好な表面粗さが要求され、後工程での大幅な仕上げ補正や研磨を抑えたい場合、本機能により人工と時間を節約することが可能です。

5. ワークサイズ・厚み制限について

一部の設備は小型または中型ワークに適していますが、厚肉ワークや大型ワークの加工には制限があります。M50Bは十分なワーク行程と作業台耐荷重を備え、大きな厚み・サイズのワーク加工に対応可能です。最大ワーク重量は約800kg、作業台サイズや治具の活用にも柔軟性があります。重量物・厚肉型腔・大型鋳物・金属ブロックなどの加工において、この耐荷重と作業台の安定性は不可欠です。

6.工作機械構造と製造品質

日本製の本工作機械は、基礎体に変形を最小限に抑える精密すり付け加工を施しており、高い剛性と優れた全体構造の安定性を実現しています。このため、長時間の連続運転や温度変動の大きい過酷な環境下でも、高い精度を安定して維持します。金型メーカーや精密治具など、特に高い精度が要求される企業にとって、極めて価値の高い製品です。

注意点

場合によっては、M50Bが最適な機種ではない可能性もあります：

精度が約±3µmと高水準ではあるものの、一部の超高精度機種（例：SeibuのMMシリーズや超高精度専用ワイヤ放電加工機など）は±1µmを実現可能であり、極めて微細・精密な加工が要求される用途では、これらの機種がより優れた性能を発揮する可能性があります。

高い傾斜角・厚みのある素材の切断時には、±10°までの対応が可能であるものの、特に厚いワークピースを斜めに加工する場合、加工効率や表面品質がやや低下する可能性があります。

コスト面では、高精度・高自動化・堅牢な構造を備える本機種は、初期費用やメンテナンスコスト、操作に必要な技術水準が、一般的なワイヤ放電加工機に比べて高くなる傾向があります。